周立园

(中犇检测认证有限公司，河南 郑州 450000)

0 引言

自改革开放以来，我国公路建设速度加快，交通运输事业取得了长足的发展。在隧道工程路面施工中，若采用热拌沥青混合料，拌和、施工温度太高，将会产生大量有害气体，封闭环境下极易危害施工人员的身体健康。温拌沥青混合料的拌和温度低、性能良好，将其用于隧道路面施工可大大降低有害气体排放量，改善施工环境，还能提升隧道路面抗水损坏性能，延长路面使用年限。

1 浸水马歇尔试验评价分析

沥青路面当中水损坏是最常见的问题，随着水作用时间的延长，沥青路面水损坏的程度将随之加剧。对于路面使用性能而言，水的危害性极大，不仅会影响沥青胶结料的粘附性能，还会大大减弱沥青和集料间的粘结效果，降低路面耐久性。目前，温拌沥青混合料水稳定性检测，多采用2种试验方式，即浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验。其中浸水马歇尔试验的检测重点为水侵蚀条件下沥青混合料抗剥落能力的强弱。具体试验如下。

1.1 浸水马歇尔试验条件

准备2组(A、B)成型标准马歇尔试件，A组存放于60℃水箱内，留置时间30 min；B组存放于60℃水箱内，留置时间48 h。A、B两组分别设平行试件4个，通过马歇尔试验仪器进行检测与分析，设定每分钟加载速率为50 mm。按照公式(1)确定浸水残留稳定度。

MS0=MS1/MS×100

(1)

式中:MS0代表浸水残留稳定度(%)，MS代表浸水前试件的稳定度(kN)，MS1代表浸水后试件的稳定度(kN)。

1.2 浸水马歇尔试验结果

本文采用3种不同混合料在最佳掺量条件下进行浸水马歇尔试验，并与热拌沥青混合料的试验结果进行对比分析，所得结果如表1所示。

表1 不同温拌沥青混合料浸水马歇尔试验结果

由表1可知，热拌沥青混合料在浸水后，其稳定度下降。同时，温拌沥青试件浸水48 h后其稳定度也有所下降，但整体来讲，3种不同温拌沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度均可达到规定需求。相比普通热拌沥青混合料，3种不同温拌沥青混合料当中，3%Sasobit浸水残留稳定度下降最为严重，其他两类相对变化较小，且0.3%Aspha-min还有提升现象。在浸水马歇尔试验条件下，3%Sasobit温拌沥青混合料的抗剥落能力相对有所降低，但依旧可以满足规范标准，具有可行性。

2 多循环冻融劈裂试验评价分析

在浸水马歇尔试验中，温拌沥青混合料试件所承受的力为径向压力，试验检测所获取的结果只能代表集料颗粒间内摩阻力的实际情况，无法真实、全面地反映混合料内沥青粘结力的情况。基于这种情况，在温拌沥青混合料水稳定性分析中还须进行冻融劈裂试验，即通过模拟试验，了解沥青混合料在被水冲刷后的水损坏情况，从而测定冻融循环前后两个阶段马歇尔试件的冻融劈裂抗拉强度比，通过冻融劈裂抗拉强度比进行沥青混合料水稳定性评价。冻融劈裂试验中，针对不同温拌沥青混合料进行多次冻融循环试验，从而更准确地了解温拌沥青混合料的长期水稳定性，试验共进行3次，在不同循环次数下，研究沥青混合料的冻融劈裂强度变化情况，汇总数据，找出规律。

2.1 多循环冻融劈裂试验条件

准备2组(A、B)成型标准马歇尔试件，试件须进行双面击实，次数均为50次。

A组试件试验过程如下。①试件存放于98.3～98.7 kPa真空环境下，留置时间设定为15 min。②常压后，饱水30 min。③存放到-18℃环境当中，留置时间为16 h。④存放到60℃环境中进行水浴处理，时间为24 h，由此一个冻融循环结束。

B组为对照组，无需特殊处理。冻融劈裂试验前，为了保证试验结果的准确性，需提前将两组试件存放到恒温水箱(25℃)内，浸泡时间超过2 h，同时，测定试件的最大荷载，50 mm/min为加载速率。

试验过程中，需要根据冻融循环试验前后数据，测定冻融劈裂抗拉强度及冻融劈裂抗拉强度比(TSR)，如公式(2)、公式(3)所示。

RT1=0.006287PT1/h1

RT2=0.006287PT2/h2

(2)

式中:PT1、h1代表未冻融循环组单个试件的试验荷载值(N)、试件高度(mm)；PT2、h2代表冻融循环组单个试件的试验荷载值(N)、试件高度(mm)。

(3)

2.2 多循环冻融劈裂试验结果

针对3种不同温拌沥青混合料在最佳掺量条件下，冻融循环劈裂试验前后的检测结果如图1～4所示，同时对比分析热拌沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度，最终得出冻融劈裂残留强度比。

通过图1～4可见，伴随1次、2次、3次冻融循环次数的不断递增，3种不同温拌沥青混合料的劈裂抗拉强度均呈降低趋势。相比热拌沥青混合料，1次冻融循环之后，3种温拌沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度均略大一些。但2次冻融循环后，Aspha-min温拌沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度下降严重，其他两种温拌沥青混合料仍高于热拌沥青混合料。3次冻融循环后，Sasobit温拌沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度基本上等同于热拌沥青混合料，但仍略高于热拌沥青混合料，相比之下，Aspha-min温拌沥青混合料仍旧下降严重影响了混合料的长期水稳定性。究其原因，沥青材料具有一定黏弹性，温度变化对沥青材料性能具有较大影响。在水和温度的反复循环影响下，沥青混合料内的水分形态不断变化，从最初的液态，转变为固态，最终又再次转变为液态，在此过程中严重影响了沥青结合料和其他材料之间的粘附性，从而大幅减弱温拌沥青混合料试件的劈裂强度。

图1 未冻融前劈裂抗拉强度 图2 一次冻融循环劈裂抗拉强度

图3 两次冻融循环劈裂抗拉强度 图4 三次冻融循环劈裂抗拉强度

不同温拌沥青混合料在3次冻融循环试验下的劈裂残留强度比(见图5)，伴随冻融循环次数的持续增长，温拌沥青混合料的劈裂抗拉强度比，呈下降趋势。1次冻融循环之后，相比热拌沥青混合料，Sasobit温拌沥青混合料的劈裂残留强度比较低，其他两种温拌沥青混合料则仍略高于热拌沥青混合料，相差很小，由此表明只通过1次冻融循环试验，很难判定混合料的抗水损坏强弱。通过2次冻融循环试验后，相比之下，Aspha-min温拌沥青混合料的劈裂残留强度比下降严重，说明该温拌沥青混合料抗水损坏能力减弱明显。通过3次冻融循环试验后，Aspha-min温拌沥青混合料的劈裂残留强度比仅有45%左右，相比热拌及其他两种温拌沥青混合料，Aspha-min温拌沥青混合料的长期抗水损坏能力最弱。究其原因，Aspha-min温拌沥青混合料在温拌剂类型当中，属于直投式类型，沸石发泡过程中会残留一定水分，同时在材料拌合时期由于反应不完全，也会存留一些温拌剂，从而很可能会影响混合料的粘附效果。在3种温拌沥青混合料当中，Sasobit温拌沥青混合料相比DWMA-1温拌沥青混合料，存在一定长期水稳定性劣化现象。由此可见，在3种温拌沥青混合料当中，仅有DWMA-1温拌沥青混合料可改善温拌沥青混合料的长期水稳定性。主要原因在于DWMA-1温拌沥青混合料所采用的温拌剂内含有的胺类物质具有较强抗剥落能力，可增强沥青材料和矿料之间的粘结效果，进一步提升温拌沥青混合料的长期水稳定性。据大量实践研究表明，DWMA-1温拌沥青路面遭遇水损坏后，路面强度下降程度较小，仍可满足延长工程使用寿命的要求。

图5 不同温拌沥青混合料冻融劈裂残留强度比

针对Aspha-min、Sasobit两种温拌沥青混合料，为改善其长期水稳定性，本文提出了掺加无机外掺剂的方式。即在拌和混合料时，按比例掺加适量消石灰，以混合料质量1.5%为准。为确保其改善效果，可进行多循环冻融劈裂试验，经试验结果显示，掺消石灰后，两种温拌沥青混合料的冻融劈裂强度比均有所提升，起到改善温拌沥青混合料水稳定性的作用。

3 结语

本文以隧道温拌沥青混合料水稳定性为研究对象，针对3种不同温拌沥青混合料进行浸水马歇尔试验、3次循环冻融劈裂试验，最终得出，浸水马歇尔试验下3%Sasobit温拌沥青混合料的抗剥落能力相对有所降低，但依旧可以满足规范标准，仍具有可行性。为研究温拌沥青混合料的长期水稳定性，需测定冻融劈裂抗拉强度比，得出Aspha-min、Sasobit两种温拌沥青混合料相比热拌沥青混合料的劈裂抗拉强度比下降较多，可通过掺加消石灰无机外掺剂的方式改善其长期水稳定性，经试验分析，掺加消石灰后，温拌沥青混合料的劈裂抗拉强度比有所提升，可达到良好的应用效果。