文 | RMCM編譯

該如何測試瀝青混合料的抗車轍性能？在美國，這個問題的答案有好幾個——使用瀝青路面分析儀、流值、漢堡輪跡試驗、Superpave剪切試驗或者三軸應(yīng)力試驗，取決于你在哪個州。

美國常用的瀝青混合料試驗

但是這一切可能要發(fā)生徹底的改變。美國聯(lián)邦公路局(FHWA)正試圖讓各州公路部門重新考慮他們設(shè)計瀝青混合料的方式。他們提倡的方法是BMD(Balanced Mix Design，即“平衡的配合比設(shè)計”)，它回歸到Superpave系統(tǒng)的性能測試原則。

BMD的發(fā)展讓我們僅使用一種試驗就能夠表征某種主要的路面損壞形式，而不是從眾多試驗方法中做出選擇。這些試驗方法被應(yīng)用于路面混合料的設(shè)計，帶來對林林總總的試驗設(shè)備的極大需求。由于世界上許多地區(qū)都傾向于遵循美國的測試標(biāo)準(zhǔn)，因此最終的影響可能會很大。

優(yōu)化的配合比設(shè)計方法

FHWA和其他支持者認(rèn)為需要引入BMD的原因是，盡管瀝青混合料符合規(guī)范的要求，許多路面還是難逃性能快速衰退的命運(yùn)。BMD所謂的“Balanced”，就是要在抗車轍和抗裂性能之間找到平衡。

抗車轍與抗裂之平衡

美國在1980年代末期實施公路戰(zhàn)略研究計劃(Strategic Highway Research Program， 簡稱SHRP，Superpave設(shè)計方法正是這項1.5億美元計劃的成果之一)之時，車轍是最常見的路面損壞形式。如今，各種類型的開裂才是導(dǎo)致瀝青路面早期損壞的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

Oldcastle Materials在2015年進(jìn)行的一項調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在過去的五年中，路面最常見的損壞形式是縱向裂縫(55%)、反射裂縫(43%)、松散(30%)、溫度疲勞裂縫(20%)和滑移(18%)。

Oldcastle Materials在2015年的調(diào)查結(jié)果

之所以需要改變混合料配合比設(shè)計，原因是自世紀(jì)之交以來，混合料中的材料發(fā)生了重大變化。我們不但摻入了高比例的RAP、再生劑和纖維，還應(yīng)用了各種類型的聚合物改性與溫拌技術(shù)。

BMD旨在將性能測試用于配合比設(shè)計，而不是僅僅依賴于體積設(shè)計方法。這正是Superpave設(shè)計系統(tǒng)一直以來的打算。低交通量路面將根據(jù)體積特性進(jìn)行設(shè)計；擁有中等交通量的公路將結(jié)合體積要求和有限的性能測試；重交通路面的配合比設(shè)計將從體積方法開始，再根據(jù)一系列性能試驗的結(jié)果調(diào)整得到。

Superpave的第2、3級正是基于性能，但是從來沒有實現(xiàn)

性能測試在過去沒能被廣泛地接受，原因在于人們認(rèn)為在配合比設(shè)計的過程中進(jìn)行這些試驗不切實際。就當(dāng)時使用的材料而言，體積設(shè)計方法足矣。

FHWA在2015年設(shè)立了一個工作組，加速推廣BMD的使用。關(guān)于BMD的定義，該工作組取得了一致的意見——BMD是一種瀝青混合料配合比設(shè)計方法，它在適當(dāng)?shù)臈l件下對解決多種病害的試件進(jìn)行性能試驗，并且考慮了混合料的老化、交通量、氣候與試件在路面結(jié)構(gòu)中的位置。他們還確定了三種可能的BMD方法：通過性能試驗檢查體積設(shè)計，使用性能試驗來修改體積設(shè)計，以及完全基于性能試驗的方法。

美國國家瀝青技術(shù)中心(NCAT)研究了分別有哪些州使用了上述三種BMD方法。他們發(fā)現(xiàn)伊利諾伊州、愛荷華州、路易斯安那州、新澤西州和得克薩斯州使用性能試驗檢查配合比設(shè)計(即選擇了第一種BMD方法)；只有一個州——加利福尼亞州，使用了第二種BMD方法；除了NCAT在報告中稱幾個州進(jìn)行了或者計劃實施BMD試點(diǎn)項目之外，沒有一個州完全基于性能試驗設(shè)計瀝青混合料。

根據(jù)NCAT的說法，BMD想要取得進(jìn)展，還需要解決一些問題。其中一個基本問題是：對于某種類型的路面損壞，最適合做哪些試驗？另一個具有挑戰(zhàn)性的問題是如何適當(dāng)?shù)乩匣瘻y試的樣本，以模擬高速公路上實際發(fā)生的情況。用作車轍和水損壞試驗的試件只老化了很短的時間，因為這種類型的損壞往往會在鋪設(shè)路面后很快發(fā)生。相反，測試抗裂性能的試件需要更長時間的老化。

按照計劃，一個為期一年、投資10萬美元的項目會在2018年5月完成，除了建立起一個BMD的框架之外，應(yīng)該還能得到一些問題的答案。美國國家公路合作研究項目(NCHRP)會以AASHTO標(biāo)準(zhǔn)的形式展示這個框架。但是，報告表明該標(biāo)準(zhǔn)將涵蓋“更廣泛的測試程序和標(biāo)準(zhǔn)”。 是否所有50個州都能就少數(shù)幾項試驗達(dá)成一致？仍有待觀察。