黃正華

(畢節(jié)公路管理局，貴州 畢節(jié) 551700)

1 瀝青材料

(1)TPS高粘改性瀝青

TPS高粘改性瀝青是日本大有建設(shè)株式會(huì)社研發(fā)的直投式高粘瀝青混合料添加劑，廣泛應(yīng)用于日本排水路面中，是一種優(yōu)良的瀝青增粘產(chǎn)品。其組成由12%TPS改性劑與88%基質(zhì)瀝青摻配而成，在一些研究中，為進(jìn)一步提高其60℃粘度，其組成為6%TPS改性劑與94%SBS改性瀝青摻配的用法。

(2)SK高粘改性瀝青

SK高粘瀝青為韓國(guó)SK公司生產(chǎn)的聚合物改性劑與SK70號(hào)基質(zhì)瀝青摻配而成的瀝青成品，是一種較為成熟的高粘瀝青材料。上述兩種高粘瀝青性能對(duì)比如下，其中60 ℃粘度是高粘瀝青主要技術(shù)指標(biāo)，采用布洛克菲爾德粘度的試驗(yàn)方法。

本次對(duì)比試驗(yàn)用高粘瀝青日本高瀝青采用12%TPS改性劑與88%基質(zhì)瀝青摻配而成，韓國(guó)高粘瀝青采用進(jìn)口高粘SK改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如下：

表1 高粘改性瀝青常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

(3)路面用環(huán)氧瀝青

路用環(huán)氧瀝青其主要技術(shù)來源于橋面用環(huán)氧瀝青，由于路面服役狀況相比橋面更為寬松，環(huán)氧瀝青中環(huán)氧的摻量可進(jìn)一步降低，其成本降低也更容易在道路中推廣應(yīng)用。橋面一般環(huán)氧樹脂：固化劑：瀝青比例接近1∶1∶2，而路面環(huán)氧瀝青三組分控制在1∶1∶(5～8)之間，環(huán)氧樹脂和固化劑也采用國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青，本文排水路面所采用的環(huán)氧瀝青中環(huán)氧樹脂：固化劑：瀝青比例為1∶1∶4.2，其性能指標(biāo)如下。

表2 路用環(huán)氧瀝青常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

2 配合比設(shè)計(jì)及性能比較

2.1 礦料級(jí)配選擇

(1)級(jí)配選擇

級(jí)配的選擇是排水路面配合比設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)美國(guó)新一代開級(jí)配抗滑表層PFC報(bào)告、日本《排水性路面技術(shù)指針》、現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)推薦的級(jí)配為基礎(chǔ)，選取級(jí)配公共區(qū)域，確定級(jí)配合成通過率，本文采用級(jí)配通過率要求如表3所示，目標(biāo)空隙率確定為18%～23%。

表3 確定級(jí)配合成通過率

2.2 油石比確定

油石比確定是配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文初試油石比將采用參考《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)，按照公式(1)和(2)計(jì)算混合料的初試瀝青用量。并采用采用瀝青混合料析漏試驗(yàn)和飛散試驗(yàn)曲線來確定最佳瀝青用量。

A=(2+0.02a+0.04b+0.08c+0.14d+ 0.3e+0.6f+1.6g)/48.74

(1)

Pb=h×A

(2)

式中：h為瀝青膜厚；A為集料的總表面積；a、b、c、d、e、g為礦料分別在4.75 mm、2.36 mm、1.18 mm、0.6 mm、0.3 mm、0.15 mm、0.075 mm篩孔的通過率。

選擇計(jì)算環(huán)氧瀝青膜厚度17μm，韓國(guó)和日本高粘瀝青選擇14μm，最佳油石比結(jié)果如表4所示。

表4 不同瀝青排水路面油石比確定結(jié)果

圖1 環(huán)氧瀝青最佳油石比確定

2.3 混合料性能指標(biāo)比較

(1)混合料性能試驗(yàn)

按照表4配合級(jí)配和表4確定的最佳瀝青用量進(jìn)行混合料成型，韓國(guó)SK高粘改性瀝青、日本TPS改性瀝青室溫下冷卻脫模后即可開展相關(guān)試驗(yàn)，環(huán)氧瀝青需要進(jìn)行固化，將成型的試件放置在120 ℃烘箱16 h養(yǎng)生后冷卻至室溫脫模后試驗(yàn)，混合性能試驗(yàn)主要包括水穩(wěn)定性試驗(yàn)、高溫性能試驗(yàn)、低溫性能試驗(yàn)和粘結(jié)性能試驗(yàn)。測(cè)定馬歇爾試驗(yàn)穩(wěn)定度、流值, 評(píng)價(jià)混合料的力學(xué)穩(wěn)定性，采用高溫車轍試驗(yàn)和小梁低溫彎曲試驗(yàn)分析混合料的高、低溫穩(wěn)定性，通過殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比比較混合料水穩(wěn)定性，通過滲水性能以及擺值測(cè)定其路用功能，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 排水路面混合料性能對(duì)比

(2)路用性能分析

① 高溫穩(wěn)定性方面，路用環(huán)氧瀝青OGFC-13高溫動(dòng)穩(wěn)定度均明顯高于韓國(guó)高粘瀝青OGFC-13以及日本高粘瀝青 PAC -13，體現(xiàn)出良好的抗剪切和抗壓特性。力學(xué)特性方面，如馬歇爾穩(wěn)定度環(huán)氧瀝青也具有一定優(yōu)勢(shì)。

②粘結(jié)性能方面，路用環(huán)氧瀝青OGFC-13、韓國(guó)高粘瀝青OGFC-13以及日本高粘瀝青 PAC -13三者飛散數(shù)據(jù)均遠(yuǎn)低于規(guī)范不超過20%的要求，韓國(guó)高粘瀝青OGFC-13飛散值最低，表明粘結(jié)性能最好。環(huán)氧瀝青雖然強(qiáng)度高，但在試驗(yàn)過程中受到持續(xù)的撞擊，環(huán)氧樹脂本身具有一定的脆性，因此，試驗(yàn)沒有獲取預(yù)期的飛散值。

③水穩(wěn)定性方面，殘留穩(wěn)定度MS0和劈裂強(qiáng)度比TSR數(shù)據(jù)表明，環(huán)氧瀝青在經(jīng)歷48h高溫浸泡和凍融循環(huán)后性能下降不明顯，在抵抗水損害方面具有一定優(yōu)勢(shì)。

④低溫性能方面，低溫小梁試驗(yàn)表明，受到開級(jí)配本身結(jié)構(gòu)的影響，三種瀝青混合料的低溫小梁彎曲應(yīng)變基本滿足規(guī)范的要求，韓國(guó)高粘瀝青OGFC-13低溫小梁數(shù)據(jù)最優(yōu)，表明塑料改性類材料具有較好的彈性低溫性能更優(yōu)。

⑤路用性能方面，對(duì)于級(jí)配相同而采用不同膠結(jié)料的排水瀝青混合料，空隙率在20%左右，其擺值和滲水系數(shù)均差別不大，表明排水路面的滲水系數(shù)和擺值與空隙率和材料表面的紋理構(gòu)造相關(guān)，與瀝青膠結(jié)料基本無關(guān)。

3 結(jié) 論

(1)對(duì)比分析路用環(huán)氧瀝青OGFC-13、韓國(guó)高粘瀝青OGFC-13以及日本高粘瀝青 PAC -13路用性能，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

(2)在體現(xiàn)力學(xué)特性方面，如馬歇爾穩(wěn)定度、高溫動(dòng)穩(wěn)定度路用環(huán)氧瀝青OGFC-13均明顯高于韓國(guó)高粘瀝青OGFC-13以及日本高粘瀝青 PAC -13；在體現(xiàn)瞬時(shí)沖擊方面如飛散試驗(yàn)以及低溫性能上，韓國(guó)高粘瀝青OGFC-13以、日本高粘瀝青 PAC -13更為出色。

(3)日本高粘瀝青在其使用方式以及適用結(jié)構(gòu)上形成了與PA結(jié)構(gòu)很好的相容性，就本文試驗(yàn)結(jié)果分析而言，韓國(guó)高粘瀝青各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于日本高粘瀝青。

(4)對(duì)于級(jí)配相同而采用不同膠結(jié)料的排水瀝青混合料，其滲水系數(shù)和擺值與空隙率和材料表面的紋理構(gòu)造相關(guān)，與瀝青膠結(jié)料基本無關(guān)。

[1] 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50-2006)[S].2006.

[2] 倪富健，徐浩，冷真，等．瀝青性質(zhì)對(duì)排水性瀝青混合料性能的影響[J]．交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2003，3(4):1-4．