排水性沥青混合料水稳定性研究

摘要：排水性沥青路面具有优良的排水性能，本文通过调整排水性沥青混合料的空隙率和沥青种类，研究了其因素变化对其水稳定性的影响，研究中，采用了常规的浸水马歇尔试验和飞散试验进行对比验证。试验结果表明，但随排水性混合料空隙率的增大，其抗水损害的能力在减小。采用两种沥青类型时，SBS纤维改性沥青混合料具有良好的水稳定性。

关键词：道路工程；排水性沥青混合料；水稳定性；飞散试验

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：

排水性沥青路面的发明是二十世纪沥青路面从使用型路面向功能型路面转化的重要标志，路面的设计不再只考虑使用的强度、耐久性要求，还必须以路面使用者的安全性、舒适性以及对周围环境的影响作为首要的考虑因素。排水性沥青路面能将流入路面的雨水通过其结构内部的连通空隙及时排除，铺筑的主要目的是为提高驾乘人员的安全性和舒适性。

排水性沥青路面最重要的特性是大空隙。由于具有互通的空隙结构，空隙率达巧25%左右，铺筑厚度为4-5cm的路面结构存在着大量有效空隙，雨水降落到路面后可以迅速下渗进入到排水性路面结构层内的空隙中然后通过横向方式排出路面范围，因此雨天路面表面不积水。由于排水性沥青路面的特性及功能要求，为了达到其目的，对其沥青进行改性是必要的。

在利用改性剂进行改性沥青时，与高粘度改性沥青比较，改性沥青无论从结合料的性能还是从混合料的性能上都与后者有一定的差距，本文借鉴SMA的级配设计经验，给混合料中添加了一定比例的纤维，以提高沥青含量，增加矿料表面沥青膜的厚度。同时本文改性排水沥青混合料的水稳定性能进行了验证。

1改性沥青混合料的制备

1.1 原材料要求

用于排水性沥青混合料的粗细集料和矿粉质量应满足现行规范的相关规定，对粗集料的要求应具有良好的颗粒形状，质量均匀、洁净、干燥、无风化、无杂质，并且有足够的强度、耐磨耗性、抗冻性、耐腐蚀性、抗冲击性、耐磨光性、抗破碎性以及与沥青的良好粘附性

采用纤维等外加剂等材料也应符合相关技术要求。沥青粘结材料采用两种改性沥青SBS改性剂和TPS改性剂，该沥青具有高粘性和高粘附性特点，增强粘结料与集料的粘结力，防止表面骨料在车轮荷载作用下飞散。同时为了满足路面高温、低温性能要求，改性沥青也满足高软化点(大于80℃)和低脆点(小于-20℃)要求。

同粗集料相比，细集料比表面积大，可以吸附更多的沥青，因此在沥青混合料中起着填隙、传荷和胶结三个方面的作用，其中填隙和胶结作用更明显，也更为重要。沥青混合料对细集料的基本要求是洁净、干燥、无风化。

1.2 级配设计

橡胶沥青的级配选择为SMA-13,采用中值级配。级配设计时，为了保证级配设计良好，其矿料全部采取经水洗烘干后的单一粒径集料配制而成.

1.3 试验方案

在确定了排水性沥青混合料的合理设计级配后，通过调正2.36mm和4.75mm粒径集料的通过率，调整其空隙率，研究空隙率变化和沥青种类变化对排水性沥青混合料的水稳定性影响。

表面松散、坑槽病害是排水性沥青混合料最主要和最严重的破坏形式，因此抗松散能力是评价排水性沥青混合料的重要方面。排水性沥青混合料的抗松散能力，直接影响排水性沥青混合料的使用效果和使用寿命。不同空隙、不同沥青品种混合料的飞散试验结果，可以给路面设计提供基础数据，同时可以对排水性沥青混合料的表面松散、坑槽的出现和破坏程度进行合理的预估。

2 排水性沥青混合料的水稳定性分析

2.1 常规浸水马歇尔试验

混合料的水稳定性采用浸水马歇尔试验来进行评价。采用残留稳定度MS指标来评价水稳定性，MS0代表浸水30min后的稳定度值，MS1代表浸水48h后的稳定度值；后者采用冻融劈裂强度比TSR指标评价水稳定性。

图1 不同空隙率的残留稳定度比图2 不同沥青种类的残留稳定度比

试验数据表明排水性沥青混合料混合料的马歇尔残留稳定度随空隙率增大而减小，且减小的程度有加剧的趋势。由于其混合料的配合比设计是以沥青135℃运动粘度确定沥青膜的厚度继而根据矿料比表面积确定最佳油石比的，因此沥青的高温粘度、细集料的用量和级配对最佳油石比均有影响，在级配相同的情况下，油石比小的排水性混合料空隙率和连通空隙率均大。混合料的细集料含量越少，油石比越小，因此，尽管三种级配的沥青膜厚度设计相同，但随空隙率增大，混合料中的沥青玛蹄脂质量在减小，因此其抗水损害的能力在减小，残留稳定度也在不断降低。在混合料的玛蹄脂质量降低到一定数量时，混合料的强度将完全由矿料的骨架结果提供，此时混合料的抗剪强度降低到最小，残留稳定度也达到最低。

通过SBS纤维改性沥青和TPS改性沥青的排水性沥青混合料的残留稳定度试验可知。由于两种沥青高温性能都很优越且混合料中沥青膜厚度较厚，它们的残留稳定度均很高，可以达到90%以上，具有优越的抗水损性能。从图中可以看到，由于SBS纤维改性沥青混合料的最佳油石比大，其残留稳定度值更高一些。

2.1 飞散试验

通过该试验可以分析由于沥青用量或粘性不足,在交通荷载作用下,路面表面集料脱落而散失的程度，通过质量的损失率对其水稳定性进行进行评价。

图3不同空隙率的质量损失率图4 不同沥青种类的质量损失率

随着空隙率增加，排水性混合料质量损失率增加幅度加大，这是由于随着空隙率增大，沥青玛蹄脂质量迅速减少，矿料与矿料间的粘结力因而下降很快。从表中看到，尽管SBS纤维改性沥青队混合料的飞散质量损失随着空隙率增大而增大，但在试验范围内，三种混合料的飞散质量损失率都很小。这是由于沥青的高粘度特性和混合料高用油量使混合料的矿料颗粒间粘结能力非常大，因此在飞散试验过程中矿料颗粒具有很高的抵抗撞击的能力而不易分离。

SBS纤维改性沥青混合料的质量损失率比TPS沥青混合料小，说明:一方面前者沥青用量比后者大，在相同的矿料级配中可以给混合料提供更多的玛蹄脂用于矿料颗粒抵抗外力的破坏;另一方面，纤维改性沥青中，纤维以一种乱向模式在沥青中杂乱的分布着，它对沥青和SBS改性剂起到缠绕的作用，同时又可以缠绕在微小的矿料颗粒表面，使沥青玛蹄脂的粘结性更大。因此在以上两方面的作用和影响下，SBS纤维改性沥青混合料表现出更为优良的抗外力冲击的能力

3 结论

本章通过对SBS改性沥青的性能差异，纤维改性沥青PA混合料的路用性能分析，比较其与TPS高粘度

得到以下结论:

通过变化排水性混合料的空隙率和变化两种改性剂进行各项混合料性能试验，结果显示，随着排水性混合料空隙率的增加，其连通空隙率增大，排水性能提高。排水性混合料马歇尔残留稳定度随空隙率增大而减小，且减小的程度有加剧的趋势；空隙率增加时飞散试验质量损失率增加。

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