粉煤灰是燃煤电厂产生的主要工业副产物，因其丰富的资源、低廉的成本及较好的化学稳定性，逐渐应用于土木工程中，特别是在水泥混凝土的研究中得到了广泛应用。将粉煤灰应用于沥青混合料中，不仅可以提高材料的力学性能，还能减少环境污染，实现资源可持续利用。然而，粉煤灰在沥青混合料中的具体作用机制仍存在较多不确定性，尤其是不同掺量的粉煤灰对沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性的影响机制尚不明确 [1]。

在高温条件下，马歇尔稳定度试验用于评价沥青混合料的高温稳定性，通过测试马歇尔稳定度和流值，能够分析混合料在荷载作用下的抗变形能力 [2-3]。在低温条件下，劈裂试验是评价沥青混合料抗裂性能的有效方式，通过测试劈裂强度，可以评估混合料在低温条件下的抗拉破坏能力 [4]。因此，本研究通过马歇尔稳定度试验和劈裂试验，系统分析了不同粉煤灰掺量对沥青混合料在高温和低温条件下的路用性能影响。

本文旨在通过试验研究不同掺量下的材料性能，确定最佳的掺量配比，为道路工程中的实际应用提供理论依据和试验数据支持。

1.1 原材料及配合比设计

沥青混合料的常见原材料主要有沥青、粗细集料、矿粉。由于矿粉的生产过程会造成较大的能源消耗，不符合绿色低碳的生产理念，因此在实际工程中常采用粉煤灰进行替代。本文所用沥青为 70# 石油沥青，其技术指标满足规范要求，具体见表 1。

粗集料为粒径在 2.36mm~13.2mm 的石灰岩碎石，细集料为粒径在 0.075mm~2.36mm 的石灰岩碎石屑。矿粉为粒径小于 0.075mm 的石灰岩矿粉，粉煤灰取自当地发电厂，其粒径小于 0.075mm。两者化学组成和物理性能对比如图 1 所示。

本文共设计 6 种不同的粉煤灰替代矿粉掺量的试验方案，替代率分别为 0%、20%、40%、60%、80% 和 100%。试验中的油石比分别为 3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%，根据马歇尔稳定度试验，油石比与马歇尔稳定度间关系如图2 所示。最终确定本试验的最佳油石比为 4.9%。因此，后续试验均基于最佳油石比。每组试验设置 3 个平行试样（试样高度 63.5 cm），将平行试样试验结果的平均值作为最终结果，进行后续分析。

1.2 试验方法

1.2.1 耐高温马歇尔稳定度试验

耐高温马歇尔稳定度试验分为两个主要步骤：水浴加热和稳定度测试。模拟沥青混合料在高温环境下的稳定性，通过水浴加热使试样达到规定的温度，以便进行马歇尔稳定度测试。主要步骤如下：按照设计的油石比制作沥青混合料试样，标准尺寸为直径 101.6 mm，高度 63.5 mm 的圆柱体。将恒温水浴设备的温度设定为 60℃，这是马歇尔稳定度试验中常用的高温测试条件。将沥青混合料试样放入水浴槽中，使其完全浸没在水中，保持温度均匀。试样在水浴中保持（60±1）min，保证试样内部与外部的温度一致，达到 60℃的高温状态。在加热时间结束后，将试样从水浴中取出，并迅速进行下一步的马歇尔稳定度测试，以免试样降温影响测试结果。

在马歇尔稳定度测试中，将试样放置在测试设备的加载头之间，并以 1.27 mm/min 的速度进行垂直加载。在测试过程中，设备记录试样所能承受的最大荷载（即马歇尔稳定度）和破坏时的垂直变形量（流值）。

1.2.2 低温劈裂试验

低温劈裂试验包括低温冷冻和劈裂测试两个步骤。将按照设计配比制作的沥青混合料试样放入低温恒温箱中，设定温度为 -10℃或其他符合试验要求的低温条件，冷冻至少4h，保证试样内部和外部温度一致，达到稳定的低温状态。在冷冻完成后，试样迅速取出并进行劈裂试验。

将试样水平放置在劈裂试验机上，以 50 mm/min 的加载速度垂直施加压力，直到试样沿直径方向破裂。记录试样破裂时的最大荷载，计算其抗拉强度，从而评估沥青混合料在低温环境下的抗裂性能。通过该试验，可以有效模拟严寒环境下沥青混合料的路用性能，为实际工程提供参考依据。