新英格兰交通运输协会路面水损害性能测试-MiST水敏感测试仪

沥青路面在正常的使用寿命内，水损害对路面的破坏是深层次，不可逆的，路面积水后，伴随温度的交替和重荷载的重复碾压影响，质量差的混合料会出现早期破坏甚至缩短使用寿命。因此，对路面抗水毁性能的研究是必须攻克的难题。

新英格兰交通运输协会就沥青水敏感性问题进行了系统的试验研究，采用传统的冻融循环试验（洛特曼试验）和MiST水敏感测试仪对不同等级的沥青混合料进行预处理，对处理后的试件分别从间接拉伸强度试验（即传统的TSR试验），动态模量（DM）试验，半圆弯曲（SCB）试验这三个方面评估沥青混合料性能的变化。

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为了探讨沥青混合料受水损害后性能的变化情况，本次试验主要使用以下两种方法对沥青混合料进行预处理：

1. 改进洛特曼（Lottman）处理（AASHTO T283），即将试件进行真空饱水或冻融循环，测定试验前后的劈裂抗拉强度或者回弹模量比进行评价；
2. MiST处理（ASTM D7870）。

美国InstroTek的MiST(水敏感性测试仪)是为了模拟HMA路面由于水和交通荷载反复作用的剥离机理。MiST由压力室组成，压力室的工作条件是通过提高和降低温度来控制样品中的水，通过压缩沥青混合料样品，从而形成孔隙，模拟汽车轮胎对湿路面的作用。测试可以在不同的压力和温度下进行，产生孔隙压力和内部冲刷沥青层作用。

目前传统的水敏感性测试的重复性很差，测试时间可能长达七天。HMA混合料在MiST中自动处理，可以在四个小时甚至更少时间内完成处理过程。

对两种方法处理后的试件性能分别从：间接拉伸强度（ITS），动态模量（DM），半圆弯曲（SCB）这三个方面进行评估。

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试验选取了10种不同的混合料类型，分别对试件进行不处理，洛特曼（lottman）处理，MiST处理，然后对比处理前后沥青混合料的间接拉伸强度变化，并对混合料的处理结果进行分级。来比较不同混合料的性能变化。（红色表示性能差的混合料，橙色表示性能中等混合料，蓝色表示性能好的混合料）

Lottman和MiST条件处理后的混合料间接拉伸结果如图1、2所示。

10种材料的TSR排序见表2。比较两组混合料的优劣排序，两组混合料的优劣排序无明显差异。对于洛特曼处理的结果，性能好的混合料一般比差的混合料排名好，但对于MiST处理后的结果，情况正好相反。排名中一致的趋势是，中等性能混合材料始终是表现Z差的材料。

由于Lottman和MiST条件作用强度都是在其试件上测量的，所以两种条件作用方法之间的比较有限。图3显示了间接抗拉强度的线性比较。

通过动态模量试验测定了材料在MiST水损害作用下的线性粘弹性特性的变化。给出了来自佛蒙特州的三种混合料和缅因州的三种混合料的结果。但是，并不是所有的混合料都能在MiST条件下完整保留下来(如MEP3)，在MiST作用条件下，试件会破碎，使试件无法进行测试。发生这种情况的原因尚不清楚，关于试验混合料的一般信息见表4。

图4、5为MEP三种混合料的动态模量主曲线和VTP三种材料的动态模量主曲线。这个图包括了混合料在非处理条件(实心点)和MiST处理条件(空心点)状态下的主曲线。

由于对数尺度上的目视观测可能会产生误导，动态模量比(湿处理条件模量除以非湿条件模量)，沿主曲线在不同频率下的值如图6、7。

在非MiST处理条件和MiST处理条件下对材料进行了SCB测试，以研究在中间温度下使用断裂测试来确定沥青混合料的水敏感性的有效性。本节的结果将以与ITS部分相同的方式和颜色编码来表示。

图8为SCB试验预处理前后的断裂能结果，其中每根实心柱代表非处理条件材料的平均断裂能，花纹柱代表MiST处理后材料的断裂能。

图9显示了来自相同的SCB测试系列的柔度指数结果中也很明显，在经历了MiST水损害后，柔度指数持续增加。然而，在这种情况下，当每种混合料的柔度指数几乎增加100%时，增加的幅度要大得多，有些混合料的柔度指数甚至比非处理条件的值大5倍。与之前的结果相似，这表明处理后的材料比未经处理的材料更能抵抗开裂。

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经过测试和分析，提出以下几项建议，找到相关试验适用于沥青混合料的水敏感性测试。

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