李俊升 樊江 王永鵬 路世鈺 祁瑞

（1甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司，甘肅 蘭州 730030；2甘肅暢隴公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

瀝青路面的使用性能直接受到瀝青混合料的低溫抗裂性能的影響，所以在評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能的時(shí)候，選擇一種試件制作簡(jiǎn)便、結(jié)果穩(wěn)定性好的試驗(yàn)方法和準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)指標(biāo)是很重要的。半圓彎曲斷裂試驗(yàn)試件結(jié)構(gòu)尺寸和試驗(yàn)設(shè)備均較為簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好，結(jié)果穩(wěn)定性好，試驗(yàn)結(jié)果的差異較小，試件來(lái)源多樣，包括車(chē)轍板芯樣、旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件、馬歇爾試件，尤其是路面芯樣；其可以評(píng)測(cè)瀝青混合料多種材料性能，既可以評(píng)價(jià)瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度，也較多地應(yīng)用于J積分?jǐn)嗔秧g度試驗(yàn)，且通過(guò)調(diào)整切縫角度等方法可將SCB試驗(yàn)用于I型和II型混合模式的斷裂特性研究與分析。因此，采用SCB試驗(yàn)開(kāi)展廠拌乳化冷再生混合料低溫抗開(kāi)裂性能的研究具有一定的理論依據(jù)和現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 原材料

1.1.1 乳化瀝青

采用阿科瑪CECA 4582M乳化劑生產(chǎn)的慢裂或中裂型乳化瀝青，其所檢指標(biāo)滿足《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5521-2019）表5.2.1中相應(yīng)技術(shù)要求，結(jié)果見(jiàn)表1。

1.1.2 集料

本文采用的集料規(guī)格為：碎石（15-30mm）、碎石（10-15mm）、銑刨料（0-5mm、5-10mm、10-20mm）、石屑（0-3mm）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 SCB試驗(yàn)方法

試件在試驗(yàn)溫度-10℃下控溫（2±0.5）h。試驗(yàn)前，施加0.3±0.02kN的接觸荷載，以保證加載端與試件完好接觸。試驗(yàn)中，先以加載豎向速度1mm/min持續(xù)加載至荷載低于0.5kN或試件力值恒定不變，試驗(yàn)結(jié)束。其加載過(guò)程如圖1所示。

表1 乳化瀝青檢測(cè)結(jié)果

圖1 SCB試驗(yàn)加載試驗(yàn)過(guò)程

1.2.2 Fénix試驗(yàn)

Fénix test試件制備方法，前期同SCB試驗(yàn)方法一致，后期用雙組分環(huán)氧樹(shù)脂將受拉面與拉伸鐵片粘到一起，待室內(nèi)固化2h后，移至60℃烘箱加熱6h，冷卻至室溫。加載如圖2所示。

圖2 Fénix test加載試驗(yàn)過(guò)程

2 試驗(yàn)

試驗(yàn)得到的廠拌乳化瀝青冷再生混合料的斷裂能、斷裂韌性及剛度見(jiàn)表2所示。

表2 廠拌乳化瀝青冷再生混合料低溫性能試驗(yàn)結(jié)果

2.1 SCB試驗(yàn)

為了研究廠拌乳化瀝青冷再生混合料的低溫性能，本文將其與不同粒徑的常見(jiàn)新拌瀝青混合料對(duì)比，通過(guò)SCB試驗(yàn)，所得應(yīng)力-應(yīng)變圖見(jiàn)圖3所示。經(jīng)計(jì)算，新拌瀝青混合料的斷裂能、斷裂韌性及剛度見(jiàn)表3。

由表2和表3對(duì)比可見(jiàn)：采用SCB試驗(yàn)，廠拌乳化瀝青冷再生混合料的斷裂能約為新拌瀝青混合料的1/30～1/40，斷裂韌性約為1/9～1/5，剛度值約為0.5～0.7倍。

圖3 廠拌冷再生與新料SCB試驗(yàn)圖對(duì)比

表3 各類(lèi)新拌瀝青混合料SCB試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算結(jié)果（100mm）

2.2 Fénix試驗(yàn)

采用Fénix試驗(yàn)方法分別進(jìn)行常用新拌瀝青混合料及廠拌乳化瀝青冷再生混合料的低溫性能試驗(yàn)，所得的應(yīng)力-應(yīng)變圖見(jiàn)圖4所示。經(jīng)計(jì)算，新拌瀝青混合料的斷裂能、斷裂韌性及剛度見(jiàn)表4所示。

圖4 廠拌冷再生與新料Fénix test圖對(duì)比

表4 各類(lèi)新拌瀝青混合料Fénix試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算結(jié)果

由表2和表4對(duì)比可見(jiàn)：采用Fénix試驗(yàn)，廠拌乳化瀝青冷再生混合料的斷裂能約為新拌瀝青混合料的1/20～1/40，斷裂韌性約為1/4～1/5，剛度值約為0.7～1.1倍。

3 結(jié)果分析

1）廠拌乳化瀝青冷再生混合料的低溫抗開(kāi)裂性能遠(yuǎn)低于新拌瀝青混合料，這是由于廠拌乳化瀝青混合料的早期強(qiáng)度偏低，試件未完全破乳，-10℃進(jìn)行低溫試驗(yàn)，未破乳水分結(jié)冰，形成微小冰顆粒，削弱了其粘結(jié)效果。

2）比較SCB試驗(yàn)和Fénix試驗(yàn)，前者的斷裂能為后者的5倍左右，斷裂韌性相當(dāng)，剛度為0.32倍。這是由于Fénix試驗(yàn)相比SCB試驗(yàn)受力更為簡(jiǎn)單，去除了SCB試驗(yàn)三個(gè)接觸點(diǎn)的反向作用力。從試驗(yàn)過(guò)程來(lái)看，SCB在達(dá)到峰值力之后，隨著位移的增大，裂縫受上部受壓點(diǎn)應(yīng)力集中的影響，易與下部?jī)蓚€(gè)受力點(diǎn)形成穩(wěn)定三角區(qū)，出現(xiàn)圖3中AC-20的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，影響斷裂能的計(jì)算。

4 結(jié)論

本文采用SCB試驗(yàn)和Fénix試驗(yàn)進(jìn)行了廠拌乳化瀝青冷再生混合料的低溫性能研究，并與常規(guī)新拌瀝青混合料進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明：

1）由于廠拌乳化瀝青混合料的早期強(qiáng)度偏低，未破乳試件在低溫結(jié)冰，形成應(yīng)力集中點(diǎn)，導(dǎo)致廠拌乳化瀝青冷再生混合料的低溫抗開(kāi)裂性能遠(yuǎn)低于新拌瀝青混合料。

2）比較SCB試驗(yàn)和Fénix試驗(yàn)，前者的斷裂能為后者的5倍左右，斷裂韌性相當(dāng)，剛度為0.32倍。