大孔隙高分子聚合物混合料路用性能研究★

巴学亮 许 鹰 何建彬 刘思铨

(1.北京建筑大学土木交通工程学院，北京 100044；2.北京市城市交通基础设施建设工程技术研究中心，北京 100044； 3.首都世界城市顺畅交通协同创新中心，北京 100044)

0 引言

OGFC沥青混合料路面因其良好的防滑、降噪、排水性能成为“海绵城市”构建中重要的一部分，然而，这种路面形式所采用的高粘沥青在使用时需要较高的温度，路面铺筑过程中会产生有害性烟雾，又成为节能减排的矛盾体。

近年来，为响应节能减排的需要，高分子聚合物胶结剂开始应用于路面铺装。国外自20世纪90年代开始将其作为道路路面抢修材料进行研究[1-4]，我国则于2000年才开始将其用于道路研究。王火明、李汝凯等[5-7]研究了单一粒径多孔隙高分子聚合物类混合料的胶粘剂用量，以及强度和路用性能，提出了其强度形成机理。目前该类混合料主要用于公园、小区、商务区广场和人行道等交通压力比较低的道面铺装。对于正常的行车道路上，其性能尚缺乏研究。鉴于此，本文将针对大孔隙高分子聚合物混合料的路用性能展开研究。

1 原材料

高分子聚合物胶粘剂：单组分型胶粘剂，性能指标见表1。

沥青：高粘沥青，各项指标符合规范要求。

集料：4.75 mm以上粗集料为玄武岩，4.75 mm以下细集料为石灰岩，颗粒均匀，针片状颗粒含量少，硬度高。

表1 高分子聚合物胶粘剂性能指标

2 配合比设计

2.1 级配设计

级配参照OGFC—13沥青混合料级配设计区间进行设计，见表2，目标空隙率为20%。

2.2 大孔隙高分子聚合物混合料设计

由于目前对高分子聚合物混合料研究较少，没有规定的设计方法，参照JTG E20—2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程，通过以性能平衡为主兼顾目标空隙率的方法设计大孔隙高分子聚合物混合料。需要测定的指标包括空隙率、标准飞散损失和摩擦系数，见图1～图3。

表2 级配组成

2.3 OGFC沥青混合料设计

采用上述级配，参照现行规范预估油石比，并以该值为中心，以±0.3%为级差，取5个油石比拌合沥青混合料，进行谢伦堡析漏试验和肯塔堡飞散试验，结果见图4，图5。

2.4 最佳胶结剂用量确定

1)大孔隙高分子聚合物混合料。以标准飞散损失变化中的拐点5%和BPN>60分别作为最佳胶粘剂用量取值的上下限，以设计级配的目标空隙率20.4%所对应的胶粘剂用量5.9%作为最佳胶粘剂用量。

2)OGFC沥青混合料。根据析漏试验和飞散试验曲线拐点对应的油石比约为4.8%～5.0%，取其中间值4.9%作为最佳油石比。

3 路用性能

本文从高温、低温、抗滑和水稳四个方面对最佳胶粘剂用量下的两种混合料的路用性能进行了研究。采用高温车辙试验来评价混合料的高温稳定性，试件尺寸为300 mm×300 mm×50 mm，试验温度为60 ℃；采用-10 ℃下的低温小梁弯曲试验来评价混合料的低温抗裂性，试件采用轮碾法成型的车辙板切制，尺寸为250 mm×30 mm×35 mm，试验加载速率为50 mm/min；采用摆式摩擦仪对混合料的抗滑性能进行测试，以BPN值作为抗滑性能的评价指标；采用浸水马歇尔试验和浸水飞散试验来评价混合料的水稳定性见图6～图9。各项性能状况如表3所示。

表3 混合料路用性能

测试表明，大孔隙高分子聚合物混合料的高、低温性能明显优于OGFC沥青混合料；大孔隙高分子聚合物混合料抗滑性能稍低于OGFC沥青混合料，但相差不大；以浸水残留稳定度和浸水飞散损失评价OGFC沥青混合料水稳定性均较差。以浸水残留稳定度评价大孔隙高分子聚合物混合料，其水稳定性较差。而以浸水飞散损失评价大孔隙高分子聚合物混合料水稳定性却非常优异，但此时混合料强度已明显降低很多，如图10所示，因此以浸水飞散损失来评价大孔隙高分子聚合物混合料水稳定性不能反映真实情况。

4 结论

本文对大孔隙高分子聚合物混合料的路用性能进行了研究，通过对两种混合料路用性能的对比，得出以下主要结论：

1)大孔隙高分子聚合物混合料的高、低温性能优异，明显高于同级配的OGFC沥青混合料；2)大孔隙高分子聚合物混合料抗滑性能稍低于OGFC沥青混合料，但相差不大；3)以浸水残留稳定度评价大孔隙高分子聚合物混合料的水稳定性，结果表明水稳定性较差；4)以浸水飞散损失评价大孔隙高分子聚合物混合料的水稳定性，结果表明水稳定性优异。但此时混合料强度已明显降低，因此以浸水飞散损失评价大孔隙高分子聚合物混合料的水稳定性不符合实际情况。

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