前言

水损害是沥青路面的常见病害类型。在水和行车荷载的作用下，路面空隙中的水对沥青混合料不断产生动水压力和泵吸作用，冻融循环不断产生膨胀应力并加剧泵吸作用。由于水与矿料的粘附性强于沥青，在车辆荷载和环境条件的反复循环作用下，沥青从矿料表面剥落，沥青混合料发生松散，从而导致了沥青路面的坑槽、网裂等各种病害中国沥青网sinoasphalt.com。

交通荷载、温度变化和水的作用是导致沥青混合料水损害的3个关键因素，传统规范中沥青混合料抗水损害性能的评价方法是浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，但是浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验都只模拟了水和温度对沥青混合料的影响，并没有考虑交通荷载的影响。目前很多高速公路超车道和紧急停车带路用性能良好，而行车道却发生了严重的坑槽、网裂等水损害现象，说明交通荷载是一个导致水损害的至关重要的因素。为了准确评价沥青混合料的抗水损害性能，国外研究了浸水轮辙试验等考虑交通荷载的试验方法，该方法主要通过浸水前后的车辙深度和出现破坏的时间来评价抗水损害性能的强弱。浸水轮辙试验的主要缺点是虽然考虑了车辆荷载的作用，但是没有考虑荷载的横向分布，与实际的交通荷载不同。另外，浸水轮辙试验的车辙深度和破坏时间也和实际病害表现不符，所以该方法同样不能准确地评价沥青混合料的抗水损害性能。

试验方法

为了更真实地模拟水损害的发生条件，更准确地评价沥青混合料的抗水损害性能，不仅要综合考虑交通荷载、温度变化和水的作用3方面的影响，还要量化3方面的影响程度，特别是交通荷载的影响。“横向分布式车辙仪”是在普通车辙仪的基础上进行改进，将固定荷载变为横向分别荷载，对车辙板表面均匀碾压的试验设备。试验研究采用的车辙仪是北京航天航宇测控技术研究所生产的hYCZ-6新型多功能自动车辙仪，其性能可靠、测控精度高、操作方便、可以横向运动也可以纵向运动、可调速、可做浸水试验。该车辙仪采用高精度数控水平运动工作平台，完成车辙仪水平方向运动，平面度达到0.01mm/m2。纵向和横向运动采用滚珠丝杆及高精度直线导轨组成。纵向直线精度和横向直线精度均小于等于0.01mm/m。

基于“横向分布式车辙仪”的水稳定性评价方法是采用“横向分布式车辙仪”，在冻融循环的融化过程中进行浸水碾压，达到规定时间后以质量损失比来评价抗水损害性能的试验方法，以下称为“模拟加载冻融循环试验”。具体试验步骤如下：

(1)根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中方法成型车辙板试件，试件尺寸为30cm×30cm×5cm，试件质量为m1。

(2)把车辙板放入（-18±2）℃的恒温箱浸水保温（16±1）h。

(3)从恒温箱中取出试件，立即放入预先保温为60℃的“横向分布式车辙仪”中，浸入60℃的温水，开始浸水碾压。碾轮纵向行走（42±1）次/min，行走距离（230±10）mm；横向移动（50±1）mm/min，移动距离（200±10）mm；接触压强为（0.7±0.05）mPa。

(4)碾压24h后停止试验，将车辙板取出，用水冲洗掉表面剥落的集料。洗净后的车辙板放入60℃烘箱中烘干至恒重，称取试件的质量记为m2。

(5)计算质量损失比。

原材料选择

该文预定选择AC-13、SMA-13、OGFC-13和环氧-13共4种沥青混合料进行试验，首先进行原材料试验。采用的粗集料为张家口产玄武岩碎石，洁净、干燥、表面粗糙；细集料为三河产石灰岩机制砂，粗、细集料均满足规定。AC-13和SMA-13沥青混合料采用改性沥青，OGFC-13沥青混合料采用高粘改性沥青，环氧-13沥青混合料采用国产某环氧沥青。

水稳性能评价

首先进行了4种级配的级配设计，采用4种常用级配，满足规范级配范围。

AC-13和环氧-13的最佳油石比采用马歇尔方法确定为4.6%和6.0%，OGFC-13和SMA-13的最佳油石比根据马歇尔试件的体积参数和析漏试验、飞散试验的试验结果确定为4.6%和6.0%。

根据前文中的试验方法，对4种沥青混合料进行“模拟加载冻融循环试验”，混合料在融化的过程中进行模拟加载。试验过程发现，AC-13沥青混合料表面集料严重剥落，而OGFC-13、SMA-13、环氧-13沥青混合料状况良好。

根据试验方法测定4种沥青混合料的冻融劈裂强度比，根据方法测定4种沥青混合料的浸水残留稳定度，并和“模拟加载冻融循环”试验结果进行对比。

(1)抗水损坏性能由好到坏依次为：环氧-13、OGFC-13、SMA-13和AC-13。其中环氧-13、OGFC-13、SMA-13的抗水损害的性能都较好，明显优于改性沥青混合料AC-13。

(2)虽然冻融劈裂强度比和残留稳定度的数值较大，但是区分度并不好，而“模拟加载冻融循环试验”能够更明显地区分不同沥青混合料抗水损害性能的强弱。以AC-13和环氧-13为例：采用“模拟加载冻融循环试验”进行评价，环氧-13的抗水损坏性能比AC-13的抗水损害性能高11.43%；采用冻融劈裂强度比进行评价，环氧-13的抗水损害性能比AC-13高6.9%；而采用残留稳定度进行评价，AC-13的抗水损害性能反而比环氧-13高1.3%，明显与实际不符。

(3)采用冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验只能判断沥青混合料的水稳定性是否满足规范要求，不能横向对比几种沥青混合料水稳性能的好坏。“模拟加载冻融循环试验”区分度明显，可以量化评价不同沥青混合料的水稳性能。

结语

沥青混合料传统的马歇尔试验和冻融试验没有考虑到交通荷载作用，国外常用的浸水轮辙试验不能准确模拟环境条件，也不能准确反映实际病害类型，都不能准确评价沥青混合料的抗水损害性能。该文提出的基于“横向分布式车辙仪”的水稳定性评价方法———“模拟加载冻融循环试验”综合考虑了交通荷载、温度变化和水的作用，能够更准确地评价沥青混合料的抗水损害性能。试验结果可知：残留稳定度和冻融劈裂强度比只能粗略评价沥青混合料的水稳性能能否满足规范要求，不能区分不同沥青混合料抗水损害性能的好坏，而“模拟加载冻融循环试验”能够量化评价沥青混合料的水稳性能，是一种更优越的试验方法。