多种沥青混合料的高温性能及评价方法研究综述

多种沥青混合料的高温性能及评价方法研究综述

刘旭

重庆交通大学土木工程学院重庆400041

摘要：随着时代的进步和交通的发展，公路建设日益增长，为适应不断增强的道路性能需求，来不断提高路面材料的路用性能，国内外研究者前仆后继，提出了许多可行性的研究和猜想，研究者们做出了大量的尝试，为了分析多种沥青混合料的高温稳定性及其评价方法。本文列举了纤维沥青混合料、乳化沥青冷再生混合料、温拌SBR改性沥青等多种沥青混合料关于高温稳定性的研究，并对其作出总结和讨论。

关键词：沥青混合料；高温稳定性；改性沥青；评价方法

引言

近年来，在我国交通发展迅速、交通量急速增长、车辆荷载吨位加大以及渠化交通的运转，再加上全球气候变暖平均气温逐年上升等种种因素的共同作用下，道路设计者对于沥青路面高温稳定性的要求越来越高，对于路面材料的研究也层出不穷，本文结合国内外有关沥青混合料高温稳定性的研究及其评价进行总结讨论。

一.几种常见改性沥青的特点：

1.1SBS改性沥青

在原来的沥青的基础上，掺加2.5%,3.0%或者4.0%的SBS改性剂就可以得到SBS改性沥青，它在高温条件下的粘稠度增加，软化点增高，再加上良好的设计和施工，沥青道路的耐久性和高温稳定性会明显提升。

1.2MAC改性沥青

MAC改性沥青是一种环保型沥青混合料，无需加入稳定剂，也不含硫，对研究人员及道路施工者没有损害。并且它通过特定的化学改性措施使其具备良好的耐久性和稳定性，在常态下可以储存半年之久。MAC改性沥青在高温环境中的粘稠度较高，因而其形成的沥青膜层很厚，从而有效防止水和油的渗透，除此之外，MAC改性沥青还具有很好的抗车辙性能。

除了以上几种改性沥青以外，常见的改性沥青还有天然岩性改性沥青、SBR改性沥青、环氧沥青等等。目前国内外学者对于改性沥青的研究十分广泛，新型改性剂多种多样，对于高温性能的影响也各有不同。下面介绍几种改性沥青对于高温稳定性影响的试验及其分析。

二．几种沥青混合料高温稳定性研究

2.1纤维沥青混合料高温稳定性的研究

在该研究中，研究人员提出沥青混合料中掺入纤维使其高温稳定性增强的机制主要有两点：一是纤维的吸附稳定作用使沥青对温度的敏感性降低，从而提高了其高温稳定性；二是纤维对沥青混合料具有加筋作用。

在评价掺纤维沥青混合料的高温稳定性时，研究者指出由于受到纤维的影响,高温对掺纤维沥青进行针入度试验,试验数据离散性很大,试验很难得到有效的结果，因此在评价纤维沥青的温度敏感性时，研究者采纳相关试验方法，选取了锥入剪切试验作为其评价方法。

研究结果显示，沥青在掺入纤维后，其在高温时的剪切强度有了明显增长,说明纤维的掺入能够大幅提高沥青的高温稳定性。

2.2乳化沥青冷再生混合料高温稳定性研究

在该试验中，研究者提出众多影响乳化沥青冷再生混合料高温稳定性的因素，如温度、乳化沥青用量、水泥掺量等，采纳50℃车辙试验进行分析。

通过试验，我们可以得出一些初步的结论：乳化沥青冷再生混合料的高温敏感性较热拌沥青混合料低，即高温稳定性较强，并且在冷再生的后期其高温稳定性更好，是由于该混合料在后期强度才逐渐形成，因此较早期高温稳定性更强。增加水泥用量可以提高冷再生混合料的高温稳定性，但其变化对混合料的高温稳定性影响并不是很大。该研究还指出，良好的的沥青混合料路用性能，不仅需要好的设计和配比，在铺筑上面层混凝土之前还需要足够的养生时间，并且随着养生时间的增加乳化沥青冷再生混合料的抗变形性能也相应增强。

2.3温拌SBR改性沥青高温性能研究

温拌沥青技术就是采取一定措施，使沥青在不低于HMA的使用性能的同时，能在较低的温度下进行搅拌及施工。运用先进的温拌沥青技术已经能够达到热拌技术形成的沥青混合料的性能，并且由于其较低的拌和及压实温度，使其有了更多的优点。

温拌沥青混合料在公路建设和养护中现已得到广泛推广应用，其具有节能环保以及延长施工时间等诸多优点。目前在国际上温拌混合料的形成主要是外加材料通过降低混合料的高温粘度来实现的，而基于乳化平台的温拌沥青混合料法是我国现在使用的最广泛的方法。相关研究显示，丁苯橡胶(SBR)热拌沥青混合料施工简单、动稳定度高，是其基质沥青动稳定度的3倍，但低温性能却略显不足。因此研究者对成本低廉、施工方便的SBR乳液改性温拌沥青混合料与基质沥青的高温性能进行了对比研究。

根据研究结果显示，温拌SBR改性沥青的软化点在掺入适量的SBR乳液后明显提高并且有着良好的延度，说明其高温稳定性很好，后又进行了车辙试验和粘度试验也证实了这一点。

三．沥青混合料高温性能评价方法

然而研究任何一样东西我们都需要以实践来检验真知，研究沥青及其混合料的高温性能也是如此，研究者不仅需要开发新的材料去解决现有的问题，还应注意到现有沥青性能的评价体系往往会低估改性沥青的高温性能，从而不能更好地在实践中发挥其优越性，为研究者们带来不必要的困扰。因此，我们还应关注一个重要的问题，即如何准确地评价改性沥青或沥青混合物的高温性能。

3.1经验性评价方法

经验性评价方法有马歇尔稳定度、维姆稳定度及哈费氏稳定度工程实验，其中马歇尔试验运用最广，马歇尔试验是对标准击实的试件在规定的温度和速度等条件下受压，测定沥青混合料的稳定度（MS）、流值（FL）和马歇尔模数（T）等指标等进行的试验。稳定度是按规定条件采用马歇尔试验仪测定的沥青混合料所能承受的最大载荷（KN）；流值是马歇尔试验时达到最大载荷时试件的竖向变形（mm)；马歇尔模数（KN/mm)为稳定度除以流值的商。

通常认为标准沥青混合料试件的稳定度越大，其高温抗变形能力越强；标准沥青混合料试件马歇尔模数愈大，相应的沥青路面车辙深度愈小。马歇尔实验设备和测试方法较简单，可在现场进行质量检测，因此，马歇尔实验被广泛用于沥青混合料的高温性能测定。但是相关研究认为沥青混合料试件的马歇尔稳定度、马歇尔模数等指标和路用性能不直接相关，故限制了该方法的应用。

3.2性能相关的评价方法

沥青混合料高温性能相关的评价方法有室内车辙试验、大型环道及直道试验等。在我国车辙试验被广泛用于评价沥青混合料的高温稳定性能，车辙试验方法首先是由英国道路研究所（RRL）提出的，后来经过了许多国家道路工作者的研究改进。

3.3基于力学原理的评价方法

基于力学原理的试验方法主要可以分为蠕变、superpave剪切试验、贯入剪切及GTM试验。在这些测试方法中，测试件的应力和应变均匀分布或线性分布，从而通过分析测量的变形可以获得力学参数，从而用于估计道路车辙和建立车辙模型[2]。然而，缺点是通过试验模拟的混合物的状态与实际路面状况不完全一致。

四．总结

高温稳定性是影响路面性能的重要因素，而准确评价沥青混合料的高温稳定性也同样是路面材料研究的重要内容，这样才能充分改善路面抗永久变形的能力，使设计的道路更加耐用和安全。通过对多种沥青混合料得高温稳定性及其有效评价方法的介绍和总结，发现即使国内外学者针对该领域开展了大量研究，也得出了许多前沿的结论，但是问题仍未得到全面解决，因此要想充分解决这个技术难题，还需要科学工作者继续潜心研究，为之奋斗努力，争取早日完成这个课题的突破。

参考文献

[1]周俊,王志妮.贯入剪切试验评价沥青混合料高温性能的研究[J].黑龙江交通科技.2013,10:16-17.

[2]王超.沥青结合料路用性能的流变学研究[D].北京工业大学.2015.4.

作者简介：刘旭，男，1994年出生，重庆交通大学土木工程学院研究生，主要从事路面、道路材料方面的研究。