鄭曉光，張 瑜

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，上海200092)

目前，城市道路路面多采用密實(shí)、不透水材料鋪筑，雨天路表大量積水，嚴(yán)重影響車輛和行人的安全性與舒適性，而排水性瀝青路面可以迅速排除路表積水，防止雨天駕駛易產(chǎn)生的飛濺、眩光、水漂等現(xiàn)象，提高雨天行車的安全性［1-2］。同時(shí)，排水性瀝青路面還可以有效降低交通噪音，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，提高人們出行的舒適性。為了保證排水性瀝青路面優(yōu)良的功能和良好的路用性能，需采用高黏度改性瀝青，這樣提高材料的施工黏度，增加了施工難度，較普通瀝青路面，排水性瀝青路面施工溫度高，而且排水性瀝青路面具有20%的空隙率，這導(dǎo)致混合料施工過程中溫度下降過快，對(duì)施工環(huán)境溫度要求苛刻，低溫難以施工;同時(shí)排水性瀝青路面施工溫度高，能耗大，不符合我國當(dāng)前倡導(dǎo)的綠色生態(tài)的建設(shè)理念。這些問題在一定程度上阻礙了排水性瀝青路面的推廣與發(fā)展［1］。

針對(duì)排水性瀝青路面，在保證路面工程質(zhì)量的前提下，需要降低瀝青黏度，減小施工難度，保證低溫施工，降低排放。瀝青混合料溫拌劑是實(shí)現(xiàn)瀝青混合料在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行拌和施工的特殊添加劑。

溫拌劑在AC瀝青路面與SMA瀝青路面都有應(yīng)用［3-4］，但是在排水性瀝青路面中應(yīng)用較少，溫拌劑降溫效果、最佳施工溫度及對(duì)混合料性能的影響缺乏全面研究，而且排水性瀝青路面采用高黏度改性瀝青［5］，集料級(jí)配與其他混合料不同，所以難以借鑒其他類型材料的研究成果。筆者通過一系列的試驗(yàn)研究不同類型溫拌劑對(duì)排水性瀝青混合料施工壓實(shí)特性和路用性能的影響。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料的選擇

粗集料選用堅(jiān)硬的輝綠巖，細(xì)集料選用潔凈機(jī)制砂，集料級(jí)配采用 OGFC-13級(jí)配，設(shè)計(jì)級(jí)配見表1;瀝青結(jié)合料采用高黏度改性瀝青，瀝青用量為4.9%(油石比);溫拌劑選用目前應(yīng)用較多的兩類代表產(chǎn)品:表面活性類溫拌劑A，用量為瀝青質(zhì)量的10%;石蠟降黏劑類溫拌劑B，用量為瀝青質(zhì)量的3%。

表1 排水性瀝青混合料的設(shè)計(jì)級(jí)配Table 1 Design grade of porous asphalt mixture

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 擊實(shí)試驗(yàn)方法

在不同的溫度下拌制排水性瀝青混合料［6］，其中熱拌排水性瀝青混合料的拌制溫度分別為175，165，155，145℃;溫拌排水瀝青混合料A(摻溫拌劑A)及溫拌排水瀝青混合料B(摻溫拌劑B)的拌制溫度分別為165，155，145，135，125 ℃。通過馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，測(cè)定排水性瀝青混合料的體積指標(biāo)，評(píng)價(jià)不同溫拌劑對(duì)排水性瀝青混合料壓實(shí)特性的影響，確定溫拌排水性瀝青混合料的最佳施工溫度，馬歇爾擊實(shí)成型試驗(yàn)按照J(rèn)TG E 20—2011，T 0702—2011進(jìn)行。

1.2.2 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)方法

在最佳施工溫度下成型排水性瀝青混合料車轍試件。通過高溫車轍試驗(yàn)來分析不同類型溫拌劑對(duì)排水性瀝青混合料抗車轍能力的影響，車轍試驗(yàn)按照J(rèn)TG E 20—2011，T 0719—2011進(jìn)行。

1.2.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)方法

在最佳施工溫度下成型排水性瀝青混合料馬歇爾試件。通過凍融劈裂試驗(yàn)來評(píng)價(jià)不同類型溫拌劑對(duì)瀝青混合料抗水損害能力的影響，凍融劈裂試驗(yàn)按照J(rèn)TG E 20—2011，T 0729—2000進(jìn)行。

1.2.4 低溫彎曲試驗(yàn)方法

在最佳施工溫度下成型排水性瀝青混合料車轍試件，然后將其切割成瀝青混合料梁(尺寸為250 mm×30 mm×35 mm，跨徑為200 mm)，采用應(yīng)變控制，在－10℃條件下進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，測(cè)定溫拌排水性瀝青混合料破壞應(yīng)變，評(píng)價(jià)不同溫拌劑對(duì)瀝青混合料低溫抗裂性能的影響。低溫彎曲試驗(yàn)按照J(rèn)TG E20－2011，T 0715－2011進(jìn)行。

2 試驗(yàn)結(jié)果與試驗(yàn)分析

2.1 擊實(shí)試驗(yàn)

瀝青混合料的壓實(shí)性能好壞主要由在試驗(yàn)溫度下通過壓實(shí)作用能否達(dá)到設(shè)計(jì)空隙率來判斷。排水性瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率按照20%控制。由于排水性瀝青混合料材料設(shè)計(jì)采用馬歇爾方法，所以擊實(shí)試驗(yàn)采用馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)，不同溫度下排水性瀝青混合料的空隙率見圖1。

圖1 不同溫度下排水性瀝青混合料的空隙率Fig.1 Air void of porous asphalt mixture at different temperatures

由圖1可以看出，在滿足設(shè)計(jì)空隙率前提下，熱拌排水性瀝青混合料最佳拌和溫度為170℃左右。而不同的溫拌排水性瀝青混合料最佳拌和溫度不同，溫拌排水性瀝青混合料A，最佳拌和溫度為140℃左右;溫拌排水性瀝青混合料B，最佳拌和溫度為155℃左右。即，相對(duì)于熱拌排水性瀝青混合料，溫拌劑A可以降低拌和溫度30℃左右，溫拌劑B可以降低拌和溫度15℃左右?？梢姡瑴匕鑴〢對(duì)排水性瀝青混合料降溫作用大于溫拌劑B。

按照最佳拌和溫度拌制排水性瀝青混合料，成型馬歇爾試件，進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)與肯塔堡飛散試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2?？梢?，都滿足規(guī)范［7］要求。

表2 排水性瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results for Marshall test of porous asphalt mixture

2.2 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)

車轍試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results for high temperature stability test

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行一維方差分析和均值比較。一維方差分析中，預(yù)設(shè)顯著性水平α=0.05，以“動(dòng)穩(wěn)定度”作為響應(yīng)變量;以“溫拌劑類型”作為影響因素。車轍試驗(yàn)方差分析結(jié)果見表4。

表4 方差分析結(jié)果Table 4 Results for analysis of variance

表4表明，“溫拌劑類型”因素檢驗(yàn)的顯著性概率P值為5.14E－7，小于預(yù)設(shè)的顯著性水平0.05。由此判定:“溫拌劑類型”對(duì)“動(dòng)穩(wěn)定度”具有顯著性影響［6］。

對(duì)因素“溫拌劑類型”的3個(gè)水平進(jìn)行相應(yīng)均值比較，分析3水平間均值差異的顯著性。預(yù)設(shè)顯著性水平α=0.05，對(duì)比結(jié)果見表5。

表5 3水平間動(dòng)穩(wěn)定度均值比較Table 5 Results of three comparisons of means

均值比較結(jié)果表明，熱拌排水性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度與溫拌排水性瀝青混合料A的動(dòng)穩(wěn)定度沒有顯著差異，而與溫拌排水性瀝青混合料B的動(dòng)穩(wěn)定度差異顯著;同時(shí)，溫拌排水性瀝青混合料A的動(dòng)穩(wěn)定度與溫拌排水性瀝青混合料B有顯著差異。由此可以判定:相對(duì)于熱拌排水性瀝青混合料，溫拌排水性瀝青混合料A抗車轍能力沒有顯著變化，而溫拌排水性瀝青混合料B抗車轍能力明顯增強(qiáng)［6］。

2.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

凍融劈裂強(qiáng)度比TSR=R2/R1，凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 水穩(wěn)性和－10℃時(shí)低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Results of split test and bending test at －10℃

試驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于熱拌排水性瀝青混合料，溫拌排水性瀝青混合料A的TSR略有提高，變化不大;而溫拌排水性瀝青混合料B的TSR有所降低。由此判斷，溫拌劑A可以一定程度地提高排水性瀝青混合料的水穩(wěn)定性，而溫拌劑B卻降低排水性瀝青混合料的水穩(wěn)定性，增大水損害的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 低溫彎曲試驗(yàn)

低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果見表6。對(duì)低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行一維方差分析。一維方差分析中，預(yù)設(shè)顯著性水平α=0.05，以“低溫破壞應(yīng)變”作為響應(yīng)變量;以“溫拌劑類型”作為影響因素，方差分析結(jié)果見表7。

表7 一維方差分析計(jì)算結(jié)果Table 7 Results for one-way analysis of variance

表7表明，“溫拌劑類型”因素檢驗(yàn)的顯著性概率P值為6.49E－4，小于預(yù)設(shè)的顯著性水平0.05。由此確定［6］:“溫拌劑類型”對(duì)“低溫破壞應(yīng)變”具有顯著性影響。

對(duì)因素“溫拌劑類型”的3個(gè)水平進(jìn)行相應(yīng)均值比較，分析3個(gè)水平間均值差異的顯著性。預(yù)設(shè)顯著性水平α=0.05，結(jié)果見表8。

表8 多水平間均值比較Table 8 Results of multiple comparisons of means

表8表明:

1)熱拌排水性瀝青混合料的低溫破壞應(yīng)變與溫拌排水性瀝青混合料A的低溫破壞應(yīng)變沒有顯著差異，而與溫拌排水性瀝青混合料B的低溫破壞應(yīng)變有顯著差異。

2)溫拌排水性瀝青混合料A的低溫破壞應(yīng)變與溫拌排水性瀝青混合料B有顯著差異。由此可以判定［6］:溫拌劑A對(duì)溫拌排水性瀝青混合料低溫抗裂性沒有顯著影響，而溫拌劑B可顯著降低溫拌排水性瀝青混合料的低溫抗裂性。

3 結(jié)語

1)通過馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，溫拌劑可以顯著降低排水性瀝青混合料施工拌和溫度，不同的溫拌劑降溫幅度不同，使用溫拌劑A，混合料施工拌和溫度可以降低30℃左右，而使用溫拌劑B，混合料施工拌和溫度可以降低15℃左右。從降溫效果而言，溫拌劑A優(yōu)于溫拌劑B。

2)不同類型溫拌劑對(duì)排水性瀝青混合料性能影響不同，不同類型溫拌劑適用條件也不相同。溫拌劑A對(duì)排水性瀝青混合料路用性能沒有顯著影響，可以直接應(yīng)用到排水性瀝青路面中;而溫拌劑B雖然提高了排水性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，但卻降低了水穩(wěn)定性與低溫抗裂性，需要通過其他手段提高混合料的水穩(wěn)定性與低溫抗裂性，或者用于高溫少雨地區(qū)。

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