排水性瀝青混合料的抗車轍能力與敏感性分析

沈曉青 李海兵

摘 要：將排水性瀝青混合料運用在瀝青路面，不僅能快速排除表層積水、降低行車噪音，還具有抗車轍能力強等特點。文章結合我國排水性瀝青混合料，對抗車轍能力以及敏感性進行了簡單的探討。

關鍵詞：排水瀝青；混合料；抗車轍能力；敏感性

排水性瀝青混合料路面是指運用空隙率較大的級配混合料鋪筑的路面。因為瀝青混合料中粗料較多，表面粗糙、空隙率大，所以該類路面能有效降低滑溜，具有雨天不積水、提升行車識別能力、降低行車噪音等優點。本文通過使用APA瀝青路面分析儀對SMA瀝青馬蹄脂碎石與DA排水性混合料進行重載條件與標準條件車載分析，利用車轍深度對DA混合料加載水平、抗車轍能力、加載次數以及敏感性進行了分析，進而識別混合料用于排水性瀝青道路的合理性，為道路使用排水性瀝青混合料提供依據。

1 排水性瀝青混合料試驗

1.1 試驗材料與試驗方案。在此次試驗中，共使用了9種材料。9種瀝青材料的針入度、剪切黏度、軟化點滿足規范要求，所用集料分別是5-10毫米輝綠巖、10-15毫米輝綠巖、0-5毫米的石灰巖，磨細的石灰巖礦粉是它的主要填料，各檔礦粉與集料滿足技術指標以及施工規范要求。

在試驗方案中，使用的是APA對抗車轍能力進行分析，試件的尺寸為：高75毫米、直徑150毫米，使用壓實旋轉儀確保瀝青混合料成型，而標準試件的壓實程度則參照NCAT取值，為了明確成型對混合料抗車轍能力構成的影響，可以選用100次與75次的壓實次數進行對比。在APA車轍試驗中，它的加載水平為445N，溫度為60度，加載次數達到8000次，另外也可以選用890N、次數為24000次進行模擬與對比。當混合料的抗車轍評價指標使用8000次時，抗車轍能力滿足施工標準以及要求。以此類推，如果使用3個平行的試件對其APA試驗，就會得到3個深度測試值，然后再取平均值；如果某個試件深度測試值和平均值之間的偏差大于30%時，必須剔除該值，另外求得平均值；如果出現2個試件測試值和平均值差距超過30%，那么這組數據無效。

1.2 瀝青組成影響。當試驗溫度60度，加載次數與水平分別為8000次、445N時，不同材料的DA混合料測試結果也會不同。從試驗結果可知，雖然使用了SBS瀝青改性、高模量、高黏度瀝青，混合料車轍深度依然會大于4毫米，所以不能滿足AASHTO TP63-03要求。同時，我們也可以看出混合料的抗車轍深度和零剪切的關系非同一般，在零剪切黏度上升的情況下，DA車轍深度也會隨之降低。在這期間，瀝青膠結最主要的作用是保障DA骨架孔隙的穩定性。所以在混合料中，通常使用的是黏度較高的瀝青混合料。為了確保DA混合料深度低于4毫米，剪切黏度必須大于70000Pa.s。

當集料比例相對較高時，由于集料缺乏黏結點，黏結作用會被弱化，由于DA混合料的整體性結構不佳，所以抗車轍能力也會隨之受到影響。從這個角度來看：DA混合料的空隙率最好設計在20%左右，為了確保DA混合料空隙率，對于礦質混合料的級配，通過率必須大于16%。

1.3 試驗條件影響。在不同的條件下，混合料的車轍深度結果也會不同。在溫度60度，加載次數8000次時，加載水平從445N變成675N時，混合料的車轍深度就會增加1倍；當加載次數從8000次上升到24000次時，車轍深度一般會隨之增加。在其他條件不變，溫度從60度上升到70度時，混合料車轍深度也會增加1倍。當溫度60度，加載水平是445N時，次數為8000次，壓實次數從50次上升到75次、100次時，空隙率就會從20.3%下降成19.6%、19.2%，車轍深度也會由3.73毫米下降成2.30毫米、2.19毫米。這也說明了混合料在到達一定的密實性后，如果繼續施加次數，就會影響混合料空隙率以及車轍深度。從DA混合料的角度來看，使用75次的壓實次數最為合理。

2 排水性瀝青混合料現狀與試驗方法

2.1 排水性瀝青混合料研究現狀。在歐洲，排水性瀝青混合料又被稱為多孔性與排水性瀝青混合料，在美國，它被簡稱為OGFC，對于日本，公路建設通常不需要排水設施，而是通過自然滲透的方式，讓雨水滲透到地基和路面，所以又被稱為透水性路面。

在粗集料應用中，粗集料的最大粒徑和排水路面有很大關系，在美國，OGFC的面層厚度一般在20-25毫米之間，所以粗集料的最大粒徑在10毫米左右。對于歐洲的排水路面，由于路面較厚，所以粗集料粒徑控制在10到20毫米之間。日本排水路面厚度高達40到50毫米，最大粒徑在13到20毫米之間。針對粗集料質量標準，除了要整合抗車轍能力與抗滑性能，歐洲與美國聲明不能使用易磨光、純石灰巖的集料。

細集料則是0.075到2.36毫米的集料，在2.36毫米的通過率中，歐洲將最大范圍定為30%，實際上在15%左右；美國規定的界限相對狹小，在5%到15%之間；日本的瀝青路面最初規定為8%到25%，為了讓其擁有充足的空隙率，一般取15%。一般情況下，細集料用量不多，在排水性填料中，歐美通常使用水泥或者消石灰，如果加入適量消石灰，不僅能避免瀝青由集料引發的剝落，還能延緩老化。針對這點，日本建設方強烈要求將石灰巖礦粉作為填料，或者利用水泥與消石灰進行代替。

在瀝青膠結料應用中，早在上個世紀八十年代，歐洲就開始應用直餾瀝青，只是其耐久性不夠。針對耐久性不足的特點，國內外通過加大瀝青對于集料的握裹力，避免瀝青流淌，現已使用SBS、PE、EVA等一系列改性瀝青，或者纖維等穩定劑進行改進。在很長一段時間，美國使用直餾瀝青，受其他國家的路面研究影響，尤其是美國應用廢氣輪胎以來，越來越的人開始應用改性瀝青。

在空隙率研究中，歐洲的排水路面最初是15%，為了保障排水功能，避免孔隙堵塞造成的不良影響，通常將設計的空隙率控制在20%左右。在美國的路面施工中，由于水性粒徑不大，在抗滑性能為主的情況下，微小的堵塞根本不會對抗滑性能構成影響，所以空隙率在15%之上。對于歐洲、日本，為了讓噪音控制與排水效果更加有效，空隙率從15%上升為20%。

2.2 排水性混合料試驗方式。在排水性瀝青混合料抗車轍能力和敏感性分析中，混合料配合比的試驗項目主要包括：測定空隙率、損失試驗、滲水性、透水性、車轍試驗、析漏試驗等。其中，部分試驗和SM規定的方法一致，排水性瀝青空隙率是最主要的控制指標。在混合料設計中，吸音特性與透水性與空隙率有很大的聯系，所以必須掌握配合比中的空隙率。

3 結語

從公路施工情況來看，排水性路面因其良好的排水性、高效的降音效果，已經廣泛應用于環保工作中。但是，我們也應該看到，受各種因素影響，抗車轍能力與敏感性依然存在很多問題。因此，在實際工作中，必須整合實際情況，從根本上為排水性路面提供更加寬廣的條件。

參考文獻

[1] 李立寒，王浩仰，耿韓等.排水性瀝青混合料抗車轍能力及其敏感性分析[J].建筑材料學報，2013，16（4）.

[2] 魏如喜.排水性瀝青混合料的配合比設計方法[J].國外公路，2000， 20（5）.

[3] 曹庭維.摻高粘度瀝青添加劑排水性瀝青混合料的性能研究[D].武漢理工大學，2008.

[4] 劉剛.纖維改性排水性瀝青混合料組成設計與性能研究[D].武漢理工大學，2006.