DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2016.04.036

水作用对沥青混合料性能的影响

周志刚¹，刘旭光¹，罗苏平²，沙晓鹏¹

 (1. 长沙理工大学 道路结构与材料交通行业重点实验室，湖南 长沙，410004；

2．海南省交通工程质量监督管理局，海南 海口，571100)

摘 要：

型和空隙率的沥青混合料，通过劈裂强度、抗压强度、抗压回弹模量、单轴静载蠕变等试验，研究2种水作用(冻融循环和高温浸水)对沥青混合料常规力学性能和高温性能的影响。研究结果表明：水的作用严重削弱了沥青混合料的性能，高温浸水的影响明显小于冻融循环的影响；沥青混合料性能与其级配和空隙率有关，粗集料形成骨架，细集料起填充作用，形成具有适宜空隙率的沥青混合料，水稳定性良好；可以采用Burgers模型来描述沥青混合料在水损害前后的蠕变行为，其模型参数会因水作用而变化，高温浸水和冻融循环会严重削弱沥青混合料高温抗变形能力。根据不同受力状态(如受拉和受压)下的沥青混合料力学指标在水作用前后的变化，对其水稳定性的评价结果可能不同，应综合考虑水稳定性和其他路用性能(如高温稳定性)的要求。

关键词：

沥青混合料；水损害；级配；空隙率；力学性能；高温稳定性；

中图分类号：U414.75             文献标志码：A         文章编号：1672-7207(2016)04-1359-09

Effect of water intrusion on performance of asphalt mixture

ZHOU Zhigang¹, LIU Xuguang¹, LUO Suping², SHA Xiaopeng¹

 (1. Key Laboratory of Road Structure and Material, Ministry of Transport of People’s Republic of China,

Changsha University of Science and Technology, Changsha 410004, China;

2. Bureau of Quality Supervision and Management of Traffic Engineering in Hainan Province, Haikou 571100, China)

Abstract: Different types of asphalt mixture with different gradations and percent air voids were designed. Tests on their indirect tension strength, compressive strength, resilient modulus of compression and static creep under single axle compressing were taken to study the effects of two forms of water intrusion (freeze-thaw cycle and hot water immersion) on asphalt mixture’s common mechanics properties and high temperature stability. The results show that water intrusion decreases asphalt mixture’s performance seriously and the effect of hot water immersion on asphalt mixture’s performance is far weaker than that of freeze-thaw cycle. Asphalt mixture’s performance is related to its gradation and voidage. Coarse aggregate forms skeleton and the effect of fine aggregate is filled in gap. It forms asphalt mixture with suitable voidage, so water stability is strong. Burgers model can be used to describe asphalt mixture creep performance before and after water damage, and its model parameters will change when there is water. The deformation ability of asphalt mixture is seriously affected by freeze-thaw cycle and hot water immersion. The evaluating results of water stability may be different with the change of the mechanics index of asphalt mixture under different loads such as tension or compression before and after water intrusion. It should be comprehensively considered the demand of water stability and other road performances such as high temperature stability.

Key words: asphalt mixture; water damage; gradation; voidage; mechanics properties; high temperature stability

沥青路面的水损害已经成为公路沥青路面早期损坏的一种主要模式^[1]。在我国现行沥青路面设计和施工技术规范^[2-3]中，采用高温浸水马歇尔试验和冻融循环试验分别测得的残留稳定度和劈裂强度比评价沥青混合料水稳定性，以控制沥青路面水损害，但沥青路面水病害还是经常出现，因此，应尽可能地真实模拟沥青路面所处水环境条件，并选用科学合理、简便易行的力学试验方法及其力学指标，正确地评价沥青混合料及其路面的水稳定性。目前的研究工作存在多方面的不足，如：1) 尚无一种模拟沥青混合料水作用的试验方法能充分地反映高温湿热或冰冻地区实际的沥青路面水环境。研究表明，高温浸水马歇尔试验因其试件成型方式及其浸水条件、加载方式等与实际情况不同，不适宜用于评价沥青混合料水稳定性^[4-8]。而冻融循环模拟方式并不能反映南方高温湿热地区的环境条件。2) 缺乏一种对水影响沥青混合料不同路用性能进行全面、系统评价的分析方法。沥青混合料在不同环境和交通荷载下所表现的不同路用性能中需要使用不同的力学特性参数，单一或几个力学指标并不能全面反映沥青混合料路用性能受水影响程度，如采用强度、车辙等单一指标^[9-11]或几个指标组合(如稳定度+劈裂强度+车辙)^{[4-8, 12-14]}在水影响前后的变化评价某类或不同类型沥青混合料水稳定性等。其中因劈裂强度便于测试，人们一般偏向采用它作为评价指标^[9]，但它仅反映沥青混合料抵抗拉伸破坏的能力。3) 采用不同的试验方法进行对比评价时，沥青混合料试件结构状态不一致，相应地缺乏可比性。如对用于高速公路和一级公路的同一种沥青混合料，高温浸水马歇尔试验中的试件双面击实75次，冻融循环试验中的试件双面击实50次^[15]，它们的空隙率不同，甚至相差3%以上。王乐等^[6]采用高温浸水马歇尔试验方法成型的试件进行高温浸水劈裂试验，并与冻融循环劈裂强度进行比较，即存在此类问题。4) 少见关于水对沥青混合料长期性能影响的研究。研究者一般主要研究水对沥青混合料强度的影响，这属于1次加载行为。也有一些利用不同设备进行往复加载下高温浸水车辙试验的研究。对于循环加载下沥青混合料其他性能研究，AHMAD等^[13]利用简单性能试验测试了常温时水对沥青混合料动模量的影响。为此，本文作者针对不同级配的AC-13沥青混合料以及不同空隙率的同一级配的AC-13沥青混合料，选用高温浸水和冻融循环2种常规的模拟水环境方法，对比研究这2种环境水作用对不同类型沥青混合料的抗压回弹模量、抗压强度、劈裂强度和劲度模量等多项力学指标和高温单轴蠕变试验测得的黏弹性力学指标的影响规律以及沥青混合料的级配组成和空隙率对其水稳定性的影响机制，以便为制定科学、合理的沥青混合料水稳定性评价方法提供参考。

1  沥青混合料设计

沥青选用韩国SK-70，粗细集料分别选用玄武岩、石灰岩^[16-17]。

试验用的沥青混合料为AC-13，结合I法和Superpave法进行其级配设计，即利用Superpave法中提出的限制区，确定AC-13细粒式密级配沥青混凝土的级配，级配AC-13的禁区区域筛孔尺寸为0.30~2.36 mm，所设计的级配2接近这一区域下方，级配1的粗集料质量分数比级配2的质量分数高5%，使成型的试件空隙率较大，而级配3处于这一区域上方，细集料相对较多，成型的试件空隙率较小。AC-13的各级配曲线如图1所示。

通过马歇尔试验，确定最佳沥青用量以及沥青混合料的体积参数和力学指标如表1所示^[16-17]。

图1  AC-13级配曲线

Fig. 1  Grading curves of AC-13

表1  AC-13各级配最佳沥青用量

Table 1  Optimum asphalt content of AC-13 at all levels

2  沥青混合料常规力学性能

2.1  抗压强度和抗压回弹模量

抗压回弹模量是沥青路面设计中的重要参数。我国现行的沥青路面设计规范中分别采用20 ℃和15 ℃时的沥青混合料抗压回弹模量，计算沥青路面路表弯沉和整体性结构层底部弯拉应力^[2]。测试抗压回弹模量之前需测得材料的抗压强度。

选用级配1、级配2、级配3，按照最佳沥青用量依据试验规程^[15]T0704法进行静压，分别成型A，B，C和D 4类试件，试件直径和高度均满足(100±2.0) mm要求；A，B和C分别为级配1，2和3沥青混合料，D为级配1沥青混合料双面击实50次成型时空隙率的试件，主要用于与A进行对比分析空隙率的影响。将4种类型混合料试件各自分为3组：第1组不进行水处理；第2组采用高温浸水马歇尔试验方法进行高温浸水处理，水浴温度为60 ℃^[15]；第3组进行冻融循环处理，处理过程为先真空浸水，完后置于冷冻室16 h，达到规定时间后，再进行60 ℃水浴24 h^[15]。针对经过不同方式水处理的试件，在试验温度为20 ℃时测得的抗压强度和抗压回弹模量^[15]如表2所示。水处理前后抗压强度之比和抗压回弹模量之比分别见图2和图3。

图2  水处理前后抗压强度之比

Fig. 2  Ratio of compressive strength after and before water intrusion

图3  水处理前后抗压回弹模量之比

Fig. 3  Ratio of resilient modulus of compression after and before water intrusion

根据表2和图2、图3，可以认为：

1) 无论水作用与否，沥青混合料试件空隙率越小，其抗压强度和抗压回弹模量越大。

2) 沥青混合料试件经过冻融循环和高温浸水处理后，其抗压强度和抗压回弹模量均有所减小；随着空隙率增大，两者的减小幅度增大，空隙率为7%的试件经高温浸水处理后减小幅度达到40%左右，而经冻融循环处理后减小幅度高达50%，高温浸水对沥青混合料抗压强度和回弹模量的影响弱于冻融循环的 影响。

2.2  劈裂强度和破坏劲度模量

通过测定高温浸水和冻融循环前后沥青混合料的劈裂强度，可用于评价其水稳定性。其中高温浸水劈裂强度试验可克服高温浸水马歇尔稳定度试验中试件受力方式与实际路面不符的缺陷。依据马歇尔击实方法分别成型A，B，C和D 4类试件，测出每种沥青混合料的劈裂强度和破坏劲度模量^[15]，结果如表3所示。水处理前后劈裂强度之比和破坏劲度模量之比分别见图4和图5。

根据表3和图4、图5，可以认为：

1) 无论水作用与否，沥青混合料试件空隙率越小，试件的劈裂强度和破坏劲度模量一般越大。

表2  抗压强度R_c和抗压回弹模量E试验结果

Table 2  Test results of compressive strength R_c and resilient modulus of compression E          MPa

表3  劈裂强度R_T和破坏劲度模量S_T试验结果

Table 3  Test results of indirect tension strength R_T and broken stiffness modulus S_T           MPa

2) 高温浸水和冻融循环处理后的试件劈裂强度和破坏劲度模量均减小，但高温浸水作用对沥青混合料力学性能的影响程度弱于冻融循环作用的影响。

3) 随着沥青混合料空隙率的增大，冻融循环处理后的试件劈裂强度衰减率减小，高温浸水处理后的试件劈裂强度衰减率增大，这2种水处理方式下的试件破坏劲度模量衰减率基本呈减小趋势。这与沥青混合料级配的差异性和2种水处理方式的影响机制有关。

4) 当沥青混合料级配相同(A和D类试件)时，因试件压实度较低，空隙率为7%的D类试件与正常击实的A类试件相比，其力学性能受到高温浸水和冻融循环的影响均很大，两者分别使劈裂强度减小22.6%和34.7%，破坏劲度模量减小20.5%和31.1%。

图4  水处理前后劈裂强度之比

Fig. 4  Ratio of indirect tension strength after and before water intrusion

图5  水处理前后破坏劲度模量之比

Fig. 5  Ratio of broken stiffness modulus after and before water intrusion

2.3  综合分析

1) 无论水作用与否，随着空隙率的增大，本文所测试的沥青混合料常规力学指标基本上均单调减小。这是因为沥青混合料强度主要来自于骨料的嵌挤咬合和骨料之间沥青的填充黏结，它们的效应会随着空隙率的增大而减弱。这一影响规律对于经过冻融循环或高温浸水的试件同样存在。这说明：沥青混合料常规力学指标受冻融循环或高温浸水作用的影响相对有限，它们主要取决于沥青混合料结构(级配和空隙率)。

2) 冻融循环或高温浸水后各个沥青混合料常规力学指标的衰减幅度不同。经过高温浸水处理后，沥青混合料的劈裂强度、破坏劲度模量衰减率均为10%~20%，抗压强度、抗压回弹模量的衰减率均为25%~40%；经过冻融循环处理后沥青混合料常规力学指标的衰减规律基本一致，但其幅度更强烈。这是因为与高温浸水作用相比，水结冰对沥青与骨料之间的黏结甚至集料的骨架结构具有更严重的破坏效应。

3) 值得注意的是：随着空隙率增大，冻融循环后沥青混合料抗压强度和抗压回弹模量及高温浸水后沥青混合料4个力学性能指标的衰减率均增大，但冻融循环后沥青混合料劈裂强度和破坏劲度模量的衰减率减小。若按照残留强度比最大为佳的沥青混合料水稳定性评价原则，前一规律表明沥青混合料C类试件(级配3)的水稳定性最好，后一规律表明沥青混合料A类试件(级配1)的水稳定性(抗冻性)最好，而D类试件(压实度不足时级配1)水稳定性最差。评价结果不同，这与沥青混合料结构(级配和空隙率)及其不同受力模式中所表现的力学行为和2种水作用机理有关。

冻融循环试验中试件经历真空饱水、冻融和高温水浴3个阶段。真空饱水时水分较容易进入试件的孔隙中，相应地水分易于渗入沥青与集料的界面上，降低沥青黏附性，并对沥青起到乳化作用，从而降低沥青混合料强度。冻融和高温水浴会使沥青膜进一步乳化。在饱水状态下冰冻，空隙小的试件尽管吸水少，但在冰冻过程中水难以排出试件。试件由表面向内部逐渐结冰，首先表面结冰会封住与外界的连通空隙，虽然其后内部水结冰体积膨胀，但因水量少，膨胀量有限，孔壁阻力会抵消部分膨胀力(孔愈小阻力愈大)，部分膨胀力会通过将水挤进被沥青膜封闭的集料间空隙中而释放，而余下的膨胀力不足以破坏试件表面冰膜。由于细小空隙中的水分冰点低，会逐渐向结冰处聚集，最终试件内部的饱和水会全部成冰，造成试件内部体积膨胀而破坏材料内部结构，从而大幅度降低试件强度。对于空隙率较大的试件，尽管其内部水较多，结冰膨胀量较大，会产生很大的膨胀力，但通过将一部分水排出试件，另一部分水挤进沥青膜封闭的空隙，可以释放掉大部分膨胀力，从而减小冰冻作用。因此，随着空隙率的增大，沥青混合料冻融循环后的劈裂强度衰减率减小。沥青混合料的强度来源于集料的嵌挤咬合和沥青的黏结力。在受拉时劈裂强度主要取决于沥青的黏结力，在受压时抗压强度取决于沥青的黏结力和集料的嵌挤咬合程度。尽管冻融循环极大地削弱了沥青的黏结力和集料的嵌挤咬合，但受压时集料间隙又重新缩小而嵌挤咬合作用增强，同时，原来剥离的沥青膜又会部分黏附在集料表面重新发挥一定的黏结作用，对于空隙小的沥青混合料，这种现象会更加明显，因此，冻融循环后的沥青混合料抗压性能(抗压强度和抗压回弹模量)随着空隙率的降低而衰减率减小。对于高温浸水处理的试件，水作用方式单一，仅侵入沥青膜与骨料之间而破坏二者的黏结及促使沥青乳化，不像冻融循环过程会产生冰冻挤入与冻胀作用，并且随着空隙率的减小，水更加难以进入试件内部而侵入沥青膜与骨料之间，故高温浸水的影响更加有限。

3  沥青混合料高温性能

3.1  高温稳定性试验评价方法

我国沥青路面出现的推移、拥包、搓板等病害，大都是因为高温稳定性不足造成的。夏天时，有些地区路面温度高于60 ℃，抗剪能力不足和抗变形能力较低的沥青路面往往是出现上述情况的高发地段。沥青路面在荷载作用下产生的永久变形可用蠕变试验进行模拟。蠕变试验方法包括单轴试验、三轴试验、径向试验、简单剪切试验、弯曲蠕变试验、轮辙试验等^[18]。由于单轴试验易于操作，方法简单，应用广泛，因此，本文采用单轴蠕变试验评价水作用前后沥青混合料的高温稳定性。在单轴蠕变试验中对圆柱体试件瞬时施加一轴向荷载，在恒定应力作用一段时间后卸载，期间弹性变形瞬间恢复，一部分黏性变形可恢复，而永久变形不会恢复，从加载到卸载整个过程得到蠕变曲线，能直观地反映瞬时施加荷载和变形情况。

3.2  试验方案

3.2.1  试件制备

对A，B，C和D这4类沥青混合料，分别静压成型直径和高度均为(100±2) mm的圆柱体试件。

3.2.2  试验参数

1) 试验温度。因在较低温度下沥青混合料的蠕变变形比较小，此时蠕变试验测试结果不便于区分不同沥青混合料的高温性能，故选用较高温度45 ℃作为试验温度，此温度也接近于沥青软化点。

2) 应力水平。因冻融循环和高温浸水处理后的试件强度下降，若对试件施加较高的荷载应力，可能使试件产生过大的蠕变变形甚至破坏，故选用较低的荷载应力0.1 MPa。

3) 保温时间。将成型好的试件放入环境箱中，在箱内环境温度45 ℃下保温6 h。

3.2.3  试验过程

首先对试件预加10 min的荷载压力0.01 MPa，然后瞬时施加荷载压力0.1 MPa，持续60 min，最后瞬时卸载到0.01 MPa，并稳定60 min。采集整个加载卸载过程中随时间变化的试件变形结果。

3.3  试验结果及分析

3.3.1  试验结果

将A，B，C和D这4种试件分别在无水、冻融循环和高温浸水处理条件下进行静态蠕变试验，结果如图6所示。从图6可见：

1) 经过冻融循环和高温浸水处理后，试件整体蠕变变形量均远远超过无水时的变形量，说明这2种水作用极大地削弱了沥青混合料抵抗高温变形的能力。

2) 试件经历600 s预压后瞬时加载时，产生了瞬时弹性变形，在极短时间内变形量急速增长，变形曲线几乎呈垂线；然后，随着恒定加载过程的进行，蠕变变形进入稳定期，其变化速率逐渐减弱并趋于稳定，此为延迟弹性变形。伴随着卸载，沥青混合料即出现瞬时弹性恢复，接着经历短时延迟弹性恢复后，呈现出变形稳定在某一值，此残余变形即为沥青混合料的永久变形。试验结果表明：高温浸水处理的沥青混合料的永久变形均小于冻融循环时的永久性变形，但又大于无水条件下的永久性变形。

3.3.2  结果分析

在静态蠕变试验中，一般采用黏滞劲度模量来反映沥青混合料高温时的力学性能，它是沥青混合料所受荷载应力与其永久变形的比值。对于静态蠕变稳定期，可以采用蠕变速率来评价沥青混合料抵抗高温变形的能力：

               (1)

式中：ε_s为蠕变速率，(s·MPa)^-1；t₁和t₂分别为蠕变稳定期起始点和终止点对应的时刻，s；ε₁和ε₂分别为对应于t₁和t₂时刻的蠕变应变；σ₀为荷载应力，MPa。

各种方式水处理后由沥青混合料蠕变试验测得的蠕变劲度模量(即加载结束时永久变形所对应的黏滞劲度模量)如表4所示。

图6  蠕变试验曲线

Fig. 6  Creep curves by test

根据图6所示沥青混合料蠕变曲线，选定1 500 s和4 200 s作为蠕变稳定期的起终点时刻，根据式(1)计算稳定期试件的蠕变速率，结果如表5所示。水处理前后蠕变速度之比见图7。从表4、表5和图7可以看到：

1) 冻融循环和高温浸水处理会较大幅度地降低试件的蠕变劲度模量，分别达到70%和60%左右。

表4  蠕变劲度模量试验结果

Table 4  Test results of creep stiffness modulus   MPa

表5  水处理前后的蠕变速率

Table 5  Creep speeds before and after water treatment   (10³·s·Pa)^-1

图7  水处理前后蠕变速率之比

Fig. 7  Ratio of creep speed after and before water intrusion

无论有无水的作用，试件的蠕变劲度模量与试件的级配和空隙率等多种因素有关，并不随着空隙率的增大而单调增大或减小。如在受压条件下，抗变形能力不仅与空隙率有关，而且与级配结构有关，如沥青混合料B与D试验结果的差异性也是如此。

一般地，沥青混合料级配曲线通过Superpave禁区上方、含较多的细集料且具有适宜的空隙率(级配3)，或沥青混合料级配曲线通过Superpave禁区下方、含较多的粗集料且具有较大的空隙率(级配1)，此时沥青混合料具有较高的蠕变劲度模量，即有较强的抗高温变形能力。对于同样级配的沥青混合料A和D，因D的空隙率大，其高温稳定性较差。

2) 无论有无水的作用，随着空隙率增大，沥青混合料的蠕变速率增大，且其增长速率加快。其中，沥青混合料C的蠕变速率最小，其抗高温变形能力最强。所对应的级配3曲线通过Superpave禁区上方，含较多的细集料，并具有适宜的空隙率。

高温浸水对蠕变速率的影响远远弱于冻融循环的影响，随着空隙率增大，试件蠕变速率的增长呈倍数增大，例如空隙率为7%的混合料D经过冻融循环和高温浸水处理后的蠕变速率分别为无水时的18倍和 5倍。并且空隙率越大的试件受到的冻融循环破坏更严重，试件抗高温变形能力急剧衰减，稳定期的蠕变速率大幅度增大。

根据冻融循环处理后的劈裂强度和蠕变速率的结果对比可以发现：冻融循环对沥青混合料的抗拉强度破坏能力和抗高温变形能力的影响程度有所不同。根据冻融循环前后沥青混合料残留劈裂强度比分析，空隙率约为5%的沥青混合料抗冻性最佳，但此时将降低其高温稳定性。

3.3.3  黏弹性分析

采用图8所示的Burgers模型描述图6中沥青混合料蠕变曲线。

第1阶段加载：施加荷载应力Δσ₁=0.01 MPa，恒定时间t₁=600 s。

图8  Burgers黏弹性模型

Fig. 8  Burgers visco-elastical model

表6  黏弹性模型参数

Table 6  Values of parameters in visco-elastical model

       (2)

第2阶段加载：施加荷载应力Δσ₂=0.1 MPa，恒定时间t₂=4 200 s。

      (3)

式中：η₁和η₂为图8中黏壶元件的黏性系数；E₁和E₂为图8中弹簧元件的弹性模量；，为延迟时间。利用图6中数据，对于式(2)和(3)中的黏弹性参数E₁，η₁，E₂，τ及η₂=E₂τ，采用Levenberg-Marqurdt和全局优化方法回归，结果如表6所示。

从表6可见：水作用对沥青混合料的各个黏弹性参数E₁，η₁，E₂，τ及η₂的影响程度不同，其中黏壶元件的黏性系数η₁和η₂以及弹簧元件的弹性模量E₁和E₂一般减小，特别是经过冻融循环处理后减小幅度更明显，而延迟时间τ却大幅度地增长。因此，冻融循环或高温浸水作用极不利于沥青混合料的抗高温稳定性。

4  结论

1) 无论有无水的作用，随着沥青混合料空隙率的增大，其强度与模量等常规力学指标值均减小，高温蠕变速率增大。其中高温蠕变劲度模量的变化与沥青混合料的空隙率、级配以及受压状态有关。

2) 冻融循环和高温浸水的作用会严重降低沥青混合料的力学性能，而前者的影响更严重，当沥青混合料空隙率达到7%时水作用的不利影响最显著。

3) 可采用Burgers模型描述水损害前后的沥青混合料蠕变变形。水作用对沥青混合料的各个黏弹性参数的影响程度不同，其中黏壶元件的黏性系数和弹簧元件的弹性模量一般减小，特别是经过冻融循环处理后减小幅度更加明显，而延迟时间大幅度地增长。因此，冻融循环或高温浸水作用将降低沥青混合料的高温稳定性。

4) 根据不同受力状态(如受拉和受压)下的沥青混合料力学指标在水作用前后的变化，对其水稳定性的评价结果可能不同，如冻融循环前后沥青混合料B和C的抗压强度和劈裂强度比值的差异性。应综合考虑水稳定性和其他路用性能(如高温稳定性)的要求，并且不一定继续沿用水作用前后比值作为评价水稳定性的指标，也可采用水作用后的强度指标是否达到路面结构抗破坏能力的要求作为评价依据。

5) 本文采用的马歇尔高温浸水试验条件还不能充分地反映沥青混合料在野外环境条件下动压水的不利影响，有必要继续增强水作用措施，如动水冲刷与高温浸水的循环作用甚至真空饱水等。

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(编辑  陈灿华)

收稿日期：2015-04-20；修回日期：2015-06-25

基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51378084)；江西省交通科技项目(2011C0063)；海南省交通科技项目(JT20090898002)(Project (51378084) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (2011C0063) supported by the Traffic Science and Technology of Jiangxi Province; Project (JT20090898002) supported by the Traffic Science and Technology of Hainan Province)

通信作者：周志刚，教授，博士生导师，从事道路工程领域研究；E-mail：zhou_zgcs@sina.com

摘要：设计不同级配类型和空隙率的沥青混合料，通过劈裂强度、抗压强度、抗压回弹模量、单轴静载蠕变等试验，研究2种水作用(冻融循环和高温浸水)对沥青混合料常规力学性能和高温性能的影响。研究结果表明：水的作用严重削弱了沥青混合料的性能，高温浸水的影响明显小于冻融循环的影响；沥青混合料性能与其级配和空隙率有关，粗集料形成骨架，细集料起填充作用，形成具有适宜空隙率的沥青混合料，水稳定性良好；可以采用Burgers模型来描述沥青混合料在水损害前后的蠕变行为，其模型参数会因水作用而变化，高温浸水和冻融循环会严重削弱沥青混合料高温抗变形能力。根据不同受力状态(如受拉和受压)下的沥青混合料力学指标在水作用前后的变化，对其水稳定性的评价结果可能不同，应综合考虑水稳定性和其他路用性能(如高温稳定性)的要求。