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摘要：排水沥青路面因具有特殊的结构而有着排水、降噪、抗滑以及雨天减轻水漂、水雾等多种功能,大大提高了行车的安全性。法国是推广排水沥青路面最快、最为广泛的国家,其将排水路面中的黏结材料聚合物采用改性沥青、橡胶沥青以及纤维,从而提高混合料的抗松散、剥落的性能。英国早在20世纪60年代就已经开始铺筑过排水性沥青路面,但是由于当时用普通沥青作为混合料的黏结材料,所以使用效果不佳,英国认为在保证高温下不发生沥青析漏的前提下应尽量采用较多的沥青.
关键词：新型TPS改性剂；排水沥青路面；作用机理
引言
排水沥青路面具有排水、降噪、抗滑等特点，在雨天行车中，还能减轻水雾、炫光等对行车的影响程度，对提高行车安全意义重大。但相比普通路面，排水沥青路面耐久性较差，若适量掺加高粘沥青，可有效解决其耐久性问题。本文在充分了解高粘改性沥青的作用机理，对TPS高粘改性沥青的制备过程及性能进行了分析，并通过具体工程案例研究，得出新型TPS掺加后，可提高路面抗滑性能及降噪能力。
1 高粘改性沥青的作用机理
本次所研究的新型TPS材料，基本与日本TPS材料组成一致，主要包括树脂、热塑性橡胶、增塑剂、抗老化成分。这种材料主要用于解决排水沥青路面空隙大、松散、剥落等问题。
与SBS聚合物改性剂相比，TPS的聚合物改性剂特征并不显著，但因其内含热塑性橡胶、树脂等材料，其作用机理基本与SBS相似。于沥青材料的高温稳定性、低温开裂性、抗疲劳性热塑性橡胶均有不同程度的提升，而于沥青粘度、劲度来讲，树脂类材料则可显著提升。其作用机理可分为2点：
（1）高温条件下，TPS改性剂与沥青均匀拌和时，极易产生溶胀反应，充分吸收沥青内轻质材料，增加沥青重质材料含量，其变化为粘度、软化点变大，沥青稠度增加。（2）在溶胀同时，改性剂还会以丝状向沥青内扩散，聚合物、沥青均会形成网络结构，且具有连续性、贯通性，此时于自由沥青的流动来讲，这种网络结构将产生一定尼阻效果，以此增强沥青粘度。
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2 TPS高粘改性沥青的制备
TPS改性沥青制备，本文选擇70#两种基质沥青进行制备，根据高粘沥青制备流程，通过高速剪切机进行处理。流程如下：
（1）根据沥青制备份数，称取500g/份;（2）按照掺配比例，对新型TPS质量进行计算;（3）加热基质沥青170℃，随后将新型TPS按量掺加，并均匀拌和，保证TPS与沥青之间具有良好相容性，待TPS颗粒不明显时，即可进行剪切，此过程必须在170℃下完成;（4）改性剂充分融化之后，因其具有较大粘度，此时可设3000转/min转速，且根据要求，连续进行15～30min剪切。
为保证高粘沥青掺量准确，可按照8%、13%、18%三种TPS掺量进行离析试验，所得试验结果为8%TPS、13%TPS、18%TPS软化点分顶部、底部两部分，顶部按顺序分别为79.2℃、86.7℃、94、8℃;底部按顺序分别为77.6℃、85.2℃、92.6℃，相比之下，底部软化点均低于顶部软化点，其主要原因在于聚合物在高温状态下，沥青极易产生上浮现象。从结果分析可见，三种掺量下，软化点差均在2.5℃以下，则表明高粘改性剂和沥青之间具有良好相容稳定性。
3 高粘改性沥青的路用性能分析
3.1 高温性能
从排水沥青路面级配组成来讲，粗细集料含量各有不同，其中粗集料更多，为此，相比密级配混合料，排水沥青路面高温抗车辙能力更强。排水路面中高温抗车辙性能为其主要路用性能，这也是采用高粘改性沥青的主要因素。为增强路面抗变形能力，要求沥青在高温状态下，具有粘结力、黏聚力等特点。-当高粘沥青内TPS不断增多时，混合料的动稳定度将随之增加，特别是在掺量8%以上情况下，动稳定度幅度增长较快;掺量18%时，混合料动稳定度值已超过8000次/mm，相比12%日本TPS，该值更高。相比SBS混合料，其动稳定度远远不及新型TPS，为此，开发高粘沥青具有重要意义。
3.2 低温性能
低温状态下，沥青路面极易出现低温开裂现象，从而改变沥青混合料力学性能，特别是对排水沥青路面而言，低温性能更为重要。作为一种高粘改性剂，TPS主要组成包括热塑性橡胶、树脂、增塑剂。将新型TPS掺加到排水沥青混合料内，可增强其高温性能，但于沥青低温性能来讲，树脂类改性剂的掺加并无太多益处，甚至会产生负面影响。为此。本文通过万能实验材料机进行排水沥青混合料低温性能检测。
由此可见，新型TPS的掺加，对其脆化点并无太大改变，但小梁弯拉强度均有所提升，特别是在不断增加TPS掺量时，弯拉强度也将随之增加，这对排水路面在低温条件下低温破坏具有重要性的意义。
利用各种实验对高粘沥青常规指标进行测试，经试验可知，当新型TPS掺量不断增多时，可有效改善沥青各项性能。当掺量为13%的情况下，高粘沥青各项指标均与相关规范要求相符。此外，当掺量为8%的情况下，相比SBS沥青两者高温指标基本相同。而12%日本TPS改性沥青与国产新型TPS相比，其各项性能均与新型TPS掺量13%～18%各项性能相似，且与新型TPS掺量18%的高粘沥青性能最为接近。但在低温性能方面，新型TPS与日本TPS均在SBS改性沥青性能之下。通过上述各性能对比分析，本文建议在13 ～18%之间控制新型TPS掺量，将这种材料用于排水沥青路面可有效提升工程质量。
4新型TPS在排水沥青路面中的应用
4.1 施工工艺流程
（1）拌和。选择间歇式沥青拌和机作为排水沥青混合料，且具备二级除尘功能，从而对添加量进行合理控制。为增强排水沥青路面耐久性，尽可能降低飞散、掉粒等情况，可选择新型TPS改性剂进行施工，且合理控制混合料温度。（2）运输。装料前，可将一层隔离剂涂抹至车厢底板，多次移动车辆装料。并将篷布等材料加盖于车顶，做好保温工作。（3）摊铺。提前30～60min预热熨平板，在拌和机供料速度下，合理调整摊铺速度，保证摊铺能力满足要求。一般可在2～3m/min内控制摊铺速度。（4）压实。根据面积大小，合理选择压实设备。第一，当压实部位面积较大时，可选择双钢轮压路机进行施工，碾压遍数为3～5遍。第二，当压实部位面积较小时，可选择小型压路机施工，遍数控制在2～3遍，保证碾压后无明显轮迹。
4.2 工程路用性能检验
（1）抗滑性能。针对本路段抗滑性能，可选择摆式摩擦系数测定仪进行准确测量，本文以排水沥青路面与一般沥青路面为例进行抗滑性能对比分析，则摆值结果显示，一般沥青路面平均摆值在71.8BPN，排水沥青路面平均摆值在77BPN，相比之下，排水沥青路面抗滑性能更佳。（2）降噪性能。按照具体工程情况，可选择CTT法进行降噪性能分析。经测试可见，当速度为40km/h时，一般沥青路面与排水沥青路面的噪声分别为80.7dB、78.4dB;速度为60km/h时，一般沥青路面与排水沥青路面的噪声分别为84.6dB、81.7dB;速度为80km/h时，一般沥青路面与排水沥青路面的噪声分别为91.4dB、86.5dB。由此得出，在车速不变条件下，排水沥青路面噪声更小，具有良好的降噪性能。随着速度的增加，降噪性能更加显著。
结语
综上所述，排水沥青路面空隙率杂20%左右，且具有排水、降噪、抗滑等优势，更能满足当前交通舒适、安全、环保的发展理念。但在排水沥青路面技术研究中，我国多选用进口高粘改性剂材料增强路面性能，但此类材料成本高，严重制约了该路面在我国的应用与推广。为解决这一问题，本文主要研究一种新型国产TPS高粘改性剂，并对比此改性剂与SBS改性沥青、日本TPS改性沥青之间的性能，以此确定其掺量最佳范围，这对排水沥青路面的应用具有重要的现实意义。
参考文献
[1]李永波.国产TPS在排水沥青路面中的应用研究[D].长安大学，2013：1-102.
[2]连艳霞.排水沥青路面的路用性能[J].交通标准化，2014，（14）：28-30.
[3]贾理杰.排水沥青路面长期性能观测[J].公路与汽运，2012，（1）：90-92.
论文作者:石晓丽,段燕科
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年16期
论文发表时间:2019/11/5
标签：沥青论文; 性能论文; 沥青路面论文; 材料论文; 低温论文; 改性剂论文; 高温论文; 《建筑学研究前沿》2019年16期论文;