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基于重载交通的高模量沥青混淆料路用性能探讨

宣布日期：

2025-04-16

摘要

为有用提升高模量沥青混淆料路用性能，包管蹊径运营能力，通过室内试验，对高模量剂掺量划分为 0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%条件下，AC-13、SMA-13、Sup-13沥青混淆料的路用性能举行检测。效果显示：掺加高模量剂可有用增强沥青混淆料路用性能，且相较于其他两种混淆料，SMA-13性能越发突出；工程实践应用效果批注，高模量剂掺量为0.6%条件下的SMA-13混淆料路用性能更优。

要害词：重载交通 | 沥青混淆料 | 高模量剂

重载交通的泛起，导致部分现役高速公路沥青路面使用性能下降，影响交通运输清静。为此，本文针对重载交通条件下的高模量沥青混淆料路用性能举行研究，通过相关试验，确定沥青路面zui佳级配类型及高模量剂掺量，旨在包管蹊径使用性能。

试验原质料

改性沥青：沥青作为主要的胶结质料，能有用提升混淆料的稳固性。本研究接纳克拉玛依SBS改性沥青作为沥青面层质料，各项性能指标均切合标准要求。

集料：粗细集料均接纳质地坚硬的玄武岩，外貌清洁，粒径匀称，针片状含量及棱角性切合相关标准要求。

填料：填料作为沥青混淆料主要组成部分，通过与沥青的连系，形成胶结质料，显著提升结构稳固性。本研究矿粉选用石灰岩磨细矿粉，相关性能指标完全切合标准要求。

高模量剂(PR)：高模量剂作为一种新型高分子聚合物，能有用增强沥青混淆料黏聚力，提高高温性能。本研究选用的高模量剂各项性能指标完全切合标准要求。

试验计划设计

试验内容

本文选用 AC-13、SMA-13、Sup-13 三种级配类型配制沥青混淆料，并依次掺加 0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8% 高模量剂，对差别高模量剂掺量下种种级配混淆料路用性能举行研究。主要试验要领为：高温车辙、浸水马歇尔、冻融劈裂、低温小梁破损及四点弯曲疲劳试验。

试验要领

凭证《公路工程沥青及沥青混淆料试验规程》(JTG E20—2011) 举行各项试验，详细试验要求如表1所示。

基于重载交通的高模量沥青混淆料路用性能探讨

试验配合比设计

本文以高模量剂掺量 0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%，划分成型 AC-13、SMA-13、Sup-13 沥青混淆料，探讨差别高模量剂掺量下三种混淆料路用性能的转变情形。凭证种种混淆料基本特征及高模量剂掺量差别，共设计15组差别类型的沥青混淆料，并对其路用性能举行检测，种种组合计划油石好比表2所示。

基于重载交通的高模量沥青混淆料路用性能探讨

由表2可知：

①高模量剂掺量越大，油石比越小，主要是由于高模量剂内部含有黏弹性子料；

②与 SMA-13 相比，AC-13、Sup-13 油石比更低，其基础缘故原由在于 SMA-13 为中止级配，内部粗集料、矿粉含量较大。因此，为包管集料间的黏结效果，沥青用量随之增大。

试验效果剖析

高温稳固性

高温稳固性主要反应沥青混淆料在高温及交通荷载联相助用下的抗变形能力。尤其关于重载交通路段，要求沥青路面上面层bi须具备优异的抗变形能力。本文通过高温车辙试验，动态模拟交通荷载作用下混淆料动稳固度转变情形，详细效果见图 1。

基于重载交通的高模量沥青混淆料路用性能探讨

由图1可知：

①当高模量剂掺量一直增大时，其动稳固度逐渐增大，但增幅越来越小，当其掺量凌驾0.6% 时，动稳固度增幅显着降低；

②当高模量剂掺量为0.6% 时，AC-13、SMA-13、Sup-13 动稳固度依次为3 784、4 321、4 027 次/mm，与未掺加高模量剂的混淆料相比，其高温稳固性依次提升24.87%、34.26%和29.19%。

水稳固性

水损破损主要指沥青混淆料受到水体侵蚀后内部沥青与集料之间黏附能力降低，使得集料、沥青相互疏散，爆发松散、开裂等征象。试验检测中常以残留稳固度、劈裂强度比对混淆料抗水损能力举行评估。严酷凭证相关试验要求成型标准试件，对差别高模量剂掺量下的三种混淆料水稳固性举行检测，其浸水残留稳固度、冻融劈裂强度比转变纪律如图2、图3所示。

基于重载交通的高模量沥青混淆料路用性能探讨

由图2、图3可知：

①高模量剂掺量越大，残留稳固度、劈裂强度比越大，但增幅较��；

②三种混淆料中，AC-13水稳固性较好，主要由于其为密级配结构，内部集料漫衍较为匀称。同时，高模量剂有用增大了各集料之间的挤密作用，使混淆料密实度进一步提升，有用阻止水分子渗透，因此其抗水损能力zui佳；而 SMA-13、Sup-13混淆料内部孔隙相对较大，集料相互疏散，从而造成混淆料水稳固性显着下降。

低温抗裂性

为探讨三种级配混淆料的低温抗裂性能，严酷凭证相关标准要求制备低温小梁试件，使用液压式压力机在-10 ℃温度条件下举行压力破损试验，凭证低温破损应变对混淆料低温性能举行评价。低温性能试验效果如图4所示。

基于重载交通的高模量沥青混淆料路用性能探讨

由图4可知：

①高模量剂掺量越大，破损应变越大，充分批注其低温抗裂性显著增强；

②当高模量剂掺量由 0 增至 0.80% 时，AC-13、SMA-13、Sup-13 破损应变依次增大14.31%、28.17% 和28.09%，充分批注高模量剂能有用增强混淆料低温抗裂性能，且 SMA-13、Sup-13混淆料低温性能越发突出；

③相较于 AC-13、Sup-13 混淆料，SMA-13混淆料的低温性能越发you秀，抗开裂能力zui佳。

抗疲劳性能

沥青路面在重载交通作用下极易泛起疲劳破损，严重影响路用性能。因此，为有用探讨差别高模量剂掺量下三种级配混淆料的抗疲劳性能，严酷凭证相关标准要求开展四点弯曲小梁试验，通过应变水平实验加载，应变水平接纳650uε，其疲劳寿命转变曲线如图5所示。

基于重载交通的高模量沥青混淆料路用性能探讨

由图5可知：

①高模量剂掺量越大，沥青混淆料疲劳寿命越长，且 AC-13 抗疲劳性能增幅较大，SMA-13、Sup-13 抗疲劳性能增幅相对较小，充分证实高模量剂对AC-13抗疲劳性能影响较大；

②从整体来看，SMA-13、Sup-13 抗疲劳性能优于 AC-13，主要是由于SMA-13、Sup-13内部粗骨料嵌挤形成骨架密实结构，耐久性能越发突出；

③高模量剂掺量由0增至0.80%时，AC-13、SMA-13、Sup-13疲劳寿命依次增da45.06%、17.04%和34.97%，充分批注高模量剂能有用增强混淆料抗疲劳性能。

工程应用

凭证上述研究可知，高模量剂可增强 AC-13、SMA-13、Sup-13混淆料的路用性能，且SMA-13混淆料路用性能越发突出，用于重载交通路段效果更好。为有用验证试验效果的准确性，本文依托某高速公路项目施工实践，接纳高模量剂掺量为 0.6%的SMA-13与Sup-13混淆料举行施工，并与未掺加高模量剂的路段施工效果举行较量。待该项目施工完成后，对其平整度、结构深度、渗水系数等指标举行检测，详细数据如表3所示。

由表3可知：相较于Sup-13及未掺加高模量剂的沥青路面，高模量剂掺量为0.6%的SMA-13沥青路面平整度、结构深度及渗水系数有所提升，但结构深度相对较大，主要与 SMA-13 结构特征有关，SMA-13 为典范的骨架密实结构，透水能力也获得大幅提升。

结论

综上所述，本文通过室内试验，对高模量剂掺量 0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8% 条件下，AC-13、SMA-13、Sup-13 沥青混淆料路用性能举行检测剖析，得出如下结论：

1）AC-13、SMA-13、Sup-13三种级配混淆料中，SMA-13 抗疲劳及高、低温性能zui佳，AC-13水稳固性zui佳。

2）高模量剂内部含有黏弹性子料，能有用增大沥青混淆料内部集料之间的黏聚性能，使混淆料结构越发密实，总体来看，SMA-13 混淆料路用性能越发突出，用于重载交通路段效果更好。

3）工程实践批注，相较于 Sup-13及未掺加高模量剂的沥青路面，高模量剂掺量为0.6%的SMA-13 沥青路面平整度、结构深度及渗水系数有所提升，说明其在重载交通条件下的路用性能更佳。

参考文献：

[1]黄海.高模量沥青混淆料路用性能研究[J].交通天下，2023（26）：32-35.

[2]岳烨.差别级配下的高模量沥青混淆料试验及应用研究[J].工程手艺研究，2022，7（9）：98-102.

[3]王春红.高模量沥青混淆料在重载交通条件下的应用[J].安徽修建，2023，30（10）：107-108，139.

[4]翟晓春.抗车辙剂改性 SMA-13 沥青混淆料路用性能研究[J].山东交通科技，2023（3）：80-83.

[5]李冷雪，杨杰.高模量制品自然沥青混淆料路用性能研究[J].交通天下，2022（33）：25-27.

原创作者：杨梦佳，陈欣，中交第二公路勘探设计研究院有限公司，湖北武汉

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棱柱体小梁四点弯曲试验是 2011 年交通部行业标准《公路工程沥青及沥青混淆料规程》增添的评价沥青混淆料疲劳性能和丈量劲度模量的很是主要的试验要领。该要领可以在DTS多功效动态试验系统中举行，也可以使用单独式系统，搭配温控情形箱举行试验。尤其关于试验使命量较量大的单位，由于疲劳试验可能一连的时间较量长，几小时到几天、甚至几周，以是配备一套单独式的沥青混淆料疲劳试验系统是很是有须要的。

意大利matest-澳大利亚Pavetest气动伺服四点弯曲疲劳试验机 (4PB) 是接纳数字控制高性能伺服阀，提供高达60Hz的准确加载波形的气动伺服试验仪。四点弯曲疲劳试验机可加载半正弦波和正弦波，受控应变或受控正弦应力控制模式，测试多种尺寸沥青混淆料小梁的弯曲劲度/模量。

适用规范

▍AASHTO T 321 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳寿命

▍ASTM D7460 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳损伤

▍AG:PT/T233 & ASTM 03 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳寿命

▍EN 12697-24 Annex D- 棱柱体试件的四点弯曲试验

▍EN 12697-26 Annex B- 棱柱体试件的四点弯曲试验 (4PB-PR)

▍T0739-2011 沥青混淆料四点弯曲疲劳寿命试验

产品特点

▍试样通过伺服电机驱动滚珠丝杠牢靠夹紧，可始终维持预定的夹紧力，包管测试历程中试样在爆发屈服变形时仍能被一连夹紧，夹紧力通过调理电机电流控制。

▍两个夹紧开关在仪器前方，用于试样梁的左右两侧和中心侧夹紧点的夹紧和松开。四个试样夹紧框可实现所有加载点和反力点的旋转和横向移动。

▍顶部夹紧块的标记线，可资助操作者在夹紧前横向对中试样梁。

▍气动伺服系统使用底部气动加载作动器，配备高性能气动伺服阀，PID 闭环控制，运行中的自顺应控制，可始终维持测试所需的应力/应变。

▍薄型高性能不锈钢圆形荷载传感器，用于实时丈量和控制荷载。主轴位移传感器可实现中心加载框架的准确定位。

▍试样外貌位移传感器(On-specimen LVDT)可按设定举行控制并丈量试样梁有用规模内的整体弯曲变形(而不是悬浮式的丈量部分变形的要领)，切合相关标准的要求。

▍基于 Windows 的 TestLab 软件提供的用户界面，简朴、效率高并切合有关国际标准。

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