张展
(重庆交通大学 土木学院，重庆 400074)
摘要：沥青混合料是由粗细集料、填料、沥青通过均匀搅拌形成的粘弹性塑性材料，根据其各相成分的力学特性可被分为沥青胶浆、沥青砂浆、沥青混合料三个尺度进行研究。针对沥青混合料各尺度疲劳和高温性能试验方法的关联性与统一性问题，从沥青胶浆尺度对其疲劳与高温性能进行了综述，并总结了未来发展方向。
关键词：沥青胶浆；沥青混合料；疲劳性能；高温性能
1 引 言
当前，我国经济社会发展进入了新阶段，交通运输对经济社会发展有着重要的促进与纽带作用，公路作为交通基础建设分布最广泛最密集的一环，其主要性能的精确评价和预估引起了众多学者的关注。
中温疲劳开裂和高温车辙是沥青路面的主要破坏形式，因此沥青路面的疲劳与高温性能非常重要，但如果经常开展相关道路的足尺路面性能试验，一方面需要大量的人力及物力资源，经济成本过大，另一方面需要长期的跟踪测试，耗费时间，既不经济，也不实际。因此通过设计这两种性能相关的试验测试分析沥青胶浆的相关指标并进行科学分析，可以方便快速地预测沥青路面的疲劳与高温性能，可以极大地提升道路性能检测和筑路材料研发的效率。
本文根据现有期刊论文、标准规范等资料，主要概述沥青胶浆疲劳与高温性能的试验方法和分析指标。
2 沥青胶浆疲劳性能试验方法
疲劳因子试验：即温度扫描试验，采用动态流变仪（DSR）应变水平及频率均为定值，在控制应变的条件下进行，通过测定中温条件下沥青胶浆的疲劳因子Gsinδ来对比分析沥青疲劳性能的好坏。
时间扫描试验：采用DSR，在中温条件下设置固定频率10Hz，进行控制应变的时间扫描试验，当样本的复数剪切模量下降至初始值的50%时即认为发生疲劳破坏，以达到该值的加载循环周期值作为疲劳性能的判断值。
MSCR试验：采用DSR，在中温条件下将待测试样在0.1kPa应力条件下蠕变1s，恢复变形9s，重复10个循环；接着进行3.2kPa应力条件下的10个蠕变回复循环，通过试验得到0.1、3.2kPa下的平均弹性回复率，并以此来分析沥青的疲劳性能。
线性振幅扫描试验（LAS）：该试验需借助动态剪切流变仪来完成，其过程可分为两个主要部分：1.频率扫描：向沥青试样施加一系列变加载频率的常振福剪应力，产生0.1%的应变。加载频率的变化范围为0.2~30HZ，并在此过程中记录复数模量G*和相位角δ。这一过程的目的是确定未损坏沥青的基本性能参数α，以便后续测得沥青的损坏性质。
2.振幅扫描：振幅扫描在频率扫描结束后进行，并在频率为10Hz的振荡剪应力作用下，以应变控制模式进行试验。试验过程中使得应变线性地从0增长到30%。其中，应变每 10s 增加1次，数值分别为 0.1%，1%，2%，3%，……，30%。每秒共进行100个加载循环，共3100个循环。每 1个循环记录一次峰值剪应力和峰值应变，以及复数模量G*和相位角δ。
双边缺口拉伸（DENT）试验：DENT试件的加载方式、长度与延度类似，通过测力延度仪完成加载。一组双边缺口拉伸试验需同时制作３个缺口截面处韧带宽度l分别为5，10，15mm的试件，其他浇模、刮模，以及水浴养护操作与延度试件的制作基本相同，在规定温度的水浴养护条件完成后，对试件进行恒定速率条件下的拉伸加载，记录试件拉断前的测力－位移数据，作为计算沥青胶结料CTOD值等参数的基础数据。
3 沥青胶浆高温性能试验方法
DSR单点扫描。采用DSR，直接对高温下沥青胶浆的复数剪切模量进行测试，复数剪切模量 G*可以度量材料在重复剪切变形时总阻力，G*越大沥青结合料劲度越大，抵抗高温变形能力越强。
车辙因子试验。美国SHARP规范以车辙因子 G*/ sinδ 来评价沥青结合料的高温抗车辙性能，G*/ sinδ 越大，沥青结合料弹性体特性越明显，高温抗变形能力越强。在高温区间连续升温扫描沥青胶浆的车辙因子，以低于1000mPa为准，测试沥青胶浆的高温性能。
MSCR试验。蠕变试验是测量恒定荷载作用下应变力随时间的变化情况。试验参数为试验温度 60 ℃，每个蠕变周期加载 1 s，恢复 9 s，荷载作用周期 100 次。蠕变劲度模量 S( t) = σ0/ ε( t) 是蠕变试验的重要参数，式中 σ0为施加的恒定荷载，ε( t) 为随时间延长所产生的变形。
4 结语
通过对沥青胶浆疲劳和高温性能国内外现行试验方法的综述，揭示了沥青路面在抗疲劳与高温性能两方面测试分析方法的特点与适用范围。具体结论如下：
（1）沥青胶浆时一种典型的粘弹性材料，其力学性能参数具有显著的时间、温度及应力相关性，不同的试验方法所得的试验结果截然不同，缺乏明确的统一性及与沥青混合料乃至沥青路面的关联性；
（2）沥青胶浆在实际沥青路面荷载作用下，其内部受力是极为复杂多变的，传统的试验方法多为简单的单一预测指标，难以全面地描述实际沥青胶浆地疲劳与高温性能；
（3）开发一种与沥青路面服役状态一致地三位应力状态下的疲劳及高温试验方法，或者对现有试验指标及沥青混合料疲劳和高温性能评价指标进行关联，以消除不同试验方法、试件形状、试件尺寸对沥青胶浆相关性能地影响，从而提高表征地有效性与完备性。
作者简介：张展（1995.10.9），男，陕西洋县，汉族， 硕士 ，重庆交通大学， 400074，研究方向：路面材料