本研究采用的70号沥青和SBS改性沥青分别为镇海70号基质沥青及SBS I-D改性沥青，其主要技术指标如 表1 所示。

本研究中填料为石灰岩矿粉，矿粉状态干燥、洁净，矿粉的主要技术指标如 表2 所示。

针对路面结构的不同层次，分别采用了适宜的集料类型：表面层(如AC-13、SMA-13、AC-16、SMA-16)优先选用质地坚硬、棱角性优异的玄武岩集料，以确保其优异的耐磨性和抗滑性能；而对于非表面层(如AC-20、AC-25、ATB-25、HFM等)，则选用了石灰岩集料，兼顾了经济性与实用性，同时满足结构层对强度和稳定性的要求。此外，所有集料均配以石灰岩矿粉作为填料，以优化混合料性能。粗集料和细集料基本性能指标分别见 表3 和 表4 。

按照JTG E20中T0738方法，采用沥青混合料性能试验(Asphalt mixture performance tester，以下简称AMPT)测定动态压缩模量，对于表面层、中面层，采用20℃、10 Hz试验条件，对于上基层采用20℃，5 Hz试验条件，每组试验不少于15组数据。

按照JTG D50 2017，在沥青层永久变形量计算时需要给出各层沥青混合料的5 mm厚度下车辙试验的50 mm车辙试验变形量，因此50 mm车辙试验变形量是重要的材料设计参数。

依据JTG E20-2011标准的T0719方法，进行车辙试验的步骤如下：首先制作300 mm × 300 mm × 50 mm的标准车辙板试件，并静置48小时以上确保沥青完全固化。之后，将试件置于车辙试验机中，在60℃恒温环境下预热5小时。随后启动试验机，以0.7 MPa的轮压和42次/分钟的速度，用橡胶轮胎对试件进行碾压。记录试件变形量随时间的变化，根据最后15分钟的变形量计算沥青混合料的动稳定度DS。

动稳定度按照下式计算：

$DS=\frac{\left(t_2-t_1\right)\times N}{d_2-d_1}\times C_1\times C_2$ (1)

其中DS为沥青混合料的动稳定度，(次/mm)；d₁为对应于时间t₁的变形量，(mm)；d₂为对应于时间t₂的变形量，(mm)；C₁是试验机类型系数，当加载轮通过曲柄连杆机构进行往复运动时，对应的试验机类型系数为1.0；C₂是试件系数，当试件的宽度达到300毫米且是在试验室条件下制备时，对应的试件系数为1.0；N为试验轮往返碾压速度，通常为42次/min。

通过统计分析大量试验数据，得出了各混合料的动态模量范围(5%~95%分位点)及平均值，具体参见 表6 。与JTG D50标准对比后显示，福建地区的沥青混合料动态模量基本符合行业标准推荐范围，但主要集中于该范围的中低值区域。

对比不同PE改性剂掺量对沥青混合料抗车辙性能的影响，采用0.25%、0.3%、0.35%、0.5%、1%五种PE浓度进行车辙试验，结果见 表7 和 表8 。试验发现，改性剂掺量增加，抗车辙性能提升。PE掺量低于0.35%时，动稳定度显著上升；高于0.35%时，增长放缓。究其原因，当掺量低于0.35%时，PE分子在沥青中分散均匀，有效填充沥青胶体空隙并强化粘结作用，动稳定度显著提升(60℃下从0.25%至0.35%掺量时，动稳定度增幅达29.7%)，当掺量超过0.35%后，改性剂可能因团聚或分散不均导致局部应力集中，且沥青黏度过高(如1%掺量时60℃动力黏度达5582 Pa∙s)会降低施工和易性。因此，建议PE改性剂掺量不超过0.35%，以兼顾性能和经济性。

含水率对粒料材料的回弹模量的影响是多方面的，不仅受到含水率本身的直接影响，还与材料的具体类型、颗粒组成及其他相关因素紧密相关。在密集配粒料的情况下，回弹模量对含水率的变化表现得尤为敏感，尤其是在细集料含量较高且接近水饱和状态时，这一现象更为显著。因此，在粒料材料的应用和施工过程中，控制适宜的含水率对于确保材料性能的稳定性和预测性至关重要。

本节选用粗、中、细三种级配类型进行动三轴试验，每种级配在最佳含水率(OMC)及其±2%的范围内各制作两个试件。鉴于振动成型试件能更贴近实际且保持原有级配，故采用振动成型方法制备试件。目标压实度设定为98%，级配组成参见 表9 ，而最佳含水率和最大干密度则由 表10 给出。

不同含水率下不同级配类型的动态模量结果汇总于 表11 ，并通过 图1~3 进一步展示，可以发现随着含水率上升，三种级配的碎石动态回弹模量均有所下降，细级配下降最为显著。这归因于水分减少了集料间的摩擦力，对细级配影响尤为明显，导致试件变形增大，模量降低。然而，在最佳含水率后，粗级配和中级配的动态模量在最佳含水率至最佳含水率 +2%范围内变化不大，表明少量水分增加对这两种级配影响减弱。相比之下，细级配在最佳含水率后，含水率继续上升会导致动态模量迅速下降。这是因为重复荷载下，饱和颗粒产生的水压超出孔洞承受范围，改变颗粒形状，减少材料内部有效应力，进而削弱材料强度和硬度。

续表

对三种级配碎石在最佳含水率及其 ±2%的条件下进行了加州承载比(CBR)试验。该试验旨在评估路面基层材料的承载能力，是衡量粒料类材料强度和抗永久变形性能的关键指标。在计算CBR值时，通常选取0.254 cm的贯入值，并依据相应公式得出最终结果：

$CBR=\frac{P}{P_0}\times 100\%$ (2)

式中P为试件在特定贯入值条件下所承受的单位压力(MPa)；P₀为标准碎石材料在特定贯入值下承受的单位压力(MPa)。CBR试验结果如 图4 所示。

图4 显示最佳含水率下三种级配碎石的承载力达到最大值。一旦含水率偏离此最优值，CBR值均会有所下降，其中细级配碎石降幅最为显著，中级配次之，粗级配最小。考虑到CBR值与剪切强度关系密切，与以往动态模量分析结果一致的是，细级配碎石的结构强度下降幅度也比较大。细级配和中级配作为连续型级配，其CBR值较高，集料分布均匀，密实成型，所以在承受贯入荷载时，稳定性表现得比较好。但在粒径4.75 mm至9.5 mm的区间内，粗级配有断级配现象，且粗集料占比较高，造成试件成型后致密、稳定性相对较差，易产生较大变形，荷载下失稳。

综上所述，中级配碎石在含水率波动时的性能表现更为优越，优于粗级配和细级配。

级配碎石的应力依赖性是其关键特性之一，对性能有显著影响。围压和偏应力的变化会导致级配碎石模量展现不同特点。 图5~7 展示了三种级配碎石的动态模量随体应力的变化。

通过三种级配体应力与动态模量之间的关系可得在同一含水率和同一围压下，随着体应力的升高，动态模量值也随之变大。且围压变化对动态模量带来的影响相比于体应力要大，三种级配的动态模量增加幅度较一致。

在最佳含水率4.9%下，对中级配材料进行了96%、98%、100%三种密实度的动三轴试验，结果见 图8 。

图8 显示了级配碎石动态模量与密实度正相关。这主要是因为密实度提高，集料间接触更紧密，接触点和面积均有所增加。在受到相同外荷载时，集料间的平均接触应力降低，从而使得整体变形量减少，这直接导致了动态模量的增加。此外，集料充分接触增强了颗粒嵌挤，限制了颗粒相对移动和重排，减少了级配碎石变形。但施工中，过高密实度会增加级配碎石层施工难度，压实成型困难，因此密实度并非越高越好。基于这一考虑，建议在实际工程中将密实度控制在98%，以此作为质量控制的标准，以确保级配碎石层既能保持良好的动态模量，又能便于施工操作。

综合考量多种因素，级配碎石的动态模量与级配类型、含水率及应力状态均存在关联。对比三种级配在含水率变化下对动态模量和CBR值的影响，结果显示中级配展现出良好的含水率适应性。具体而言，当含水率超过最佳值时，中级配的模量受影响程度相对较低，且其动态模量与CBR值均保持较高水平。因此，中级配被视为后续试验的理想基本级配类型。

粒料层中含水率状态对粒料材料性能影响很大，一方面影响级配碎石等粒料材料的动态模量，同时也会影响级配碎石等粒料材料的抗永久变形能力。含水率是粒料材料永久变形量预估模型中重要影响因素，因此粒料层含水率是重要的材料设计指标。为了了解粒料材料中含水率变化趋势，在结构内部安装湿度传感器，对通车前后的含水率状态进行观测，传感器安装如 图9 所示。

通过现场实测级配碎石刚施工后未加铺沥青面层前含水率变化情况，如 图10 所示，发现粒料层中含水率施工过程中最高，一旦下雨，含水率会显著增加；但随着加铺沥青面层、阻断了路表水的进入，含水率会逐渐下降，并在一个范围内稳定；在自然条件下，粒料层含水率一般稳定在最佳含水率~最佳含水率 − 2%范围内。根据福建地区粒料材料最佳含水率的统计基础上，按照实测服役期含水率变化规律，取最佳含水率靠近下限作为设计推荐值，提出粒料材料含水率取值范围见 表12 。

粒料材料的动态模量具有应力依赖性，应力水平提升时，模量值相应增大。此外，动态模量还显著受含水率和压实度的影响：含水率上升会导致动态模量下降，而压实度提高则会使动态模量增大。根据《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2017，粒料材料的动态模量取值与其类型及所在层位有关。通常，层位越高，原材料性能更佳，表现为最佳含水率降低、压实度提高以及应力水平上升，这些因素共同促使动态模量取值增大。相反，层位较低时，动态模量取值也相应较低。

《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2017规定，粒料材料的动态模量设计值是通过实测动态模量乘以现场湿度调整系数(范围在1.6至2之间)来确定的。基于该规范并结合福建地区材料的室内试验结果，提出了粒料材料的回弹模量取值，具体参见 表13 。

本研究针对单一因素对动态模量的影响进行了系统分析，但实际工程中多因素可能产生协同或拮抗效应。例如，高含水率可能削弱压实效果，导致密实度不足，进而降低动态模量；而高围压状态下，含水率对细级配材料的负面影响可能被部分抵消。此外，福建地区高温高湿环境可能加剧材料性能的时变效应。由于正交实验的复杂性，本研究未涵盖多因素交互作用的定量分析，但建议未来研究采用正交设计法，重点考察“含水率-应力-压实度”三因素组合对动态模量的综合影响，以更精准指导湿热地区柔性基层设计。