不同改性方式的沥青混合料水稳定性能对比研究

不同改性方式的沥青混合料水稳定性能对比研究

摘要：沥青混合料的改性技术可分为“对沥青的改性”和“对混合料的改性”两种。

针对PE-Y改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料两种典型的沥青混合料进行了一

系列路用性能试验研究，研究结果表明：掺加PE-Y抗车辙剂的沥青混合料的水稳

定性也有一定程度的提高，但改善效果不如使用SBS改性沥青，这可能是由于掺

加0.4%PE-Y之后，沥青混合料的空隙率和真空饱水率显著增大了，更多的水分进

入到了混合料内部，混合料内部的水环境恶化所致。

关键词：道路工程；改性方式；水稳定性；对比研究

沥青混合料的改性技术可大致分为“对沥青的改性”和“对混合料的改性”两种。可是，究竟改善效果如何，孰优孰劣，尚不得而知，因此，本文重点就混合料的

水稳定性进行对比研究。

1沥青混合料水稳定性评价指标研究

沥青混合料的水稳定性，即混合料的抗水损坏能力，通常是指沥青路面受水

浸蚀后抵抗松散、剥落等水损坏的能力。有关研究表明，在试件的真空饱水率介

于1.5%～2.0%之间时进行冻融劈裂试验能够较好地模拟沥青路面空隙水的存在状

态和受力情况，因此，采用合理饱水率（1.5%～2.0%）范围内的冻融劈裂强度比

来评价沥青混合料的水稳定性将更加合理可靠。本次试验研究过程中发现，双面

击实50 次后，沥青混合料的饱水率都在1.6%附近，详见表2，因此，本次试验

研究决定采用双面击实50 次的冻融劈裂试验作为检验混合料水稳定性的基本试

验方法，以冻融劈裂强度比TSR为指标就掺加PE-Y抗车辙剂和使用SBS聚合物改

性沥青两种改性方式对混合料水稳定性的改善效果进行评价和对比分析。

2 不同改性方式对高温性能改善效果对比研究

选用一般骨架密实型SAC20-I和紧密骨架密实型SAC20-II两种矿料级配[4]，

矿料级配如表1所示，针对不进行任何改性的普通沥青混合料、PE-Y（0.4%）改

性沥青混合料和SBS（5%）改性沥青混合料等三种混合料，双面击实50 次后成型马歇尔试件，然后在规定试验条件下严格按照试验要求进行冻融劈裂试验，试验

结果如表2所示。

表1矿料级配汇总表

表2 不同改性方式下沥青混合料的冻融劈裂试验结果

通过对表2中不同改性方式的沥青混合料水稳定性能指标对比结果的分析，

可以得到如下结论：

（1）不同矿料级配下，两种改性方式均使得沥青混合料冻融前的劈裂强度有

不同程度地提高。使用SBS改性沥青的混合料的劈裂强度略大于掺加PE-Y的混合料。以一般骨架级配SAC20-I为例，使用SBS改性沥青后，沥青混合料的冻融前

的劈裂强度由原来的1.127Mpa提高到1.334Mpa，涨幅18.4%；而相同级配下，

掺加0.4%PE-Y的沥青混合料冻融前的劈裂强度也增大到了1.183Mpa，提高了5%。这表明，PE-Y抗车辙剂的胶黏作用使得混合料的界面粘结强度有所提高。

（2）两种改性方式对沥青混合料冻融劈裂强度比都有明显地提高，但提高幅

度不同。使用SBS改性沥青的混合料冻融劈裂强度比大于掺加PE-Y抗车辙剂的混

合料。以一般骨架级配SAC20-I为例，使用SBS改性沥青后，沥青混合料的冻融

劈裂强度比由原来的80.0%提高到91.2%，提高了14%；而相同级配下，掺加

0.4%PE-Y的沥青混合料冻融劈裂强度比也增大到了86.8%，增幅为8.5%。这表明PE-Y变形体的胶黏作用和交织网络结构能够显著改善混合料的水稳定性。

3 结论

综合上述分析可知，在不同矿料级配下，两种改性方式对沥青混合料的水稳

定性均有不同程度地改善，使用SBS改性沥青的混合料的水稳定性改善效果要好

于掺加PE-Y抗车辙剂的。SBS改性沥青之所以能够显著提高混合料的抗水损害能力，可能是由于SBS聚合物加入沥青之后的增粘作用，提高了沥青与石料界面的

粘结能力的缘故。掺加PE-Y抗车辙剂的沥青混合料的水稳定性也有一定程度的提高，但改善效果不如使用SBS改性沥青，这可能是由于掺加0.4%PE-Y之后，沥青

混合料的空隙率和真空饱水率显著增大了，更多的水分进入到了混合料内部，混

合料内部的水环境恶化所致。

对于PE-Y改性沥青混合料的抗水损害能力有所提高的作用机理可作如下解释：一、PE-Y颗粒在高温作用下部分熔融裹覆在集料的粗糙表面上形成薄膜，吸收沥

青中的轻质油分与沥青相融合所构成的胶结料膜具有很强的胶黏作用，能够显著

提高混合料的界面粘结强度。二、PE-Y抗车辙剂变形体所形成的交织网络结构牵

制混合料中的粗集料、包裹着细集料，矿料颗粒之间通过PE-Y的变形纤维联结形成整体，抗车辙剂这种多向加筋作用也能够显著提高沥青混合料的水稳定性。

参考文献：

[1]吕伟民.沥青混合料设计原理与方法[M].同济大学出版社，2001.1

[2]王伟.PE-Y改性沥青混合料试验研究[D].硕士论文，长安大学，2010.6

作者简介：

郝述明，1988年12月，女，天津市宝坻区人，工程师，本科，现在天津市

路驰建设工程监理有限公司从事工程监理工作。