石曉明

(中國(guó)鐵建港航局集團(tuán)有限公司總承包分公司,廣東 珠海 519000 )

大粒徑透水性瀝青混合料(簡(jiǎn)稱(chēng)LSPM，俗稱(chēng)大碎石瀝青混合料)，從級(jí)配上看主要是由較大粒徑(25-62mm)的集料和一定量的細(xì)集料組成，形成的混合料是骨架嵌擠型，空隙率一般處于13%～18%之間，具有良好的透水性[1]。

一般而言，這種LSPM瀝青混合料由于粗集料形成了完整的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，空隙率大，抵抗高溫車(chē)轍變形能力大，滲水系數(shù)也高，能夠滿足道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水需要；由于LSPM采用改性瀝青的黏度要求高，因此混合料具有較高的水穩(wěn)定性，且在大量連通空隙的存在下，可以保證瀝青混合料具有很高的抗反射裂縫能力。但是，LSPM瀝青混合料也有一定的技術(shù)缺點(diǎn)，即：其疲勞性能較密級(jí)配混合料較低，耐凍融破壞能力不足。這需要通過(guò)良好的混合料級(jí)配設(shè)計(jì)和改性瀝青技術(shù)來(lái)優(yōu)化。

本文根據(jù)LSPM混合料的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)，擬開(kāi)發(fā)一種新型的改性瀝青用于此類(lèi)瀝青混合料中；通過(guò)與傳統(tǒng)LSPM混合料用的MAC瀝青進(jìn)行對(duì)比，討論新型改性瀝青在LSPM混合料中的可行性和路用特點(diǎn)，以期望為L(zhǎng)SPM混合料技術(shù)提供一個(gè)可行的瀝青選擇方案。

1 原材料與試驗(yàn)

1.1 瀝青及試驗(yàn)

采用兩種改性瀝青進(jìn)行評(píng)價(jià)，一種是市售正常的、用于LSPM瀝青混合料的MAC瀝青；一種為新型改性瀝青，代號(hào)為L(zhǎng)SA。兩種瀝青分別進(jìn)行如下試驗(yàn)。

(1)常規(guī)指標(biāo)分析：如針入度(25℃、4℃)、軟化點(diǎn)、延度、黏度(動(dòng)力黏度和運(yùn)動(dòng)黏度)、溶解度、閃點(diǎn)、薄膜加熱老化、殘留針入度比等指標(biāo)。方法參照J(rèn)TG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[2]相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行。

(2)瀝青性能分級(jí)(Performance grade)：實(shí)驗(yàn)參考AASHTO M320-09[3]、AASHTO T313-12[4]、AASHTO M315-12[5]等進(jìn)行，得到瀝青的PG溫度等級(jí)。

試驗(yàn)最終數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 兩種瀝青的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

1.2 混合料級(jí)配與瀝青含量

為了兩種瀝青路用性能的對(duì)比降低變異因素，采用同一種瀝青混合料和相同的瀝青含量進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)。

混合料選用濟(jì)南產(chǎn)石灰?guī)r集料進(jìn)行拌制，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)以及山東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB37/T1161-2009《大粒徑透水性瀝青混合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的要求進(jìn)行混合料級(jí)配設(shè)計(jì)。選定的混合料為L(zhǎng)SPM-30型，其級(jí)配曲線如圖1所示，相關(guān)篩孔下的通過(guò)率滿足DB37/T1161中的級(jí)配要求范圍。

瀝青含量?jī)?yōu)選中采用3個(gè)瀝青含量進(jìn)行對(duì)比，分別為2.9%、3.1%和3.3%。根據(jù)表2中的析漏損失率、飛散損失率以及計(jì)算瀝青膜厚度結(jié)果，最終確定最佳瀝青含量為3.1%。并以此瀝青含量，分別制備兩種瀝青的LSPM-30混合料，并進(jìn)行路用性能評(píng)價(jià)對(duì)比。

圖1 LSPM-30混合料級(jí)配曲線 表2 LSPM-30混合料的瀝青含量?jī)?yōu)化數(shù)據(jù)

技術(shù)指標(biāo)瀝青含量/%2.93.13.3技術(shù)要求空隙率Vv/%25.319.118.313～18析漏損失率/%0.110.150.22<0.2飛散損失率/%17.816.315<20瀝青膜厚度/μm/14.5/>12

1.3 混合料性能試驗(yàn)

根據(jù)固定的混合料級(jí)配和瀝青含量，進(jìn)行兩種瀝青混合料的制備；參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E20-2011進(jìn)行瀝青混合料的高溫車(chē)轍(T0719)、滲水(T0730)、水穩(wěn)定性(T0729)和疲勞性能(T0739)試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 兩種瀝青LSPM30混合料中的性能指標(biāo)

2 分析與討論

2.1 瀝青性能對(duì)比

由表1可知，LSA改性瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到80℃，遠(yuǎn)高于《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004中SBS改性瀝青I-D的要求，與大粒徑透水性瀝青混合料通常采用的多級(jí)改性瀝青相當(dāng)，表明LSA改性瀝青具備良好的高溫性能；25℃針入度在SBS改性瀝青I-D的要求范圍內(nèi)，且4℃時(shí)的針入度未有明顯減小，5℃低溫延度大于10cm，這遠(yuǎn)優(yōu)于多級(jí)改性瀝青，幾項(xiàng)指標(biāo)也表明LSA改性瀝青有較好的低溫性能；另外，其135℃運(yùn)動(dòng)黏度達(dá)到了8.4 Pa·s ，而SBS改性瀝青要求小于3 Pa·s，對(duì)LSA改性瀝青溫度達(dá)到155℃時(shí)其運(yùn)動(dòng)黏度小于3 Pa·s， LSA改性瀝青具有更大的黏度，這也正是LSPM所需求的主要瀝青性能，因?yàn)楸仨毐ＷC瀝青膜厚度不小于12um，且析漏小于0.2%；從另外一方面也說(shuō)明LSA改性瀝青需要更高的施工溫度。

同時(shí)，瀝青PG等級(jí)結(jié)果表明，LSA改性瀝青在高溫、低溫性能方面均表現(xiàn)出了良好的性能。最高溫度等級(jí)滿足82℃，最低溫度可以滿足-34℃，比常規(guī)的MAC瀝青有著更寬的使用溫度范圍。

2.2 混合料性能對(duì)比

兩種瀝青混合料的性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。通過(guò)分析表明：

2.2.1 高溫性能

利用60℃時(shí)的車(chē)轍試驗(yàn)獲得了兩種瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度和總變形量。結(jié)果表明，LSA瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定次數(shù)略小于MAC瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定次數(shù)，總變形量略大于多級(jí)改性瀝青LSPM-30混合料的總變形量，但兩者相差不大，從動(dòng)穩(wěn)定度要求以及抗高溫性能角度兩者處于同一水平。

2.2.2 滲透性能

排水性瀝青混合料的主要性能是能迅速將滲入路面中的水迅速排出，因此，透水性能是評(píng)價(jià)排水性瀝青混合料最為關(guān)鍵的指標(biāo)之一。從滲透系數(shù)比較，兩種改性瀝青LSPM-30均體現(xiàn)了良好的滲透性能，瀝青混合料的滲透性能是由連通孔隙所決定，當(dāng)混合料級(jí)配一致、空隙率相同時(shí)，其滲透系數(shù)為同一水平。

2.2.3 疲勞性能試驗(yàn)

兩種瀝青LSPM混合料均顯示處相近的疲勞性能，其疲勞極限應(yīng)變均在100με左右，從大應(yīng)變200με下的疲勞數(shù)據(jù)分析可以看到，兩者疲勞結(jié)果基本位于同一水平，且LSA改性瀝青LSPM的疲勞性能略?xún)?yōu)于MAC改性，這與瀝青檢驗(yàn)中其表現(xiàn)出的優(yōu)良的5℃延度也有一定關(guān)系。

2.2.4 水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性是通過(guò)凍融劈裂實(shí)驗(yàn)反映出來(lái)的。對(duì)比3中凍融劈裂強(qiáng)度比可知， LSA瀝青LSPM-30混合料要優(yōu)于MAC改性瀝青混合料。這和LSA瀝青低溫柔性較好是直接相關(guān)的。

3 結(jié)論

(1)瀝青常規(guī)試驗(yàn)和PG分級(jí)表明：LSA改性瀝青軟化點(diǎn)達(dá)到80℃，與LSPM瀝青混合料通常采用的MAC瀝青相當(dāng)；25℃和4℃針入度、5℃低溫延度指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，且均遠(yuǎn)優(yōu)于多級(jí)改性瀝青，表明LSA改性瀝青有較好的低溫性能； 加之LSA改性瀝青具有更大的黏度，可應(yīng)用于LSPM瀝青混合料中。

(2)瀝青混合料性能試驗(yàn)表明：LSA改性瀝青混合料的相關(guān)指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范技術(shù)要求，并在水穩(wěn)定性和疲勞性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)的LSPM瀝青混合料；在LSPM瀝青混合料中應(yīng)用時(shí)，可保障優(yōu)良的路用性能。