沥青混合料水损害性的评价方法

王高峰 马平均

（许昌市腾飞市政工程集团有限公司，河南 许昌 461000）

沥青混凝士路面的水损害，一方面是沥青混凝土路面在水或冻融循环的条件下，由于汽车车轮动态荷载的作用，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青膜从集料表面脱落(剥离)沥青混合料出现掉粒、松散，继而形成沥青混凝土路面的坑槽、松散等损坏现象；另一方面是沥青混合料自身抗水损坏能力的好坏，它主要取决于矿料的性质，沥青与矿料之间相互作用的性质，沥青混合料的空隙率及沥青膜的厚度等。本文拟就常用的浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验与目前世界上最严格、最有效的AASHTOT283 试验的结果进行比较分析，以条件与非条件的稳定度或劈裂抗拉强度的比值作为评价指标，分析以上3种试验方法的优缺点及影响它们有效性的关键因素。

1 沥青混合料浸水马歇尔试验

根据现行试验规程制作标准马歇尔试件，上面层和中面层各两组，放置24h 后，用表干法测定试件的空隙率，测定标准试件和浸水试件的稳定度和流值，并计算强度比。根据实验结果说明，采用浸水马歇尔试验测定的残留稳定度偏高。不能较好反映实际沥青混凝土路早期水损害情况，用其残留稳定度作为指标来评价沥青混合料的水稳定性与实际工程状况相差较大且评价指标的区分度不够。主要有以下几方面原因。

1.1 从沥青混合料的强度理论来分析。马歇尔稳定度试验中，试件只受到径向的压力作用，而试件承受这部分压力主要是矿料的嵌挤力和内摩阻力，没有充分反映沥青混合料中粘结力的作用，而粘结力强弱恰恰是影响水损的主要原因之一；所以用残留稳定度作为评价指标，与工程实际不符，其有效性不够。

1.2 从模拟路面野外现场条件来看。一方面，室内成型的标准马歇尔试件的空隙率比实际路面早期空隙率要小的多，特别是闭口孔隙的存在，水分不能充分浸入到试件的孔隙中，也就不能造成对沥青膜的侵害作用，而且没有模拟冻融对沥青膜的反复侵害作用；另一方面，试件只是浸在静水中，不能反映在车轮荷载条件下，动水压力和真空负压抽吸对沥青膜产生的机械冲刷及反复吸压作用，而水压的作用又是造成沥青混合料水损的一个重要原因。

1.3 从试件成型的方法来分析，根据现行标准马歇尔试件成型方法，无法控制空隙率。在击实的过程中还容易将某些矿料颗粒击碎，改变了混合料的级配及沥青溢出造成试件表面空隙率减小。所以，击实成型方法直接影响到体积指标的有效性。

2 沥青混合料冻融劈裂试验

根据现行试验试验规程中制作标准马歇尔试件，上面层和中面层各2 组，放置24h后，用表干法测定试件的空隙率，试件在冻融、劈裂的条件下，试件的劈裂抗拉强度比比浸水马歇尔试验的残留稳定度降低了。从试验的过程来看，该试验有其明显的优点。

2.1 在劈裂的条件下试件内部呈受拉状态，试件的破坏主要是由于内部的粘结力不足以抵抗外荷载的作用而逐渐造成的，而粘结力又是影响水稳定性的主要因素之一。因此，该试验方法为研究沥青混合料的水损创造了有利的机理条件。

2.2 在真空饱水的条件下，水分能够比较容易进入到试件的空隙中。一方面，能使水分较易浸入到沥青和集料的界面，最终导致沥青的粘附性降低并逐渐丧失粘结力；另一方面，水分对沥青起到乳化作用，造成沥青混合料的强度降低。

2.3 冻融劈裂试验还有其明显的不足之处，使得沥青混合料的强度比还是偏高，主要有以下几个方面的原因。

A、沥青混合料冻融劈裂试验可以看出，根据现行试件成型方法(双面各击实50 次)成型的试件，空隙率还是小。有资料表明，对低空隙率的试件冻融有可能低估混合料的抗水损害性能，即使在真空饱水的条件下，饱水率还是较小，不能充分体现水分对沥青混合料的侵害作用。

B、从模拟现场条件来看，既没有解决由于交通荷载作用下动水压力和真空负压抽吸对水损的影响，又没能模拟现场路面成型时揉搓压实情况，而且击实法成型试件，不能模拟实际路面的空隙结构(不是仅指空隙率)。

3 SHTOT283 沥青混合料抗水损试验

根据AASHTOT283 试验规程制作标准试件2 组进行劈裂试验测定劈裂抗拉强度，计算破坏强度比TSR.试验结果表明，试件的劈裂抗拉强度和其强度比都明显低于前2种试验方法，有的刚达到设计要求，这也说明了为什么用传统的试验方法测定的强度比较容易达到设计要求，而实际工程中却出现沥青混凝土路面早损的尴尬局面。这与该试验的有效性是分不开的，主要体现在以下几个方面。

3.1 该试验将拌和均匀的沥青混台料放在60℃，通风的烘箱中养生16h，使沥青中的轻质油分挥发一部分，沥青膜变脆变硬，针入度变小，粘附性降低，较好地模拟了施工过程中的短期老化，这些都直接影响了沥青混合料的水稳定性。

3.2 采用旋转压实仪成型试件，旋转压实仪和揉搓成型能较好地模拟路面压路机碾压的成型机理，尤其是比较接近路面的实际空隙结构，防止试件表面空隙率减小。这一方面模拟了实际路面成型时的压实方式，使试件的内部结构和空隙尽量接近实际路面的状况；另一方面又能很好模拟沥青混凝士路面早期真实的空隙率，使试验较准确地反映路面早期的水损情况。

3.3 试件饱水的条件下冻融次数增多，也加强了水分对沥青的乳化作用。将水损害的影响集中、强烈化了，在较短的时间内能够模拟路面遭受较长时间的影响。

但是，从实验的过程来看，AASHTOT283沥青混合料抗水损试验也没能模拟交通荷载作用下水压力和真空负压抽吸对沥青混合料水稳性的影响，这是需要进一步完善的地方。

4 结语

浸水马歇尔试验虽然操作简单，但由于试验时试件呈径向受压状态，主要由试件内部的嵌挤力和内摩阻力承受外荷载，没有反映和沥青混合料水损害有关的粘结力的作用；试件的成型方法、空隙率及水压作用不能很好的模拟野外现场水损条件；评价指标的区分度和有效性不足，不宜作为水损害的有效评价方法。冻融劈裂试验在劈裂条件下，试件内部呈受拉状态，反映了和沥青混合料水损害有关的粘结力的作用；在真空饱水和冻融条件下，使沥青膜受到一定的乳化和温度胀缩作用，模拟了水对沥青膜的侵害作用及野外现场温度变化对沥青混合料强度的影响。但由于试件的空隙率还是偏小，饱水不够，室内试验与野外现场使用结果缺乏良好的相关性。AASHTOT283 沥青混合料抗水损试验能比较真实的模拟沥青混凝土路面施工过程中的短期老化、路面的碾压、揉搓成型以及沥青混凝土路面早期的空隙率；在多次冻融的条件下，比较好的反映了温度胀缩作用和沥青乳化对沥青混合料水损的影响，实验结果同路面使用质量有较好的相关性，是目前最严格、最有效地评价方法。通过上述比较、分析可以看出，我国目前使用的沥青混合料水稳定评价方法与工程实际的相关性还需要进一步完善，各使用单位宜结合实际工程条件酌情进行选用。

[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京；人民交通出版社

[2]赵小利、吴震、黄晓明沥青混合料水稳定性的实验研究[J].东南大学学报，2001.(3)