外摻劑配比優化改性的排水式瀝青混合料性能研究

摘要：為延長開級配瀝青路面的使用年限及服務水平，選用LT-HVA高粘劑、玄武巖纖維對OGFC-13改性瀝青混合料進行復合改性，探究復合改性瀝青混合料高溫抗車轍、低溫抗開裂及水穩定性等路用性能的改善機理。通過配合比設計確定不同高粘劑、玄武巖纖維摻配方案下瀝青混合料的最佳油石比；通過對瀝青混合料開展相關路用性能試驗，分析不同高粘劑、玄武巖纖維的最佳摻配方案。試驗結果表明，高粘劑、玄武巖纖維的摻入均能改善瀝青混合料的路用性能；SBS+LT-HVA+BF（9 mm，0.3%）OGFC-13瀝青混合料高溫及水穩定性能最優；SBS+LT-HVA+BF（12 mm，0.3%）OGFC-13瀝青混合料低溫性能最優。

關鍵詞：高粘劑；玄武巖纖維；礦料級配；油石比；路用性能

中圖分類號：U414.75；TQ177.6+3文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2024）10-0065-04

Study on the performance of drainage asphalt mixturemodified by optimization of external admixture ratio

SUN Li1，LI Yuanhao1，SHAO Jinggan2，3

，LI Wenkai2，3，KONG Lingshen1

（1. Zhongzhou Road and Bridge Construction Co.，Ltd.，Henan，Zhoukou 466000，Henan China；

2. Henan Jiaoyuan Engineering Technology Group Co.，Ltd.，Zhengzhou 450046，China；

3. R amp; D center of green high performance material application technology transportation industry，Zhengzhou 450046，China）

Abstract：In order to extend the service life and service level of open-graded asphalt pavement，LT-HVA highviscosity agent and basalt fiber were selected to composite modify OGFC-13 modified asphalt mixture，and theimprovement mechanism of road performance of composite modified asphalt mixture，such as high temperaturerutting resistance，low temperature crack resistance and water stability，was explored. The optimal oil-stone ratioof asphalt mixture under different high viscosity and basalt fiber blending schemes was determined by the mix ra?tio design. Through the relevant road performance tests of asphalt mixture，the optimal blending scheme of differ?ent high viscosity agents and basalt fibers was analyzed. The experimental results showed that the addition ofhigh viscosity agents and basalt fibers could improve the road performance of asphalt mixtures. SBS+LT-HVA+BF（9 mm，0.3%）OGFC-13 asphalt mixture had the best high-temperature and water stability performance.SBS+LT-HVA+BF（12 mm，0.3%）OGFC-13 asphalt mixture had the best low-temperature performance.

Key words：high viscosity agent；basalt fiber；aggregate gradation；oil stone ratio；pavement performance

OGFC型開級配瀝青路面設計空隙率一般為18%～25%，具有抗滑、排水、降噪等功能，是季節性多雨地區重要的瀝青路面結構組成。玄武巖纖維是一種礦物纖維，其密度與骨料相當，能夠均勻分散到礦料當中，避免與瀝青融合后結團，同時在骨料之間能夠起到加筋、搭橋的效果，從而改善開級配OGFC瀝青混合料的承載能力及耐久性能。LT-HVA高粘劑能夠增加瀝青的粘韌性，改善開級配OGFC瀝青混合料瀝青膠漿易剝落的缺點，從而增強瀝青路面的抗水損害及高溫抗車轍能力。相關文獻對玄武巖纖維高粘開級配瀝青混合料的研究較少，仍需進一步開展深入研究。如對不同摻量TPS高粘劑的瀝青混合料進行研究得出，TPS高粘劑的摻入，瀝青路面的水穩定性、抗滑性及耐久性能得到了不同程度的提高[1-2]。對不同摻量的玄武巖纖維AC-13C瀝青混合料進行研究發現，當纖維摻量為0.4%時，瀝青路面整體性能均得到顯著改善[3]。通過對不同型號、不同摻量的玄武巖纖維AC-13C瀝青混合料進行研究得出，纖維長度為6 mm、摻量為0.3%時，瀝青路面高低溫性能分別提高了61.3%、24.9%，抗疲勞性能提高2倍[4]。

基于此，本文對不同摻配組合方案的復合改性OGFC-13混合料進行高低溫及水穩定性能研究，評價LT-HVA高粘劑及玄武巖纖維的摻入對瀝青路面性能的影響，為開級配瀝青路面的應用提供理論支撐。

1原材料試驗

1. 1瀝青

本文選用河南金歐特實業集團股份有限公司生產的SBS I-D聚合物改性瀝青展開研究，其軟化點大于70℃，其試驗結果見表1。

1. 2高粘劑

本文采用山東中歐路橋集團有限公司生產的LT-HVA高粘改性劑對排水瀝青混合料再次改性，LT-HVA主要參數試驗結果見表2。

1. 3玄武巖纖維

本文玄武巖纖維是由安陽縣玄武纖維有限公司生產，規格分別為BF6 mm～12 mm、BF9 mm～12 mm、BF12 mm～12μm，其主要參數試驗結果見表3。

2復合改性瀝青制備方案

結合課題組前期研究，高粘劑與改性瀝青的摻比為6?94，改性后的瀝青整體性能最優。將纖維、改性瀝青及高粘劑按照不同比例制備復合改性瀝青，BF（6 mm，4%）中6 mm指纖維長度，4%指纖維摻量；摻配方案見表4。

3路用性能

3. 1配合比設計

本文選取OGFC-13混合料開展設計，其中粗骨料選用規格分別為10～15 mm、5～10 mm、3～5 mm的玄武巖碎石，細骨料為石灰巖機制砂，粒徑為0～3 mm，填料為礦粉，由石灰巖磨細制得，粗細骨料及礦粉相關參數技術指標試驗結果均滿足JTG F40—2004要求，礦料級配設計結果見表5。

《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F20—2004）中規定瀝青混合料配合比設計過程中油石比的間隔為±0.5，為精細化設計，在經驗最佳油石比的基礎上油石比的間隔為±0.3。在高粘劑與改性瀝青摻比為6?94的基礎上，開展不同纖維規格及摻量的瀝青混合料析漏損失、肯特堡飛散及馬歇爾試驗，其中纖維摻量分別為0.3%、0.4%（占瀝青混合料質量）。析漏、飛散試驗結果分別見圖1、圖2；馬歇爾試驗結果見表6。

3. 2高溫穩定性

夏季高溫天氣的增多，車流量及車輛軸載的增加，瀝青路面高溫抗車轍性能指標越來越重要。高溫環境下，瀝青路面在車輛軸載，尤其重軸載作用下在輪跡帶上極易發生永久性塑性變形而出現車轍病害[5-6]。本文在高粘劑與改性瀝青摻比為6?94的基礎上，選用室內車轍試驗來分析纖維在不同長度、不同摻量下OGFC-13混合料的高溫穩定性能，試驗結果見圖3。

由圖3可知，高粘劑、纖維的摻入均能提高混合料的高溫穩定性能；在纖維摻量相同的前提下，纖維長度為9 mm時，瀝青混合料高溫抗車輛軸載塑性變形的能力最優，在纖維長度相同的前提下，纖維摻量為0.3%時，瀝青混合料高溫抗車輛軸載塑性變形的能力最優。究其原因，高粘劑可以提高瀝青黏度，改善礦料之間的粘接性能，提高瀝青路面高溫環境下抗車輛軸載塑性變形；纖維成束狀分散在瀝青混合料當中能夠對瀝青起到穩定、吸附的作用而進一步改善瀝青路面的高溫穩定性能。

3. 3低溫抗裂性

OGFC-13開級配瀝青混合料的設計空隙率為18%～25%，冬季寒冷季節，雨雪易填充到瀝青路面孔隙當中，當氣溫低于0℃時，孔隙中的雨雪會因結冰而發生膨脹，當膨脹應力大于混合料之間的允許拉應力時，瀝青路面就會發生開裂[7-8]。本文在高粘劑與改性瀝青摻比為6?94的基礎上，選用-10℃小梁彎曲試驗來評價纖維在不同長度、不同摻量下混合料低溫抗開裂能力，彎曲破壞試驗結果見圖4。

由圖4可知，高粘劑、纖維的摻入均能提高混合料的低溫抗開裂性能；纖維摻量相同，規格長度為12 mm時低溫抗開裂性能最優；纖維長度相同，摻量

為0.3%時低溫抗開裂性能最優。究其原因，高粘劑的摻入提高了改性瀝青的低溫黏度，低溫環境下瀝青混合料的脆性降低、韌性增強；纖維三維亂相分散在混合料當中能夠起到加筋、搭橋的作用而進一步增強瀝青路面的整體低溫抗開裂能力。

3. 4水穩定性

由于OGFC-13開級配瀝青路面內部孔隙較大，骨料之間的瀝青會長期受到空氣、雨水沖刷及光照等因素的作用而老化，其性能會衰退，尤其瀝青與礦料之間的粘附能力會衰減嚴重，導致瀝青膠漿在車輛輪胎揉搓及雨水沖刷作用下極易剝落[9-10]。本文在高粘劑與改性瀝青摻比為6?94的基礎上，選用浸水馬歇爾、凍融劈裂試驗來評價纖維在不同長度、不同摻量下混合料的抗水損害能力，殘留穩定度及殘留強度比試驗結果分別見圖5、圖6。

由圖5、圖6可知，高粘劑、纖維的摻入均能提高混合料的水穩定性能；纖維摻量相同，規格長度為9 mm時水穩定性能最優；纖維長度相同，摻量為0.3%時浸水馬歇爾試驗結果較優，纖維長度相同，摻量為0.4%時凍融劈裂試驗結果較優，但較纖維摻量為0.3%的增幅不大；綜合考慮，SBS+LT-HVA+BF（9 mm，0.3%）OGFC—13水穩定性能較優。

4結語

（1）高粘劑、玄武巖纖維2種外摻劑的摻入，OG?FC-13混合料抗析漏飛散能力、高溫抗車轍、低溫抗開裂及抗水損害能力均得到了改善；

（2）高粘劑的摻入能夠增強瀝青的粘韌性，玄武巖纖維能夠在瀝青混合料中呈現三維亂相束狀分散，具有吸附、穩定瀝青及加筋、搭橋骨料的作用；

SBS＋LT-HVA＋BF（9 mm，3%）OGFC-13瀝青混合料高溫性能及水穩定性能最優，SBS+LT-HVA+BF（12 mm，0.3%）OGFC-13瀝青混合料低溫環境下抗裂縫出現的能力最優。

【參考文獻】

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