摘要：本文对高寒地区高速公路沥青路面材料性能进行了系统的阐述，提出的高寒地区沥青路面结构和材料进行实践检验。
关键词：高寒地区；沥青路面；面层材料
1.高寒地区沥青结合料性能与要求
气候分区研究和气候特征与路面结构性能相关性的分析表明，低温环境、降雨量和紫外线老化已成为影响高寒地区公路沥青路面使用性能的三大主要因素。以往公路设计中关于沥青使用性能的选用标准考虑并不是很全面，一方面，近30年的气象资料表明，冬季严寒区气候比原有的气候分区增加，所用沥青的标准也应该提升等级。另一方面，在高寒地区独有的极端气候因素综合影响下，特别是沥青胶结料的低温性能和抗老化性能在新的气候分区下的使用标准，仍值得深入研究。
沥青胶结料在路面使用过程中，因为氧气及紫外线的影响产生老化现象，其流变性能也将发生变化，影响其使用性能。为了模拟沥青胶结料的老化过程，美国研究开发了SHRP弯曲梁流变试验（BBR），用来测量沥青在极低温度下的劲度，应用工程上梁的理论来测量沥青小梁试件在蠕变荷载作用下的劲度。这种试验方法引入了压力老化（PAV）试验，模拟路面使用的长期老化，弥补了延度试验的缺陷。
SHRP研究认为，若沥青材料的劲度太大，则呈现脆性，路面容易开裂破坏，而表征沥青劲度随时间的变化率m值越大，则意味着当温度下降使路面产生收缩时，结合料的响应如同降低了劲度的材料，从而导致材料中的拉应力减小，低温开裂的可能性也随之减小。因此，为限制路面发生开裂，SHRP性能规范限制60s时的劲度模量S≤300 MPa和m≥0.30。
BBR试验的试验温度与路面所在地区的使用温度有关，从理论上讲，它必须在当地最低设计温度下进行。路面低温设计温度目前有三种计算方法，最初SHRP研究者提出的路面低温模型认为路面最低温度就是最低空气温度，加拿大SHRP研究者认为该方法过于保守，在此基础上提出了修正公式，然而，样板州认为SHRP路面低温公式不能精确地从空气温度转化为最低的路面温度，根据北美约30个试验段的季节观测项目(SMP)的验证，认为LTPPbind公式较为精确。
在以上众多的路面温度设计模型中，相关研究表明，路面低温设计温度模型宜采用加拿大SHRP修正模型，即：
式中：
T（min）——低温路面设计温度，℃；
T（air）——最低的空气温度，℃；
用BBR测试沥青的低温性能时，正常情况下希望得到加载2 h后在最低路面设计温度下的劲度，SHRP研究者发现，升温10℃，加载60s的劲度与上述希望劲度相等，这就大大缩短了试验时间、提高了试验温度。
对常用的克拉玛依110和90号沥青进行了BBR试验，-28℃和-34℃时的数据别取自-18℃ 和-24℃下60s时的试验数据。试验结果如表1-2所示：
表1 110号道路石油沥青低温BBR试验
表2 90号道路石油沥青低温BBR试验
由试验结果可知，110号沥青和90号沥青在-18℃时，其结果均能满足BBR试验的技术要求，说明其在-28℃的低温环境下均满足使用要求，同时，比较两种沥青的劲度模量（S）值，110号沥青小于90号沥青，表明110号沥青的低温抗变形能力更优。
2.沥青结合料低温性能指标
2.1沥青结合料低温指标技术要求
采用SHRP中的BBR试验对常用的克拉玛依90号和110号沥青的低温性能进行测试并验证，继而提出更具针对性的高寒地区路面路面基质沥青结合料技术指标建议值，如表3所示。对于改性沥青应根据具体情况在基质沥青的基础上综合其他指标进行考察。
表3 高寒地区沥青路面基质沥青结合料指标建议值
2.2沥青结合料低温标准选择的原则
① 充分考虑使用地区的气候条件，保证沥青路面具有较好的低温抗裂性；
② 应当能适用于各等级新建和改建公路的沥青路面工程；
③ 在对充分研究国内外标准的基础上，提出符合我国实际的沥青标准；
④ 道路沥青标准的制定必须充分体现合理、经济和实用的原则，在满足沥青使用性能基础上要有利于生产企业有效而经济地组织生产。
3.结论
基于高寒地区特殊的气候与环境特征，紫外线老化和低温条件对沥青结合料的性能产生极大影响，结合室内试验结果及已有研究成果，提出更有针对性的高寒地区沥青路面基质沥青结合料指标建议值。
论文作者:宋美丽,樊春喜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：沥青论文; 低温论文; 路面论文; 温度论文; 性能论文; 地区论文; 气候论文; 《基层建设》2019年第6期论文;