焦華麗

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0 前言

瀝青混合料作為瀝青路面的主要材料，其性能直接影響瀝青路面的使用性能。然而在疲勞損傷過程中，裂紋的萌生及延伸主要在瀝青砂漿中進(jìn)行，因此分析瀝青砂漿疲勞特性對(duì)細(xì)觀層面研究瀝青混合料的損傷機(jī)理有重要意義。

瀝青砂漿主要由粒徑小于4.75 mm 的細(xì)集料、礦粉、瀝青及空隙組成，起到黏結(jié)粗集料及填充粗集料空隙的作用，是瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)中重要的組成成分。國外研究者對(duì)瀝青砂漿的流變特性、疲勞特性及水損性能進(jìn)行了大量的研究。與國外相比，國內(nèi)對(duì)于瀝青砂漿的制備工藝、性能評(píng)價(jià)到與瀝青混合料性能建立聯(lián)系等方面的研究相對(duì)較少，缺乏針對(duì)瀝青砂漿最大粒徑選擇、 瀝青用量控制、制備工藝、性能評(píng)價(jià)到建立與混合料性能定量構(gòu)效關(guān)系的系統(tǒng)研究體系。

文章從瀝青砂漿的材料選擇、制備工藝、性能研究等角度詳細(xì)分析了瀝青砂漿的研究現(xiàn)狀，提出未來瀝青砂漿的研究趨勢(shì)，以期為瀝青混合料的疲勞損傷機(jī)理后續(xù)研究提供一定參考。

1 瀝青砂漿材料特性

1.1 最大粒徑

膠體理論認(rèn)為，瀝青砂漿由填料、細(xì)集料、細(xì)集料界面區(qū)瀝青、 有效瀝青及臨界尺寸之下空隙組成。You 等人將瀝青砂漿分為粗粒式瀝青砂漿（通過2.36 mm 篩網(wǎng)）和細(xì)粒式瀝青砂漿（通過0.6 mm篩網(wǎng)）；Freire 對(duì)比分析了三種最大粒徑 （4.00 mm、2.00 mm、1.18 mm）FAM 的性能；錢國平[1]研究了粒徑效應(yīng)對(duì)瀝青砂漿力學(xué)性能的影響。上述對(duì)于表征瀝青混合料性能的瀝青砂漿最大粒徑的研究存在不確定性。

1.2 瀝青用量

Castelo Branco 等人利用瀝青混合料中粒徑小于1.18 mm 集料中瀝青含量與瀝青砂漿瀝青含量保持一致原則確定相應(yīng)的瀝青砂漿瀝青用量；Coutinho 等人分別采用溶劑萃取和煅燒瀝青混合料中細(xì)粒徑部分瀝青含量來確定瀝青砂漿的瀝青用量。Freire 等人基于Coutinho 的方法考慮了粗集料表面黏附的細(xì)集料確定相應(yīng)瀝青砂漿的瀝青用量。但是這些方法的重復(fù)性相對(duì)較差，目前尚未有標(biāo)準(zhǔn)的確定瀝青砂漿的瀝青用量的統(tǒng)一方法。

2 瀝青砂漿制備工藝

2.1 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)

根據(jù)砂漿形狀包括兩種制備方法，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)后鉆芯出圓柱形試件和旋轉(zhuǎn)壓實(shí)后切割成矩形試件。針對(duì)圓柱形試件，首先利用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型為直徑為100 mm 或者150 mm 的圓柱形試件，然后利用鉆芯機(jī)及切割機(jī)獲取一定直徑及高度的試樣，高度通常由45～50 mm，直徑由12～20 mm；針對(duì)矩形試件，一些學(xué)者將直徑為100 mm 的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)件切割成50 mm×10 mm×6 mm 的矩形砂漿試件，也有學(xué)者將直徑為150 mm 的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)件切割成50 mm×12 mm×10 mm 的矩形砂漿試件。雖然旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的試驗(yàn)流程相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，但是切割或者鉆取砂漿試件的過程具有復(fù)雜性，因此制定標(biāo)準(zhǔn)的鉆芯及切割方法尤為重要。

2.2 靜壓成型

靜壓成型方法是一種新的制備瀝青砂漿的方法，需要設(shè)計(jì)新的微型擊實(shí)儀，具有節(jié)省制備材料和制備時(shí)間的作用。與旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型方法一樣，研究者同樣采用圓柱形和矩形設(shè)計(jì)瀝青砂漿靜壓成型模具。圓柱形試件高度尺寸 30～75 mm、12～12.5 mm；矩形試件長(zhǎng) 50～60 mm，寬 10～12.5 mm，高 6～6.5 mm。

3 瀝青砂漿疲勞特性分析

對(duì)于瀝青混合料而言，在整個(gè)疲勞過程中，粗集料由于強(qiáng)度高而幾乎不發(fā)生破壞，疲勞裂縫的產(chǎn)生、發(fā)展等行為均在瀝青砂漿結(jié)構(gòu)中進(jìn)行，因此研究瀝青砂漿的疲勞特性更具有實(shí)際意義。Kim 等人采用瀝青砂漿來研究瀝青混合料疲勞裂縫演化過程，得出瀝青砂漿疲勞特性與瀝青混合料的性能具有相似性。以上研究未考慮間歇時(shí)間對(duì)瀝青砂漿疲勞特性的影響。研究具有間歇時(shí)間的荷載作用下瀝青砂漿疲勞特性更具實(shí)際意義。因此有學(xué)者開始研究不同愈合溫度、間歇時(shí)間等因素對(duì)瀝青砂漿疲勞自愈特性的研究。

4 結(jié)語

國內(nèi)外學(xué)者已針對(duì)瀝青砂漿的材料選擇、制備工藝、疲勞特性開展大量的研究，但是缺乏系統(tǒng)的研究體系，導(dǎo)致瀝青砂漿這一體系的研究方法及研究結(jié)果尚未統(tǒng)一，未來確定合理的瀝青砂漿瀝青用量、粒徑選擇、空隙控制以及制備工藝具有極其顯著的發(fā)展前景，有助于從多角度精準(zhǔn)揭示瀝青混合料的疲勞損傷特性。