动水冲刷试验评价沥青路面水损害

2015-07-29周海波等

科技创新导报 2015年16期

周海波等

摘要：该文通过取芯检测沥青混合料的空隙率，采用动水冲刷和劈裂试验研究空隙率对路面水损害的影响规律。结果表明，沥青混合料中空隙率大于5%时，沥青混合料的劈裂强度要比空隙率小于5%的小7.8%；空隙率大于5%沥青混合料经过动水冲刷后强度比空隙率小于5%沥青混合料经动水冲刷后强度低10.4%，动水冲刷后空隙率（含空洞）大于5%的沥青混合料强度降低更加迅速。动水冲刷对沥青混合料的骨架结构稳定性是有显著影响的，并且沥青混合料中早期空洞破坏对水损害的发展有加剧作用。研究成果为运营期沥青路面内部缺陷的判别及养护措施的制定提供了重要依据。

关键词：沥青路面空隙率沥青含量水损害芯样

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0201-02

在国内其他高速公路的进一步的调查发现，沥青路面水损害现象极其普遍，对路面结构的危害极大。另外，初期水损害具有隐蔽性，根据现有的《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）中规定，主要检测路面损坏、平整度、车辙、抗滑性能和结构强度五项指标，很难判定路面初期水损害的发生与发展。这就需要一种全新的检测方法来对初期水损害的发生与发展进行相应的评价[1]。

该文通过取芯检测沥青混合料的空隙率，采用动水冲刷和劈裂试验研究空隙率对路面水损害的影响规律。

1 试验方法

1.1 动水冲刷试验

常用的评价沥青混合料水损害的方法，由于闭口空隙的存在，水分不能进入所有的空隙，同时如果采用静水头压力法模拟动水压力的方法与实际路面状况不符。因此华南理工大学自主研发了沥青混合料试样动水冲刷试验系统（如图1），该系统很好的模拟了车辆高速行驶通过沥青路面时，对路面空隙中产生交替的压力、真空吸力的过程，是一种更接近于路面实际情况的试验系统。

试验过程中使用最多的控制流程是：向容器中打压4 s，当容器的压力达到0.7 MPa时，排气1.5 s使容器内恢复大气压，即压力表读数为0，再抽真空2.5 s使容器内达到-0.095 MPa。正负压力交替的周期为8 s，依此循环[2]。

冲水冲刷的试验参数选择包括压力大小、压力变化频率、冲刷作用的时间和试验的温度。该次试验选取的参数以下几点。

（1）压力。压力为正压取标准轮胎压力0.7 MPa，负压为-0.095 MPa；

（2）作用频率。由于空压机和真空泵的工作效率，最高频率取0.125 Hz，即正负压力交替作用一次需8 s。

（3）试验温度、冲刷时间。根据是时温等效性原理，加速模拟沥青混合料抗水损害性能，采用60 ℃非定向动水冲刷2 h。

1.2 劈裂试验

动水冲刷试验前后的劈裂强度比作为判断沥青路面材料水损坏抵抗力能力的技术指标。根据公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG E20-2011中规定对于取芯芯样的劈裂试验要求直径100±2 mm高为40 mm±5 mm的圆柱体试件（如图2）。

2 试验结果分析

将从路肩处取芯获得的芯样为4组：（1）空隙率（含空洞）大于5%，未冲刷；（2）空隙率小于5%，未冲刷；（3）空隙率（含空洞）大于5%，60 ℃动水冲刷2 h；（4）空隙率小于5%，60 ℃动水冲刷2 h。下面分别为这4组试验结果，如表1～表4。

通过对表格的分析中发现，表1的平均值与表2的平均值比较，证明沥青混合料中空隙率大于5%（即存在空洞）时，沥青混合料的劈裂强度要比空隙率小于5%的小7.8%。

表1的平均值与表3的平均值比较，证明空隙率大于5%（含空洞）沥青混合料经过动水冲刷后强度损失16.3%。

表2的平均值与表4的平均值比较，证明空隙率小于5%沥青混合料经过动水冲刷后强度损失13%。