摘 要：

为了有效解决城市热岛和内涝问题，配制了一种 PAC-13 透水沥青混合料，并利用消石灰和木质纤维对其进行改性试验。结果表明：PAC-13 透水沥青混合料的最佳油石比为 4.5%，在基本配合比下，空隙率可达 25%，连通空隙率可达 18.9%；随着消石灰掺量增大，PAC-13 透水沥青混合料各项性能逐渐得到优化，消石灰对冻融劈裂强度比（水稳定性能）的改善效果最好，消石灰替代率每增加 1%，冻融劈裂强度比将提升约 2%；木质纤维对 PAC-13 透水沥青混合料也有一定的改良作用，但效果不及消石灰，木质纤维掺量不宜过高，当掺量过高时，需要根据析漏损失和飞散损失重新确定沥青混合料的最佳油石比。

关键词: PAC-13 透水沥青混合料；最佳油石比；空隙率；消石灰；木质纤维

0 引言

随着城镇化进程的不断深入，城市硬化道路面积也在逐渐增加，不透水路面的大量增加带来了城市热岛和内涝问题，有必要研究一种具有高空隙结构的路面结构来解决此类问题［1-2］沥青网sinoasphalt.com。透水沥青混合料是近年来最新发展起来的一种路面结构，具有优异的透水性能和吸声降噪性能，可以在最大程度上管理和减少降雨径流，恢复地下水位，从而改善城市生态环境［3-4］。沥青混合料的质量决定着其使用性能，而级配是影响沥青混合料的主要因素之一，在较优级配基础上，利用其他外掺料对透水沥青混合料进行改良，可以进一步提升透水沥青混合料的性能，使其满足在复杂环境下的耐久性［5-6］。利用高黏 SBS 改性沥青、集料和矿粉配制一种 PAC-13 级配透水沥青混合料［7-8］，并利用消石灰和木质纤维对其进行改良试验。

1 试验概况

1.1原材料

（1） 沥 青：高 黏 SBS 改 性 沥 青，25 ℃ 针 入度 为 45（0.1 mm）， 软 化 度 为 86.6 ℃，15 ℃ 延度为 80.5 cm，5 ℃延度为 33 cm，60 ℃动黏度为2 5698 Pa·s。（2）集料：连续级配碎石和石屑，表面干燥、清洁，粒径大小为 0.075 ～ 16 mm。（3）矿粉：石灰岩质矿粉，白色，无团粒结块，表观相对密度为 2.72，粒径为 0 ～ 0.3 mm，<0.075 mm 颗粒含量为 75.5%。（4）消石灰：有效 CaO+MgO 含量为 68%，无团粒结块，粒径 0 ～ 0.6 mm，<0.075 mm颗粒含量为 85.3%。（5）纤维：木质纤维，灰色，长度为 4 mm，含水率为 0.85%，松密度为 315 g/L，吸油率为纤维自身质量的 6 倍。

1.2试验方案

以细粒式 PAC-13 级配透水沥青为研究对象，2.36 mm 通过率为 19%，目标孔隙率为 18% ～ 25%，确定该类型沥青混合料的矿料级配和最佳油石比，然后在最佳油石比下，分别采用 1%、2% 和 3% 消石灰（取代矿粉量）和 0.3%、0.5% 和 0.7% 木质纤维（混合料质量占比）对 PAC-13 透水沥青混合料进行改性试验。

2 PAC-13 配合比试验

《透水沥青路面技术规程》（CJJ/T190—2012）中关于 PAC-13 透水混凝土中对于矿料级配的规定，初定透水沥青混合料的目标空隙率为 18% ～ 25%，2.36 mm 的通过率为 19%，得到 PAC-13 矿料级配，见表 1。

对 3.5%、4.0%、4.5%、5.0% 和 5.5% 五个油石比下的 PAC-13 透水沥青混合料进行析漏试验和飞散试验，结果见图 1。

从图 1 可知，随着油石比的增大，沥青混合料的析漏损失逐渐增大，而飞散损失逐渐减小；当油石比为 3.5% ～ 4.5% 时，析漏损失的增幅较小，而飞散损失的降幅较大，当油石比为 4.5% ～ 5.5% 时，析漏损失增幅较大，而飞散损失降幅较小，这说明4.5% 油石比是析漏和飞散损失变化速率明显的“拐点”，因此，4.5% 油石比为 PAC-13 透水沥青混合料的最佳油石比。

对最佳油石比下 PAC-13 透水沥青混合料进行性能检测可知，PAC-13 透水沥青混合料的马歇尔稳定度为 6.96 kN，流值为 3.25 mm，渗透系数为 12mL/15 s，冻融劈裂强度比为 86.2%，析漏损失和飞散损失分别为 0.14% 和 6.6%，空隙率为 25%（达到目标空隙率上限），连通空隙率为 18.9%，均满足《透水沥青路面技术规程》（CJJ/T190—2012）中相关性能参数的要求。

3 改性试验结果

3.1消石灰的影响

不同消石灰取代矿粉后的改性 PAC-13 透水沥青混合料性能试验结果见图 2。

从图 2 可知：（1）随着消石灰掺量的增加，PAC-13 透水沥青混合料的马歇尔稳定度呈先减小后增大的变化特征，当消石灰替代率为 1% 时，马歇尔相比不掺入消石灰时有所降低，当掺量达到 2% ～ 3%后，稳定度相比不掺入消石灰时有一定幅度提升，当消石灰替代率为 3% 时，马歇尔稳定度相比不掺入消石灰沥青混合料提升约 5.3%。（2）消石灰替代率对沥青混合料流值的影响比较复杂，但从整体上来讲，利用消石灰替代矿粉，可以降低沥青混合料的流值，当消石灰替代率为 3% 时，流值降低了 5.6%。（3）冻融劈裂强度比随着消石灰掺量的增大而增大，0%、1%、2% 和 3% 替代率下沥青混合料的冻融劈裂强度比分别为 86.2%、87.3%、89.5% 和 92.1%，消石灰替代率每增加 1%，冻融劈裂强度比将提升约 2%。（4）析漏损失和飞散损失随着消石灰替代率的增加而逐渐减小，其中析漏损失从 0.14% 下降至 0.09%，飞散损失从 6.6% 下降至 6%。

综上所述，消石灰等量替代矿粉后，可以改善PAC-13 透水沥青混合料的性能，尤其是对于冻融劈裂强度比（水稳定性能）有明显改善，主要是因为消石灰掺入沥青混合料后，CaO 可以与沥青中的羧酸产生化学反应生成吸附性能更强的碱土盐，从而使沥青混合料中沥青可以更好地黏附在矿料颗粒周围。

3.2 木质纤维的影响

不同木质纤维掺量下改性 PAC-13 透水沥青混合料性能试验结果见图 3。从图 3 可知：（1）随着木质纤维掺量的增加，透水沥青混合料的马歇尔稳定度呈先增大后减小的变化特征，当木质纤维掺量为 0.3% 时，马歇尔稳定度最大，达到 7.35 kN，相比 PAC-13 透水沥青混合料提升 5.6%。（2）当掺入 0.3% 木质纤维时，流值为 3.1 mm，而掺入0.5% 和 0.7% 木质纤维后，流值相比 PAC-13 透水沥青混合料反而有所增大，分别为 3.33 mm 和3.27 mm。（3）随着木质纤维掺量的增加，冻融劈裂强度比呈先增大后减小的变化特征，当木质纤维掺量为 0.5% 时，冻融劈裂强度比达到最大值87.8%，相比 PAC-13 透水沥青混合料，提升 1.6%。（4）掺入木质纤维后，PAC-13 透水沥青混合料的析漏损失逐渐减小，而飞散损失则呈先减小后增大的变化特征，当木质纤维掺量为 0.5% 时，飞散损失最小，仅为 5.7%，相比 PAC-13 透水沥青混合料，飞散损失减小 0.7%。

图片综上所述，掺入木质纤维在一定程度上可以改善 PAC-13 透水沥青混合料的性能，但是掺量并不可太高，这是因为 PAC-13 透水沥青混合料的最佳油石比为 4.5%，当木质纤维掺量增大到一定程度时，配合比中的油石比可能会低于实际最佳油石比，因此在利用木质纤维对 PAC-13 透水沥青混合料进行改性时，需要根据析漏损失和飞散损失重新确定沥青混合料的最佳油石比，通过调整最佳油石比使混合料的性能达到最佳。

 4 结语

（1）在目标孔隙率为 18 ～ 25%，2.36 mm 的通过率为 19% 的基础上，PAC-13 级配透水沥青混合料的最佳油石比为 4.5%。

（2）消石灰等量替代矿粉后，可以改善 PAC-13 透水沥青混合料的性能，随着消石灰掺量的增加，各项性能逐渐得到改良，尤其对冻融劈裂强度比（水稳定性能）的改善效果最为明显，当消石灰掺量为 3% 时，冻融劈裂强度比从86.2% 提升至 92.1%。

（3）木质纤维对 PAC-13 透水沥青混合料也有一定的改良作用，但掺量不宜过高，当木质纤维掺量为 0.3% ～ 0.5% 时，综合性能可以达到最佳，当木质纤维掺量过高时，需要根据析漏损失和飞散损失重新确定沥青混合料的最佳油石比，从而使性能达到最佳。

参考文献：

［1］ 苏航营.西南地区城市热岛空间格局及影响因素分析［J］.城市建筑,2021,18（32）:24-26.
［2］ 李会安,王娜,刘洪伟.系统思维下的北方城市内涝问题及防治对策［J］.中国水利,2022（5）:35-38.

［3］ 叶树鹏,吴金荣,陈超.侵蚀对透水纤维沥青混合料水稳定性的影响［J］.科学技术与工程,2021,21（34）:14783-14789.

［4］ 卢雪华.空隙率对透水沥青混合料路用性能的影响研究［J］.河南科技,2021,40（20）:91-94.

［5］ 齐琳,刘美鸥.季冻区玄武岩纤维复合改性透水沥青混合料路用性能研究［J］.沈阳化工大学学报,2021,35（3）:237-244.

［6］ 于保阳,刘美鸥,张荣华,等复合改性透水沥青混合料配合比设计优化研究［J］.公路,2021,66（5）:30-36.

［7］ 卢志远.木质素纤维对透水沥青混合料路用性能的影响研究［J］.西部交通科技,2022（1）:40-43.

［8］ 冷滨滨.高黏沥青PAC-13透水沥青混合料性能研究［J］.交通科技,2020（6）:135-138.