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
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］。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（0.1mm），软化度为86.6℃，15℃延度为80.5cm，5℃延度为33cm，60℃动黏度为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.~16mm
（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0~0.3mm，0.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0~0.6mm，0.mm颗粒含量为85.3%。
（5）纤维：木质纤维，灰色，长度为4mm，含水率为0.85%，松密度为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，2.36mm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/T—）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%，2.36mm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6.96kN，流值为3.25mm，渗透系数为12mL/15s，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/T—）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7.35kN，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3.1mm，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3.33mm和3.27mm。
（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%。
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%，2.36mm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：
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