沥青混合料水稳定性的研究

摘要：本文就成型后沥青混合料的水稳定性选择了试验方法，提出试验方案并分析试验结果，提出了温度与沥青混合料吸水能力和饱和时间的关系，对一般的交通工程能提供有价值型的参考。 关键词： 沥青混合料 水稳定性 饱水率 残留稳定度 中图分类号：u414

水损害是沥青路面的最常见病害之一。水损害主要发生在连续降雨后的持续高温时期。连续降雨造成了重交通作用下高速水流的条件，持续高温使沥青与集料的粘结力不断下降。由于车轮动态荷载的作用，水分逐渐进入沥青混合料的空隙当中，使混合料处于一种浸水条件。在车辆荷载动水压力与温度的共同作用下，循环反复，将使沥青和矿料发生剥离，混合料整体力学强度不断降低，最终导致损坏。

一.试验方法的选择

目前，各国研究人员就水损害提出了许多评价方法和评价指标，这些方法和指标都从不同角度反映了沥青混合料的水稳定性，各具优缺点，这些试验方法大致可分为两类：

第一类是基于松散的沥青混合料的试验方法，主要是评价矿料与沥青的粘附性；第二类是基于成型后沥青混合料的试验方法，即对试件或提取路面芯样在水浸蚀前后的某些指标进行对比的客观评价。

本文需要研究的是成型后沥青混合料的水稳定性，因此，须从第

二类试验中选择考虑。而且，众所周知，沥青混合料的水稳定性与进入试件中的水量关系很大，而进入试件的水量主要取决于两个影响因素，试件的空隙率与试件浸水时间。本研究在试验中需要能够对这两个影响因素明确控制，且能够改变不同的试验温度。 故从试验的可操作性及简易实用性考虑，选择浸水马歇尔试验作为试验方法，并对其加以改进，使之满足预定的试验目的。 二、试验方案

1.试验设备：制备马歇尔试件的仪器同前所述；全自动控温水浴、自动马歇尔稳定度仪、电子天平等。

2.试件制备：采用双面击实马歇尔试件，击实次数不同以控制空隙率，双面击实次数由各75次～35次，使成型试件空隙率分别在4%，5%，7%，9%。

3.试验方法：同一空隙率下每组8个试件，将其分为两a、b小组，每小组均为4个试件。浸没在预定试验温度下的恒温水箱中。 其中a组参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（jtg 052—2000）中 t0709—2000试验方法在预定的试验温度下测其马歇尔稳定度。b组试件仍浸在水中，在每天的规定时间测量其饱和面干质量，计算其饱水率。直至其达到饱和状态——吸水质量不再变化为止。然后测量其残留马歇尔稳定度。 4.试验温度：25℃、45℃、60℃。 5.评价指标：饱水率（sw）、残留稳定度。 三、试验结果及分析

1.温度与饱水率的关系

由表1至表5结果可知，不管试件的空隙率是4%、5%还是7%、9%，试件的饱水率随温度变化的规律基本一致，即随着温度从高温向常温的降低（60℃至25℃），试件的饱水率，即沥青混合料的吸水能力也随之降低；而试件吸水至饱和的时间随着温度的降低而延长（参看图1）。

2.空隙率与饱水率的关系

由图1、图2可知，在每一特定的的温度下，空隙率的增加致使试件的饱水率增加。同时空隙率增加，试件吸水至饱和的时间也在增加，空隙率4%左右的试件，60℃时，吸水饱和的时间约为2d，45℃时，吸水饱和时间约3d，25℃时，吸水饱和时间约为6d；空隙率增至5%左右，60℃时，吸水饱和时间延长至3d，45℃时，吸水饱和时间为4d，25℃时，吸水饱和时间为7d；空隙率7%左右，60℃时，吸水饱和时间增至4d，45℃时，吸水饱和时间为5d，25℃时，吸水饱和时间为7d；空隙率9%左右时，吸水饱和时间与空隙率7%时差不多，当温度依次为60℃、45℃、25℃时，吸水饱和时间依次为4d、5d、7d。 3.残留稳定度的变化规律

由图3可知试件在高温时（大于45℃）残留稳定度度降低较为明显；试件在常温时（25℃～45℃）残留稳定度变化不大，且其值较高。

空隙率与残留稳定度的关系：随着空隙率的增大，残留稳定度趋

于下降。当空隙率增至7%时，残留稳定度下降较明显；空隙率增至9%左右时，残留稳定度已极低。

综合以上分析，可以发现现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（jtg e20-2011）中试验t0709-2000关于浸水马歇尔的试验方法不尽合理。规程规定浸水马歇尔试验的试件在恒温水槽中浸水48h（2d），然后测其马歇尔稳定度即可。本文研究发现，对于试件空隙率小于等于4%时，这一规定可认为是合适的。因为浸水48h（2d）时间，空隙率不超过4%的试件可认为已经处于吸水饱和状态，即可认为达到最大吸水能力，此时测其马歇尔稳定度是合理的。而当空隙率接近5%时，浸水48h的试件显然没有达到饱和吸水状态（本研究认为约在3d左右达到吸水饱和）。此时的残留稳定度不是最低值。本研究认为应在浸水3d后测其马歇尔稳定度。而且随着空隙率进一步增大，试件要达到饱和的吸水状态，浸水时间仍须延长。 所以，对所有的马歇尔时间统一规定浸水48h后测其残留稳定度是不合适的，应随着试件的空隙率不同而规定不同的浸水时间。本研究认为试件空隙率不超过4%，浸水2d；试件空隙率5%，浸水3d；试件空隙率7%，浸水4d是比较合适的。 四、结论

通过改进的沥青混合料水稳定性的试验，表明：随着温度的增加，沥青混合料吸水能力（饱水率）随之增加，沥青混合料吸水饱和的时间随之缩短。随着空隙率的增加，沥青混合料的吸水能力随之增加，且沥青混合料吸水至饱和的时间也随之增加。沥青混合料在高

温时残留稳定度明显降低，而在常温时随温度变化不大。随着空隙率的增加，残留稳定度随之下降，且当混合料空隙率大于7%时，残留稳定度将出现明显的降低。 参考文献：

[1]马新、郑传峰.沥青混合料水稳定性评价方法的实验研究.公路工程.2008.8

[2]曾俊等.沥青混合料水稳定性试验评价方法综述.公路交通技术.2011.2