張金亮

（山西交通控股集團有限公司，山西 太原 030006）

引言

多孔瀝青混合料是一種主要由粗集料組成的開放級配混合料，能使水迅速通過其多孔結構排出[1]。我國最早于2004 年在西安市采用多孔瀝青混合料大面積鋪筑排水路面，取得了良好的工程應用效果[2]。由于空隙率非常高，多孔瀝青混合料能夠有效排除路面積水。然而，由于空氣和水的運動，多孔瀝青混合料中高空隙率會導致混合料出現(xiàn)剝離問題。水分會削弱瀝青和集料之間的黏結力導致混合料快速老化，從而加劇瀝青路面的過早劣化[3-5]。由此可見，我國多孔瀝青混合料路面發(fā)展還不夠成熟，高孔隙率帶來的剝離、水損害問題缺乏有效應對措施。

近年來，環(huán)保意識深入人心，生物改性劑被廣泛應用于瀝青混合料中。改性劑通過增加瀝青混合料的黏結力和附著力來延長瀝青混合料的使用壽命，通過應用改性劑還可以增加瀝青膜厚度，降低瀝青離析的風險[6-7]。松脂是一種從松樹中提取的固體樹脂，與瀝青相似，具有黏彈性。松脂還具有良好的防水性，在提高瀝青混合料抗水損失方面具有很大的潛力。將松脂添加到多孔瀝青混合料中，通過其對集料和瀝青的黏結力以及防水特性彌補多孔瀝青混合料在集料外露、剝落方面的不足。

1 原材料

1.1 集料與填料

采用粗集料、細集料和粉煤灰。根據(jù)規(guī)范，進行沖洗、干燥和篩分后的集料和填料的物理性質(zhì)見表1。

表1 集料和填料的物理性質(zhì)

1.2 松脂瀝青

松脂瀝青是將松脂、松香與原樣瀝青按一定比例混合而成。松脂按瀝青用量的2%、3%、4%、5%與瀝青混合，同時按松脂和瀝青混合物質(zhì)量的4%摻入松香，最終混合得到松脂瀝青A、B、C、D。添加松香是為了提高松脂瀝青的剛度。松脂性能指標見表2，原樣瀝青和松脂瀝青性能指標見表3。

表2 松脂的性能指標

表3 原樣瀝青和松脂瀝青的性能指標

2 配合比設計

根據(jù)表4 中集料和填料的篩分結果進行配合比設計，確定瀝青混合料中粗集料、細集料和填料分別占礦料總質(zhì)量的80%、16.5%和3.5%。瀝青用量分別取4.5%、5.0%和5.5%制得松脂瀝青，在160 ℃拌和溫度下與礦料混合攪拌，雙面擊實50 次后制得馬歇爾試件，在室溫下冷卻24 h 后得到松脂瀝青混合料試件。

表4 集料和填料篩分結果

3 最佳瀝青用量的確定

根據(jù)《瀝青混合料肯塔堡飛散試驗》（T0733—2011），該試驗使用洛杉磯磨耗機進行?？纤わw散試驗結果表示試驗后混合料重量損失相對于初始重量的百分比，即瀝青混合料的飛散損失，飛散損失越大說明混合料的抗松散性能越差。肯塔堡飛散試驗評估不同松脂瀝青混合料抗松散性能試驗結果見圖1。

圖1 松脂改性多孔瀝青混合料肯塔堡飛散試驗結果

結果表明：（1）對于瀝青含量為4.5%的試件，飛散損失隨松脂摻量的增加而增大，抗松散性能呈下降趨勢。隨著瀝青用量的增加，肯塔堡飛散損失有減小的趨勢，因為瀝青用量的提高增加了瀝青膜的厚度，厚瀝青膜能夠更好地密封集料，強化集料和瀝青之間的黏結力，從而提高了整體抗松散性能。（2）5%和5.5%瀝青用量的試件試驗結果表明，與對照組（0%松脂）相比，含松脂瀝青B、C（3%和4%松脂）的混合料抗松散性能更好。對于瀝青用量為5%的試樣，松脂瀝青B（3%松脂）所制備的多孔瀝青混合料抗松散性能最好。瀝青用量為5.5%時，不同松脂用量對應的混合料飛散損失分別為10.28%、12.53%、9.65%、8.98%和10.99%。綜上，在多孔瀝青混合料中加入適量的松脂可以提高抗松散性能。

松脂改性多孔瀝青混合料空隙率和瀝青用量之間的關系見圖2。可以看出，多孔瀝青混合料的空隙率值隨著瀝青用量的增加呈下降趨勢。因為瀝青用量越高，瀝青所能填充的空隙就越多，而且松脂改性的瀝青混合料的空隙率值均小于對照組（0%松脂）混合料的空隙率，說明松脂的摻入能夠填補混合料內(nèi)部的空隙，松脂瀝青具有較強的集料黏結力。

圖2 松脂改性多孔瀝青混合料空隙率試驗結果

4 最佳瀝青用量混合料抗松散性和水穩(wěn)定性研究

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011），多孔瀝青混合料的最佳瀝青用量可由不小于18%的空隙率對應的瀝青含量確定?？紤]肯塔堡飛散損失不大于20%，確定所用多孔瀝青混合料的最佳瀝青含量為5.0%。根據(jù)最佳瀝青用量成型馬歇爾試件后，分別對試件進行老化處理（60 ℃烘箱內(nèi)養(yǎng)護7 d）和浸水處理（60 ℃的水中浸泡24 h）。

4.1 混合料老化前后肯塔堡飛散試驗

最佳瀝青含量下混合料老化前后肯塔堡飛散試驗結果見圖3。

圖3 最佳瀝青含量下混合料老化前后肯塔堡飛散試驗結果

可知：（1）老化后對照組瀝青混合料的抗松散性能為18.41%，松脂瀝青A、B、C（2%～4%松脂）混合料老化后飛散損失值較小，但松脂瀝青D（5%松脂）混合料飛散損失大于對照組。說明在多孔瀝青混合料中添加適量（2%～4%）的松脂能夠提高瀝青與集料之間的黏結力，從而提高混合料的整體抗松散性。（2）對比不同松脂含量的混合料發(fā)現(xiàn)，3%松脂含量的多孔瀝青混合料飛散損失數(shù)值最小，抗松散性最好。

4.2 混合料浸水飛散試驗

最佳瀝青用量下混合料浸水飛散試驗結果見圖4?？芍?，松脂瀝青B（3%松脂）混合料的浸水飛散損失最小，而對照組的浸水飛散損失最大。說明摻加松脂能夠提高多孔瀝青混合料的水穩(wěn)定性，而3%松脂的多孔瀝青混合料水穩(wěn)定性最好。因為松脂是優(yōu)良的黏結劑和防水材料，不僅可以改善瀝青和集料之間的黏結力，在浸水條件下還能起到防水防潮、保護集料的作用，含有松脂瀝青的多孔瀝青混合料具有較好的抗水損害性能。因此，建議采用松脂作為改性劑，以提高多孔瀝青混合料在雨水豐富地區(qū)的抗水損害能力，提高瀝青路面的壽命。

圖4 最佳瀝青用量下混合料浸水飛散試驗結果

5 結語

（1）多孔瀝青混合料中添加2%～4%的松脂，老化前后的混合料均具有良好的抗松散性。（2）含有松脂瀝青的多孔瀝青混合料均具有良好的抗水損害性能。（3）松脂改性多孔瀝青混合料可廣泛應用于雨水充沛地區(qū)，對于提高瀝青路面服務水平和服務壽命有積極作用。