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摘要: 通过对相同空隙率的两种级配、四种不同沥青结合料的排水性沥青混合料进行了高温稳定性、水稳定性和低温稳定性试验, 研究了沥青性质、集料级配对排水性沥青混合料耐久性的影响。通过试验发现随着沥青60℃粘度的提高, 排水性沥青混合料的动稳定度、水稳定性和低温性能显著提高; 对于同种沥青结合料, 良好的集料级配可以极大地改善排水性沥青混合料的耐久性; 选用高粘度的改性沥青, 选取合理的集料级配可以保证排水性沥青混合料具有良好的耐久性。Abstract: This paper investigated the influence of asphalt binder properties and aggregate gradings on the durability of porous asphalt mixture utilizing performance-based test. Two types of aggregate gradings and four kinds of porous asphalt mixtures with the same air voids but different asphalt contents were tested. The study results show that increasing the viscosity of asphalt binder at 60℃ and selecting appropriate aggregate grading can promote the dynamic stability, hydraulic stability and low-temperature stability of porous asphalt mixture, make sure good durability of porous asphalt mixture.
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表 1 试验沥青性能指标
Table 1. Indices of experimental asphalts
试验项目 试验指标 技术要求 1# 2# 3# TPS改性 针入度(25 ℃)/(0.1mm) 63.5 56.0 57.5 40.0 延度(15 ℃)/cm > 100 > 100 > 100 75 软化点/℃ 89 82 57 89 韧性/(N·m) 39.66 37.74 37.01 25.51 ≥20 粘结力/(N·m) 32.72 29.59 30.98 17.34 ≥15 60 ℃粘度/(Pa·s) 150 000 47 772 3 532 117 000 ≥20 000 
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表 2 石料性能指标
Table 2. Aggregate indices
试验项目 洛杉矶磨耗值/% 视密度/(g·cm-3) 粘结力等级 针片状含量/% 磨光值/PSV 指标 8.9 2.958 4 2.82 53
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表 3 混合料级配
Table 3. Asphalt mixture gradations
孔径/mm 19.000 16.000 13.200 9.500 4.750 2.360 1.180 0.600 0.300 0.150 0.075 通过率/% 级配Ⅰ — 100.0 94.0 77.6 20.6 13.4 11.9 10.4 8.9 7.5 6.1 级配Ⅱ 100.0 95.0 80.0 54.2 11.2 10.5 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0
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表 4 排水性沥青混合料路用性能
Table 4. Performances of porous asphalt mixtures
功能指标 级配Ⅰ 级配Ⅱ 指标要求 渗透系数/(cm·s-1) 0.031 0.032 > 0.01 渗水量/[ml·(15 s)-1] 1 540 1 572 900 吸声系数 0.465 0.437 降噪效果/dB 4~5 4~5 摆式系数 59 60
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表 5 最佳沥青用量和实测空隙率
Table 5. Optimum asphalt contents and air voids percentages
性能试验指标 排水性沥青混合料 技术要求 1# 2# 3# TPS改性 级配Ⅰ 最佳沥青用量/% 4.8 4.6 4.6 4.8 实测空隙率/% 19.5 20.0 19.6 19.9 稳定度/kN 5.7 4.6 4.6 5.2 ≥3.5 级配Ⅱ 最佳沥青用量/% 4.7 4.5 4.5 4.7 实测空隙率/% 20.2 20.4 20.2 20.4 稳定度/kN 5.4 4.8 4.9 5.3 ≥3.5
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表 6 排水性沥青混合料蠕变劲度
Table 6. Creep stiffnesses of porous asphalt mixtures
排水性沥青混合料 1# 2# 3# TPS改性 蠕变劲度/MPa 16.4 9.2 8.0 13.6
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表 7 残留稳定度与破坏强度比值
Table 7. Retained strengthes and tensile strength ratios
排水性沥青混合料 级配Ⅰ 级配Ⅱ 1# 2# 3# TPS改性 1# 2# 3# TPS改性 残留稳定度/% 96.5 94.3 95.7 92.4 92.2 98.2 94.4 94.6 破坏强度比/% 90.0 93.1 84.8 87.2 83.7 79.2 81.1 85.2
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表 8 低温弯曲试验结果
Table 8. Low-temperature bend test results
沥青混合料 抗弯拉强度/MPa 破坏应变 弯曲劲度模量/MPa 弯曲应变能密度/kPa 级配Ⅰ 1# 8.03 1.7×10-3 4 789.2 7.85 2# 6.72 1.9×10-3 3 451.2 7.07 3# 5.35 1.3×10-3 4 141.1 3.86 TPS改性 7.84 1.7×10-3 4 696.6 7.57 级配Ⅱ 1# 5.56 1.2×10-3 4 573.8 4.01 2# 5.06 1.5×10-3 3 400.9 3.85 3# 4.04 1.3×10-3 3 110.7 3.11 TPS改性 5.61 1.2×10-3 4 617.2 4.05
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表 9 综合指标比较
Table 9. Comprehensive performance comparison
沥青种类 60 ℃粘度/(Pa·s) 高温稳定性 水稳定性 低温性能 沥青单价/(元·t-1) 经济性(混合料)/(元·m-3) 1# 150 000 最好 最好 最好 4 500 626.5 2# 47 772 一般 一般 一般 3 300 492.7 3# 3 532 差 差 差 3 200 483.0 TPS改性 117 000 较好 较好 较好 沥青3 200改性剂50 000 1 117.2
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