摘要：沥青混凝土路面在高温环境受载时极易出现车辙、推挤、波浪、拥包等病害。现阶段，沥青高温性能的试验方法主要有：单轴高温蠕变试验，车辙试验和最大旋转压实次数下的残余空隙率。由于车辙试验过程中，沥青混合料试件上轮辙的产生与实际情况十分相似，其动稳定度和实际路面的车辙相关性好，因此国内大多采用车辙试验评价沥青混合料的高温稳定性。并且较为常见，施工单位有条件采用，因此我国大多采用的是车辙试验。
关键词：沥青混合料；高温性能；试验方法
引言
沥青路面随着交通量的增长，超载和高速行驶现象逐渐增多，同时温室效应愈加严重，使得路表的变形累积加深最终成为车辙，车辙通常是由于混合料高温性能不足引起的。它不仅影响了路面的平整度和舒适度，而且在车辙现象发生的同时，也会带来其他的路面问题。车辙严重的影响了路面的使用寿命和服务质量。所以沥青路面是否能够使用，其高温抗车辙性能是关键。
1高温稳定性能评价
评价一个新型的沥青材料是否满足高温稳定性，关键在于沥青混合料高温性能的指标是否满足要求。由于沥青中加入了粉，它的成分和功能都发生了变化，根据国内外研究的成果，它的高温性能评价从常规指标和SHRP高温性能指标两个方面考虑。（1）常规指标是静态指标：沥青高温稳定性能的指标是针入度，软化点和粘度三类。一般情况下，沥青的软化点越高，其60OC的粘度越大，沥青高温性能越好，所以沥青通常采用60OC的粘度为指标。（2）SHRP高温性能指标：美国SHRP认为常规的指标只是静态的，它与现实的路用性能差别较大，只能得出经验性的结构，因此SHRP提出采用动态剪切流变仪，对原样沥青和RTFOT后残留沥青试验分别进行两次动态剪切试验，得到了SHRP分级标准。
2研究现状
目前，国内外针对沥青高温性能主要采用软化点、动力黏度以及车辙因子G*/sinδ来进行评价｡软化点､动力黏度作为一种经验性指标,与实际路面的车辙深度相关性很差,而车辙因子G*/sinδ用于评价基质沥青高温稳定性能时,与基质沥青混合料抗车辙能力相关性良好,能够正确反映基质沥青的高温性能;但用于改性沥青高温性能评价时,由于DSR试验采用不间断的动态正弦交变荷载,忽略沥青延迟弹性的影响,而改性沥青变形响应中延迟弹性部分所占比重极大,所以车辙因子对改性沥青高温性能评价的适用性也引起了讨论｡NCHRP9-10的研究也证明了这一点,重复剪切试验(RSCH)测得的混合料永久变形速率与车辙因子的相关系数仅为R2=0.23｡正因为如此,道路研究人员提出了一些新的试验方法与评价指标｡MSCR试验中采用的0.1和3.2kPa的应力组合,不仅可以反映出沥青结合料在线黏弹范围内的响应,也可以反映出沥青结合料在非线黏弹范围内的响应,同时蠕变1s,卸载9s的加载方式也充分考虑到了改性沥青良好的延迟弹性,Jnr已被证明与实际路面车辙深度具有良好的相关性;欧盟则关注于沥青结合料的零剪切黏度(ZSV),沥青结合料是一种典型伪塑性流体，其黏度随剪切速率的增大而减小，但研究发现，沥青结合料在剪切速率极小或极大的情况下，其黏度趋于一个稳定的常数，独立于剪切速率，而这两个不随剪切速率变化的黏度就被称为零剪切黏度和无穷剪切黏度。研究表明：零剪切黏度可以有效地表征沥青特别是改性沥青的高温稳定性。
3试验方案设计
本文沥青主要选用70#基质沥青、SBS改性沥青和沥青，其中沥青在实验室拌制。沥青混合料级配选择AC16和SMA16中值级配，并采用马歇尔设计方法来确定不同沥青混合料的油石比，得到6种沥青混合料最佳油石比试验结果见表1。
表1 沥青混合料最佳油石比
4沥青混合料高温性能试验方法研究
4.1DSＲ(动态剪切流变仪)PG分级试验
对SBS改性沥青、沥青和70#基质沥青进行PG分级温度确定(《公路沥青及沥青混合料试验规程》T0628－2011)。选择5个温度水平(58℃、64℃、70℃、76℃、82℃);试件尺寸为25mm沥青薄片;应变控制12%;保温900s，试验180s;加载速率控制10．0rad/s，通过该试验可获得不同沥青的复剪切模量G*和相位角δ，将G*/sinδ定义为沥青车辙因子，可以表征沥青的高温性能。
4.2马歇尔试验
试验温度60℃，试件尺寸Φ101．6mm×63．5mm;加载速率50mm/min±5mm/min;钢球直径16mm±0．05mm;上下压头曲率半径为50．8mm±0．08mm，由试验可得到沥青混合料的马歇尔稳定度MS。
4.3车辙试验
采用国标车辙仪，温度选择为60℃和70℃;选择轮压为0．7MPa、0．8MPa、0．9MPa、1．0MPa、1．1MPa，车辙板尺寸为300mm×300mm×50mm，由车辙试验可得到沥青混合料的动稳定度DS。
4.4单轴贯入试验
试件采用揉搓法成型圆柱体试件，其试件尺寸为Φ100mm×100mm;试验温度为60℃;压头直径28．5mm;加载速率1mm/min，由该试验可得到沥青混合料的抗剪强度τmax和粘聚力C。
4.5灰色关联度法
灰色关联分析是指对一个系统发展变化态势的定量描述和比较的方法，其基本思想是通过确定参考数据列和若干个比较数据列的几何形状相似程度来判断其联系是否紧密。下文利用灰色关联度法，对得到的10个高温指标进行相关性分析。
4.6动态剪切流变试验分
为了更好地模拟实际的效果，本次实验中，采用动态剪切流的应变控制模式对沥青混合料的车辙因子进行实验。在试验温度和试验频率的选取上，选择温度为60℃，频率为0.1～100rad/s。通过对基质沥青混合料以及改性沥青混合料加入温拌剂的检测结果分析，并对其车辙因子进行研究得出如下结论：在恒定的温度下，随着频率的增大，沥青的高温性能和抗车辙能力越强。形成这种现象的主要因素是在路面使用中，随着行车速度的提升，行车负载层因为与路面的接触时间短，使车辙还未发生变形传播，行车荷载的作用力就已经消散。
5结论分析
（1）在高温条件下，随着温度的升高，沥青结合料的不可恢复蠕变柔量呈增大趋势，恢复率呈减小趋势，在温度较高时，变化的趋势更加明显，说明沥青结合料的高温性能随温度上升而加速减弱。（２）高温、高应力条件更容易使沥青黏弹性质发生改变，结构发生破坏，改性沥青相较于基质沥青而言，结构更加稳定。（３）沥青在非线性黏弹性下的力学响应更符合沥青混合料在形成车辙时的情况。
结束语
由于沥青混合料本身就是一个较为复杂的问题，在此基础上加入了来源不同，物理参数和化学成分不一样的粉，从而导致影响沥青混合料较为复杂。国内对于此方面的研究虽然得到了一些有价值的结论，但由于问题的复杂和试验条件使得仍然有许多问题还没有解决，这些得到的结论只是初步研究得出的结论。对于沥青混合料室内试验中的短期老化仍然是一个亟待解决的问题，其改性机理，例如沥青与胶粉混合时，沥青的酸碱性是否发生变化，同时沥青的外界因素影响仍然是需要深入了解的问题。
参考文献
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论文作者:袁彬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：沥青论文; 车辙论文; 高温论文; 性能论文; 黏度论文; 基质论文; 路面论文; 《基层建设》2019年第19期论文;