沥青混合料水稳定性试验方法剖析

0.631 0.702
69.0 70.0
66.0
0.741 0.812
81.0 81.0
78.9
1.070 0.653 61.0
0.803 75.0
劈裂试验更能使水分进入沥青混合料中，更能有效 地反映沥青混合料抗冻融性能，更苛刻地反映实际 沥青路面长期抗冻融性能，本文认为，运用震动饱水 冻融作为评价沥青混合料抗冻融性能更为真实有效。
我们能做到的是减少空隙率，以减少动水压力 对沥青路面的破坏。那水分进入沥青混合料的空隙 中，是怎样进入集料和沥青界面之间呢？也就是就说 只有水分进入集料表面才能剥离沥青混合料，但从 沥青和水的极性分析，水是极性分子，沥青是非极性 分子，两者是不相溶的，那水是如何透过沥青膜达到 沥青—集料界面的呢？
本文通过大量的水损害观察，发现水损害的沥
3 沥青混合料浸水马歇尔试验评价
沥青混合料浸水马歇尔试验在评价沥青混合料 抗水损害方面有很大的不足，在试验条件下，沥青混
收稿日期：2010－08－31；修回日期：2010－09－29 作者简介：王云彤（1965— ），男，山西曲沃人，工程师，大学本科，1989年毕业于太原工业大学公路与城市道路工程专业。
[3] 赵永利，吴震，黄晓明.沥青混合料水稳定性的试验研究 [J] .东南大学学报（自然科学版），2001,31(3):1- 4.
[4] 周卫峰.沥青混合料水稳性与黏附性实验方法相关性的 灰关联分析[J].公路交通科技, 2004,21（5）：18- 20.
[5] 刘大伟，高立波.沥青路面水稳定性的影响因素[J]. 油气 田地面工程(OGSE), 2000,19(5):60.
另有人认为[2]，沥青混合料水稳定性与空隙率大 小有密切的关系，并提出“水稳定性空隙率大小决定 论”。减小空隙率，沥青混合料与空气接触面积小，可 以减少沥青混合料的氧化、老化等问题。减小空隙 率，可以减少水分的渗入，减小行车作用产生虹吸作 用进而减少水损害的危害，对于细型沥青混合料来 看，结果满足这一要求。
对于试件的15 min震动饱水和静态饱水，试验 结果饱水率差别很大，AASHTO T283试验结果表明 现有的静态饱水冻融劈裂强度比仍存在缺陷[5]，为了 模拟沥青路面严重的水损害，本文选用基质沥青，石 灰岩，AC- 20沥青混合料进行15 min震动饱水和静 态饱水后在常压水中放ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0.5 h，再进行16 h 零下18 ℃冷冻，在60 ℃下融解24 h，经过2 h25 ℃保温后的 冻融劈裂试验。试验结果如表1。
文献标识码：A 文章编号：1006-3528（2011）01-0017-02
沥青混合料的抗水损害能力是决定路面的水稳 定性的根本因素，它主要取决于矿料与沥青的相互作 用性质，以及沥青混合料的空隙率、沥青膜的厚度。
1 沥青混合料水损害的成因
资料表明[1]，水损害是沥青路面在水或冻融循环 的作用下，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 沥青黏附性降低并逐渐丧失黏结力，沥青从石料表 面剥离，沥青混合料掉粒、松散，继而形成沥青路面 的坑槽、推挤变形等现象。
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山西交通科技
2011 年第 1 期
合料的空隙率较小，浸水48 h后，本文对试件进行人 工劈开观察，并没有发现水分能进入多少，其原因为 此试验在静水条件下试验，水分不能像车轮运动泵 水一样进入孔隙中，特别是开口孔隙中所封闭的大 量气体，进一步阻碍了水分的浸入。
另外，在测试浸水马歇尔试件时，环状压力对试 件产生压缩破坏，这对沥青混合料中的黏附性表征 并不明显，并破坏与实际路面上的破坏方式也不同。
5 结语
a)空隙率及动水压力都是加速路面早期破坏的 外部因素，混合料内部及集料抗裂纹生成才是早期 水损害的内在决定性因素。
b)黏附性试验方法只对9.5～13.2 mm集料试验， 并没有对细集料尤其是天然砂进行试验。
c)本文对浸水马歇尔试验，浸水后试件人工劈 开发现，并没有多少水分进入沥青混合料的缝隙中， 并且内部开口孔隙中气泡在静态下不会排出而阻止 了水分的进一步进入，所以，对于运用浸水马歇尔试 验并不能很好地表征沥青混合料的水稳定性性能。
The Analysis of Water Stability Test Method for Asphalt Mixture
WANG Yun-tong （Linfen Branch of Shanxi Provincial Highway Bureau，Quwo,Shanxi 043400,China） Abstract: By analysing a large number of asphalt mixture data，the summary of test results of existing test methods and combined with actual water damage of asphalt concrete pavement，the paper proposed vibration freeze-thaw splitting test for evaluating the water stability of asphalt mixture. Key words: water stability；vibration；freeze-thaw；splitting
d)震动饱水冻融比静态饱水冻融劈裂试验更能 使水分进入沥青混合料中，更能准确地反映沥青混 凝土实际的抗冻性能。所以本文推荐运用震动饱水 冻融劈裂试验将更为真实。
参考文献：
[1] 王端宜，邹桂莲，韩传岱. 对沥青路面水损害早期破坏的 认识[J]. 东北公路，2001，24（1）：23.
[2] 封基良.纤维沥青混合料增强机理及其性能研究[D]，南 京：东南大学，2006：97.
从表1可以看出，震动饱水冻融比静态饱水冻融
表1 震动饱水冻融和静态饱水冻融劈裂试验结果
试件 类型
标准浸 水/MPa
震动饱 水冻融
MPa
震动饱 水强度 比/%
震动饱 水强度 比平均
%
静态饱 水冻融
MPa
静态饱 水强度 比/%
静态饱水 强度比平
均/%
0.952 0.609 64.0
0.749 78.7
AC-20基 0.914 质沥青 1.003
第 1 期(总第208 期)
山西交通科技
2011 年 2 月 SHANXI SCIENCE ＆ TECHNOLOGY OF COMMUNICATIONS
No．1 Feb．
沥青混合料水稳定性试验方法剖析
王云彤
（山西临汾公路分局 曲沃公路段，山西 曲沃 043400）
摘要：通过大量沥青混合料水稳定性资料的分析和现有试验方法试验结果的总结，结合实
总之，空隙率及动水压力都是加速路面早期破 坏形成的外部因素而不是决定性内部因素，混合料 内部及集料尖部抗裂纹生成才是早期水破坏的内在 决定性因素。提高混合料表面抗裂纹生成才能从根 本上解决路面早期水破坏的问题。
2 沥青混合料黏附性试验评价
黏附性等级大于4级就不会由于黏附性的原因 而导致水损害的发生，事实上黏附性与路面水抗损 害性能并没有建立很好的相关关系[3]。另外，黏附性 等级用水浸法、水煮法试验评价，虽然水浸法与混合 料水稳性的相关性最好[4]，但两种试验结果受人为主 观因素影响较大，不同试验人员对同一种石料试验 结果可能会有很大偏差，并且水煮法只使用了9.5~ 13.2 mm的粗集料，事实上部分细集料特别是天然砂 与沥青的黏附性较差，并没有评价。
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青剥落是从集料的尖端，及混合料在车轮作用下集 料和集料之间错动而产生的微裂缝之间进入水而剥 落的。另外由于沥青混合料在钢轮压路机的压实过 程中，表面的集料尖端会被刺破沥青层而形成水进 入的通道，而对于内部的混合料，由于车轮的作用， 集料和集料之间的微弱错动而形成沥青微裂缝，使 水进入形成剥落。
际路面沥青混凝土水损害的情况，运用黏附性试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验来评价沥
青混合料水稳定性并不是很准确，由于水分不能渗入试件,所以结果使沥青混合料试件抗水损
坏性能偏高，所以提出震动饱水冻融劈裂试验来反映沥青混合料抗水损害性能将更为真实、有
效。
关键词：水稳定性；震动；冻融；劈裂
中图分类号：U414
4 沥青混合料冻融劈裂试验评价
本文通过AC- 13C型改性沥青混合料成型试件， 通过真空饱水后，当真空度达到97.5 kPa时，沥青混 合料的饱水率才达到60%，而对于实际路面来说，水 损害路段饱水率在25%~100%，部分采用吸水率较 大的集料地段饱水率甚至大于100%，饱水率的不 同，也是造成室内试验与路面实际使用状况有较大 差异的一个重要原因，基于现有最大理论密度仪只 能达到的真空度接近100 kPa，所以此试验仍延用此 真空度。
本文通过重复真空15 min饱水试验以模拟实际 路面的重复车轮泵吸作用，即真空饱水15 min，常压 水中放0.5 h，再进行一次循环，从试验结果看，从第 1次饱水到第5次饱水率只提高4.5%，所以对于1次 到多次的真空15 min饱水试验，饱水率变化并不太 明显。并且本文通过不同次数饱水试验人工劈开观 察，水分都能够明显渗入，渗入情况也基本相同，所 以1次饱水试验基本可以满足试验要求，以提高试验 效率。