简述高模量沥青混合料的研究现状

简述高模量沥青混合料的研究现状

高模量沥青混合料（HMAC）是在15℃、10Hz的外界条件下其模量在达到14000Mpa以上的沥青混合料[][1-2]，现在大多数采用静态回弹模量和动态模量等技术指标来表征沥青混合料的各项力学性能。目前，国际上主要通过三种方法制备高模量沥青混合料，第一种是使用硬质沥青，第二种是使用天然沥青，第三种是使用改性剂或专门的高模量添加剂。

1、国内外研究现状

1.1国外研究现状

1.1.1法国

1980年,高模量沥青混凝土在法国被首次应用于道路工程中,它的出现主要来源于道路补强和养护项目中。逐渐地,高模量沥青混凝土就不局限于在养护工程中使用,而更多地被应用到新建道路的基层和面层中。2004年起,由法国中央路桥实验室LCPC组织对高模量沥青混凝土展开系统研究。目前在法国国内采用高模量沥青混凝土主要通过两种途径一是采用低标号沥青,即30号以下的沥青,主要采用的是20号沥青；另一种是采用高模量添加剂。法国研究人员开展了一系列的试验来分析在同样的集料级配条件下,沥青结合料对混合料抗车辙性能的影响。试验结果表明高模量沥青混凝土抗车辙性能优良,甚至其车辙深度远要小于SBS改性沥青混凝土。

法国高模量沥青混凝土的设计思想主要是高的沥青含量和较低的空隙率,这将有助于提高抗疲劳和硬质沥青相比普通沥青较低的复原能力。路面结构设计中,高模量沥青混凝土层通常用作中下面层,这样表面层能够保证其较小的温度变化范围。

2.1.2美国

针对沥青路面的车辙问题,美国运输部和联邦公路局委托国家研究中心所属的交通运输部进行了长期细致的研究工作,并提出了长寿命沥青路面设计理论。

美国长寿命沥青路面通常采用柔性结构[[]],路基强度较高时,可以采用全厚式路基强度不足时,加铺粒料基层或沥青碎石基层。面层结构组合是长寿命路面设计的关键,面层结构必须结合各部分功能特点进行组合。长寿命沥青路面不仅适用于大交通量道路,经适当的调整也可以用于中、低等级交通量道路。

2.1.3日本

在日木,长寿命路面简称LSP,它的设计目标是拥有2倍于现行路面的使用性能,因功能破坏而维修的周期在15年以上,结构性寿命在40-60年。为了达到这一目标,在设计时着眼于：(1)提高路基承载力；(2)采用不容易产生流动变形、刚性大的基层,而且底基层也得以强化；（3）面层使用抗车辙性很强的材料。

2.1.4英国

英国从上世纪90年代开始借鉴和吸收法国高模量沥青混凝土的设计理念、设计方法和试验方法，并利用本国当地的矿质集料及试验设备，釆用10号、20号的基质沥青和级配设计，形成了自己的高模量沥青基层材料HMB。2002年英国启动了一项针对高模量沥青混凝土EME2的研究，并取得了一定的成效。2005年制定并发布了适应于英国的EME规范，该规范包括EME2设计，生产、铺筑等要求，其设计理念和试验方法基本沿用了法国高模量沥青混凝土的设计理念和试验方法，主要是在模量上有所区别，英国的模量釆用间接拉伸模量，而法国釆用两点弯曲复数模量和直接拉伸复数模量。

2.2国内研究现状

国内在高模量沥青混凝土研究方面刚刚起步,没有成熟的经验可以借鉴。部分地区采用低标号沥青（50#）的方式抵抗路面车辙,仅是满足国家规范要求,评价方法仍然延用三大指标,对相应的混合料设计没有形成成熟的方法。

侯晓晶[[]]为改善高模量沥青混合料的压实特性与施工和易性，采用粘温曲线、

马歇尔试验、贯入剪切试验、低温弯曲试验、小梁疲劳试验研究了 Sasobit 掺量对高模量沥青混合料的压实特性以及路用性能的影响。汪于凯等[]分析沥青混合料模量分布规律、影响因素以及动态模量与静态回弹模量的相关性。王陆峰[]等选用了AC-13C 型级配，通过测试马歇尔试件体积指标，确定了不同沥青混合料的最佳油石比，对比研究了高模量沥青混合料、SBS 改性沥青混合料、基质沥青混合料的路用性能，主要包括了车辙试验、水稳定性试验、低温弯曲试验、疲劳性能试验。结果表明高模量改性沥青具有较 SBS 改性沥青、基质沥青更优越的路用性能。杨朋等[]分析了高模量沥青及高模量沥青混合料研究现状，阐述对其进行系统研究分析的必要性。采用扫描电子显微镜（SEM）、差热扫描分析（DSC）和红外光谱（FTIR）等技术手段对高模量沥青进行材料学性能测试，表明高模量沥青路面具有较好的工程使用价值。王立志等[]研究高模量添加剂在沥青混合料中的作用机理。通过FT-IR官能团分析添加剂对沥青的影响，分析添加剂与石料的相互作用及沥青混合料性能，对高模量添加剂添加前后的沥青粘弹特性差异及沥青混合料性能进行对比分析。研究结果表明：熔融的添加剂使沥青弹性模量增大，相位角δ降低，粘度增大，改善了沥青流变特性；少量未熔融颗粒碾压时嵌挤入混合料空隙中，增大了混合料内摩阻角，提高了沥青混合料的模量。

3、总结

3.1优点

（1）高模量沥青混合料的高温性能优越，动稳定度和动态模量明显较强。

（2）高模量沥青混合料的抗压回弹模量和劈裂模量较SBS沥青混合料有很大提高。

（3）高模量沥青混合料在疲劳破坏时需要的能量增加，影响其疲劳性能，但扔优于基质沥青混合料。

总之，高模量改性剂加入沥青后，能显著改善沥青混合料的路用性能，尤其是高温稳定性，增加了路面的强度和稳定度。

3.2不足之处

（1）高模量低标号沥青的低温开裂问题；

（2）采用外掺剂实现沥青混合料高模量的抗疲劳性能研究较少；

（3）没有开展高模量沥青混凝土的动态模量和动态蠕变评价；

（4）在我国还没有高模量沥青混凝土的界定标准；

（5）缺少路面结构层模量提高后对高温车辙的贡献率影响分析。

综上所述，目前国内外对高模量沥青混合料应用于道路铺面所表现出来的良好抗车辙性能均已达成共识，并根据各国道路结构、原材料来源及成本、交通状况和气候条件等特点，着手研究并推广适用于本国国情的高模量沥青混合料道路铺面技术。在高模量沥青混合料原材料制备、配合比设计、添加剂研发、车辙形成机理、高低温及水损害等路用性能研究、施工方法和试验检测标准等方面，都需在国内外研究基础上，结合我国的国情进行进一步的深入研究，以形成统一的技术标准，在我国公路建设中进一步的推广和应用。