高模量剂与高标号沥青对寒区沥青混合料路用性能的影响

采用车辙仪在 60 ℃风热恒温、轮压恒载 0.7 MPa条件下对沥青混合料试件（300 mm×300 mm×50 mm）进行高温车辙试验，以动稳定度指标来评价 6 种沥青混合料的高温性能，试验结果见图 1。

由图 1 可知：

1）对于 AC-16C，3 种沥青混合料的高温性能均满足《规范》要求，动稳定度从大到小依次为：C（3 088 次/mm）、A（2 067 次/mm）、B（1 638 次/mm）。添加 0.6‰高模量剂的 C 的抗车辙能力最强，与 A相比，其动稳定度提升了 49.4%，45 min 和 60 min 时的车辙深度分别下降了 25.3%与 26.1%。B 的抗车辙能力最差，与 A 相比，其动稳定度与抗车辙能力均有所下降。

2）对于 AC-25C，3 种沥青混合料的高温性能均满足《规范》要求，动稳定度从大到小依次为：F（4 542 次/mm）、E（1 995 次/mm）、D（1 624 次/mm）。添加 0.6‰高模量剂的 F 的抗车辙能力最强，与 D 相比，其动稳定度提升了 127.7%，45 min 和 60 min 时的车辙深度分别下降了 37.6%与 39.9%。E 的高温性能同样略优于 D，其动稳定度提升了 26.2%，45 min和 60 min 时的车辙深度均下降了约 21%。

3）对于沥青混合料的高温性能，高模量剂的加入使沥青混合料有更高的刚度，其抵抗车轮荷载反复作用的能力得到大幅提升，即高模量剂能够显著提高面层沥青混合料的高温性能［6］。采用不同沥青制备的混合料在不同级配下的高温性能有所不同，这是因为 AC-16C 中 0～2.36 mm 集料要多于 AC-25C，并且 AC-16C 中的沥青用量更高，由于 110 号沥青的软化点较低，当路面温度超过沥青的软化点时，会加剧沥青及沥青胶浆的侧向流动，致使路面在短时间内产生较深的车辙［7］，使 AC-16C 中 B 的高温性能略差于 A。而由于 AC-25C 中的最大公称粒径较大，可以有效增强集料颗粒间的咬合力和内摩阻力，使沥青混合料具有较高的强度与结构承载能力，即E 能够产生较小的塑形变形［8］，因此 AC-25C 中 D的高温性能略差于 E。

2. 2 低温性能

使用 UTM 试验机在－10 ℃条件下对沥青混合料小梁试件（300 mm×30 mm×35 mm）进行低温弯曲试验，以低温弯曲破坏应变指标来评价 6 种沥青混合料的低温性能，试验结果见图 2。

由图 2 可知：

1）对于 AC-16C，沥青混合料的低温破坏应变从大到小依次为：B（2 739×10-6）、A（2 561×10-6）、C（2 515×10-6）。3 种沥青混合料中 B 的低温抗开裂能力最强，与 A 相比，其低温破坏应变提升了 7.1%；C的低温抗开裂能力最差，与 A 相比有略微削弱，但其低温性能不满足《规范》要求（冬寒区低温破坏应变应≥2 800×10-6）。

2）对于 AC-25C，沥青混合料的低温破坏应变从大到小依次为：E（2 485×10-6）、D（2 284×10-6）、F（2 051×10-6）。3 种沥青混合料中 E 的低温抗开裂能力最强，与 D 相比，其低温破坏应变提升了 8.8%；添加 0.6‰高模量剂的 F 低温性能最差，与 D 相比，其低温破坏应变下降了 10.2%，已不满足《规范》中对沥青混合料低温性能的要求。

3）对于沥青混合料的低温性能，由于 110 号沥青比 90 号沥青有较高的延度与较低的温度敏感性［9］，因此使用 110 号沥青制备的沥青混合料在AC-16C与 AC-25C 中均表现出较强的低温抗开裂性能。而C 与 F 的低温性能均有所下降，这是因为当环境温度快速变化，环境温度与路面温度的温差较大时，沥青面层内会形成瞬变的温度应力场，温度应力迅速累积，此时路面极易开裂。而温度应力的峰值与各结构层的模量密切相关，高模量剂的加入使沥青混合料的模量增大，在低温条件下温度应力迅速累积，混合料表现出应力松弛能力不足，使得沥青混合料的低温破坏应变显著降低［10-11］。可见，高模量剂的加入对沥青混合料的低温性能有较大的损伤。

2. 3 水稳定性能

使用马歇尔稳定度仪，通过更换不同压头的方式分别对不同养生条件下的沥青混合料马歇尔试件（直径 101.6 mm、高 64 mm）进行浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验，并以标准马歇尔稳定度、残留稳定度、劈裂强度比指标来综合评价 6 种沥青混合料的水稳定性能，试验结果见图 3。

1）对于 AC-16C，3 种沥青混合料的水稳定性能均满足《规范》要求，与 A 相比，B 的标准马歇尔稳定度、劈裂强度比降幅分别为 14.5%与 2.6%，残留稳定度提升 3.6%；而 C 的标准马歇尔稳定度、劈裂强度比降幅分别为 7.9%、8.5%，残留稳定度提升 2.8%。由此可见，A 的水稳定性能最优，其次为 B，而添加了高模量剂的 C 水稳定性能最差。

2）对于 AC-25C，3 种沥青混合料的水稳定性能均满足《规范》要求，与 D 相比，E 的标准马歇尔稳定度、残留稳定度、劈裂强度比均有略微下降，降幅约为 2%；而 F 的标准马歇尔稳定度、残留稳定度、劈裂强度比均有所提升，其提升幅度分别为 2.3%、3.3%和5.5%。整体而言，3 种沥青混合料的水稳定性能相差不大，其性能从优到劣依次为 F、D、E。

通过配合比设计得到了沥青路面上、下面层的各项参数，并对 6 种沥青混合料进行了高温性能、低温性能与水稳定性能试验。试验结果表明，高模量剂的加入能有效提升沥青混合料的高温性能，但显著降低了其低温性能；与普通沥青（90 号）混合料相比，高标号沥青（110 号）混合料的低温性能更为优越，但其高温性能与水稳定性能稍差。因此，在寒区选择高标号沥青（110 号）铺筑沥青路面对提升道路品质、延长道路使用寿命具有重要意义。