排水性沥青混合料的抗车辙能力与敏感性分析

沈晓青 李海兵

摘 要：将排水性沥青混合料运用在沥青路面，不仅能快速排除表层积水、降低行车噪音，还具有抗车辙能力强等特点。文章结合我国排水性沥青混合料，对抗车辙能力以及敏感性进行了简单的探讨。

关键词：排水沥青；混合料；抗车辙能力；敏感性

排水性沥青混合料路面是指运用空隙率较大的级配混合料铺筑的路面。因为沥青混合料中粗料较多，表面粗糙、空隙率大，所以该类路面能有效降低滑溜，具有雨天不积水、提升行车识别能力、降低行车噪音等优点。本文通过使用APA沥青路面分析仪对SMA沥青马蹄脂碎石与DA排水性混合料进行重载条件与标准条件车载分析，利用车辙深度对DA混合料加载水平、抗车辙能力、加载次数以及敏感性进行了分析，进而识别混合料用于排水性沥青道路的合理性，为道路使用排水性沥青混合料提供依据。

1 排水性沥青混合料试验

1.1 试验材料与试验方案。在此次试验中，共使用了9种材料。9种沥青材料的针入度、剪切黏度、软化点满足规范要求，所用集料分别是5-10毫米辉绿岩、10-15毫米辉绿岩、0-5毫米的石灰岩，磨细的石灰岩矿粉是它的主要填料，各档矿粉与集料满足技术指标以及施工规范要求。

在试验方案中，使用的是APA对抗车辙能力进行分析，试件的尺寸为：高75毫米、直径150毫米，使用压实旋转仪确保沥青混合料成型，而标准试件的压实程度则参照NCAT取值，为了明确成型对混合料抗车辙能力构成的影响，可以选用100次与75次的压实次数进行对比。在APA车辙试验中，它的加载水平为445N，温度为60度，加载次数达到8000次，另外也可以选用890N、次数为24000次进行模拟与对比。当混合料的抗车辙评价指标使用8000次时，抗车辙能力满足施工标准以及要求。以此类推，如果使用3个平行的试件对其APA试验，就会得到3个深度测试值，然后再取平均值；如果某个试件深度测试值和平均值之间的偏差大于30%时，必须剔除该值，另外求得平均值；如果出现2个试件测试值和平均值差距超过30%，那么这组数据无效。

1.2 沥青组成影响。当试验温度60度，加载次数与水平分别为8000次、445N时，不同材料的DA混合料测试结果也会不同。从试验结果可知，虽然使用了SBS沥青改性、高模量、高黏度沥青，混合料车辙深度依然会大于4毫米，所以不能满足AASHTO TP63-03要求。同时，我们也可以看出混合料的抗车辙深度和零剪切的关系非同一般，在零剪切黏度上升的情况下，DA车辙深度也会随之降低。在这期间，沥青胶结最主要的作用是保障DA骨架孔隙的稳定性。所以在混合料中，通常使用的是黏度较高的沥青混合料。为了确保DA混合料深度低于4毫米，剪切黏度必须大于70000Pa.s。

当集料比例相对较高时，由于集料缺乏黏结点，黏结作用会被弱化，由于DA混合料的整体性结构不佳，所以抗车辙能力也会随之受到影响。从这个角度来看：DA混合料的空隙率最好设计在20%左右，为了确保DA混合料空隙率，对于矿质混合料的级配，通过率必须大于16%。

1.3 试验条件影响。在不同的条件下，混合料的车辙深度结果也会不同。在温度60度，加载次数8000次时，加载水平从445N变成675N时，混合料的车辙深度就会增加1倍；当加载次数从8000次上升到24000次时，车辙深度一般会随之增加。在其他条件不变，温度从60度上升到70度时，混合料车辙深度也会增加1倍。当温度60度，加载水平是445N时，次数为8000次，压实次数从50次上升到75次、100次时，空隙率就会从20.3%下降成19.6%、19.2%，车辙深度也会由3.73毫米下降成2.30毫米、2.19毫米。这也说明了混合料在到达一定的密实性后，如果继续施加次数，就会影响混合料空隙率以及车辙深度。从DA混合料的角度来看，使用75次的压实次数最为合理。

2 排水性沥青混合料现状与试验方法

2.1 排水性沥青混合料研究现状。在欧洲，排水性沥青混合料又被称为多孔性与排水性沥青混合料，在美国，它被简称为OGFC，对于日本，公路建设通常不需要排水设施，而是通过自然渗透的方式，让雨水渗透到地基和路面，所以又被称为透水性路面。

在粗集料应用中，粗集料的最大粒径和排水路面有很大关系，在美国，OGFC的面层厚度一般在20-25毫米之间，所以粗集料的最大粒径在10毫米左右。对于欧洲的排水路面，由于路面较厚，所以粗集料粒径控制在10到20毫米之间。日本排水路面厚度高达40到50毫米，最大粒径在13到20毫米之间。针对粗集料质量标准，除了要整合抗车辙能力与抗滑性能，欧洲与美国声明不能使用易磨光、纯石灰岩的集料。

细集料则是0.075到2.36毫米的集料，在2.36毫米的通过率中，欧洲将最大范围定为30%，实际上在15%左右；美国规定的界限相对狭小，在5%到15%之间；日本的沥青路面最初规定为8%到25%，为了让其拥有充足的空隙率，一般取15%。一般情况下，细集料用量不多，在排水性填料中，欧美通常使用水泥或者消石灰，如果加入适量消石灰，不仅能避免沥青由集料引发的剥落，还能延缓老化。针对这点，日本建设方强烈要求将石灰岩矿粉作为填料，或者利用水泥与消石灰进行代替。

在沥青胶结料应用中，早在上个世纪八十年代，欧洲就开始应用直馏沥青，只是其耐久性不够。针对耐久性不足的特点，国内外通过加大沥青对于集料的握裹力，避免沥青流淌，现已使用SBS、PE、EVA等一系列改性沥青，或者纤维等稳定剂进行改进。在很长一段时间，美国使用直馏沥青，受其他国家的路面研究影响，尤其是美国应用废气轮胎以来，越来越的人开始应用改性沥青。

在空隙率研究中，欧洲的排水路面最初是15%，为了保障排水功能，避免孔隙堵塞造成的不良影响，通常将设计的空隙率控制在20%左右。在美国的路面施工中，由于水性粒径不大，在抗滑性能为主的情况下，微小的堵塞根本不会对抗滑性能构成影响，所以空隙率在15%之上。对于欧洲、日本，为了让噪音控制与排水效果更加有效，空隙率从15%上升为20%。

2.2 排水性混合料试验方式。在排水性沥青混合料抗车辙能力和敏感性分析中，混合料配合比的试验项目主要包括：测定空隙率、损失试验、渗水性、透水性、车辙试验、析漏试验等。其中，部分试验和SM规定的方法一致，排水性沥青空隙率是最主要的控制指标。在混合料设计中，吸音特性与透水性与空隙率有很大的联系，所以必须掌握配合比中的空隙率。

3 结语

从公路施工情况来看，排水性路面因其良好的排水性、高效的降音效果，已经广泛应用于环保工作中。但是，我们也应该看到，受各种因素影响，抗车辙能力与敏感性依然存在很多问题。因此，在实际工作中，必须整合实际情况，从根本上为排水性路面提供更加宽广的条件。

参考文献

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