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透水路面的空隙通透性能夠使雨水滲入地下土壤，減少因城市發(fā)展帶來的雨水徑流，緩解熱島效應(yīng)，并具有良好的排水降噪抗滑性能，可有效提高雨天行車安全和舒適度。大孔隙開級配瀝青混合料面層在我國已處于推廣應(yīng)用階段，相比于多孔貧水泥混凝土和透水磚，OGFC具有顆粒均勻、平整性好、行走舒適度高等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是造價(jià)高、施工工藝要求高。
原材料
乳化瀝青
冷拌大孔隙開級配瀝青混合料屬于骨架－空隙結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度不僅取決于集料本身，也取決于乳化瀝青的膠結(jié)能力。普通乳化瀝青黏度和固含量不高，拌和過程往往流淌嚴(yán)重，集料裹附的瀝青膜厚度較薄。本研究采用高黏度高固含量的慢裂慢凝乳化SBS改性瀝青，破乳后能形成足夠厚度的瀝青膜，保證了混合料的強(qiáng)度和耐久性。另外一方面，高固含量使得乳化瀝青的用量降低，自由水含量降低使得破乳速度加快，更快形成強(qiáng)度，更早開放使用。參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》對乳化瀝青進(jìn)行性能測試，并對蒸發(fā)殘留物進(jìn)行PG分級試驗(yàn)。
集料與填料
本研究粗集料規(guī)格組成為13.2mm~9.5mm碎石、9.5mm~4.75mm碎石，細(xì)集料為2.36mm~1.18mm石屑，填料為過0.075mm方孔篩的優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r礦粉。參照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行檢驗(yàn)。
水
拌和時(shí)加入適量水的目的是防止干燥的集料吸收乳化瀝青中的水分，打破乳液中水與乳化劑的“溶解平衡”導(dǎo)致瀝青凝聚析出，破乳不正常，影響拌和。本研究拌和用水為潔凈可飲用水。
配合比設(shè)計(jì)
本研究配合比設(shè)計(jì)方法如下：以張肖寧等人提出的礦料主骨料空隙體積填充法）確定骨架－空隙結(jié)構(gòu)礦料級配；由裹覆試驗(yàn)確定最佳液體用量（包括集料含水量、乳化瀝青含水量和外加水用量）；按經(jīng)驗(yàn)確定5個(gè)瀝青用量，成型馬歇爾試件；根據(jù)修正馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分析得到最佳瀝青用量、外加水用量。
路用性能評價(jià)
排水性能在路用性能評價(jià)中，多以空隙率和滲透系數(shù)表征多孔材料的排水性能。
空隙率空隙分為連通空隙、半連通空隙和封閉空隙3種。連通空隙是水可以通過其中的相互貫通的空隙；半連通空隙是一端貫通，另一端封閉的空隙；封閉空隙則是獨(dú)立完全不貫通的空隙。從透水的角度看，連通空隙、半連通空隙均屬于有效空隙，封閉空隙則屬于無效空隙。
多孔材料的空隙率常用體積法或真空密封法測定，本研究采用體積法。
可知，實(shí)測空隙率滿足規(guī)范要求。其中實(shí)測空隙率略大于設(shè)計(jì)空隙率。因?yàn)榧?xì)集料少，乳化瀝青略有流淌而不能完全附著于粗集料表面形成瀝青膜，導(dǎo)致實(shí)測空隙率反而大。設(shè)計(jì)空隙率增大，有效空隙率ne與實(shí)測空隙率n0的比值也隨之增大，因?yàn)樵O(shè)計(jì)空隙率越大，混合料中的細(xì)集料和填料越少，連通空隙較容易形成。因此，空隙越大，有效空隙所占比例越高。
滲透系數(shù)成型馬歇爾試件，參考長沙理工大學(xué)黎霞等人的大空隙瀝青混合料透水試驗(yàn)方法，測定滲透系數(shù)。成型馬歇爾試件后不脫模并浸水，用支架將試模連同飽水的試件支放于容器中使試模底部懸空，用量筒量取100mL水不間斷倒入試件表面的同時(shí)啟動秒表，待試件表面的水全部進(jìn)入試件內(nèi)部，停止秒表記錄滲透時(shí)間t6。
可知，冷拌透水瀝青混合料滲透系數(shù)隨著設(shè)計(jì)空隙率的增大而增大，其中設(shè)計(jì)空隙率26%的試件滲透系數(shù)為設(shè)計(jì)空隙率18%的1.7倍。3種設(shè)計(jì)空隙率的冷拌透水瀝青混合料滲透系數(shù)均遠(yuǎn)大于規(guī)范技術(shù)指標(biāo)要求。
力學(xué)性能
不同于熱拌瀝青混合料可以快速形成強(qiáng)度，冷拌瀝青混合料中的乳化瀝青需要經(jīng)過破乳、排水、蒸發(fā)等過程才能恢復(fù)其黏度。這些過程受到養(yǎng)生條件影響，故有必要探究其早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度的關(guān)系，以便確定開放交通的時(shí)間。依據(jù)交通部陽離子乳化瀝青課題協(xié)作組提出的修正馬歇爾試驗(yàn)方法，以室溫養(yǎng)生24ｈ的試件在25℃時(shí)的強(qiáng)度表征早期強(qiáng)度，烘箱110℃養(yǎng)生24ｈ的試件在60℃的強(qiáng)度表征后期強(qiáng)度。
可知，冷拌透水瀝青混合料早期和后期強(qiáng)度均隨著設(shè)計(jì)空隙率的增大而減小，因?yàn)樵O(shè)計(jì)空隙率越小，混合料中細(xì)集料越多，接觸點(diǎn)數(shù)量越多，接觸面積越大，穩(wěn)定度越高。后期強(qiáng)度平均是早期強(qiáng)度的1.2倍，說明強(qiáng)度受養(yǎng)生齡期影響不大，可以以早期強(qiáng)度形成時(shí)間作為開放交通時(shí)間。
高溫穩(wěn)定性
對3種設(shè)計(jì)空隙率的冷拌透水瀝青混合料進(jìn)行高溫車轍試驗(yàn)，研究空隙率對其高溫性能的影響規(guī)律。
可知，冷拌透水瀝青混合料動穩(wěn)定度較低，變形量較大，設(shè)計(jì)空隙率20%左右的冷拌透水瀝青混合料勉強(qiáng)滿足一般交通量路面動穩(wěn)定度技術(shù)要求。動穩(wěn)定度隨著設(shè)計(jì)空隙率的增大而減小，當(dāng)空隙率較大時(shí)，混合料的抗車轍能力較弱。其原因在于，粗骨料含量已多于骨架－空隙所必要的顆粒含量，粗骨料相互推擠、嵌擠作用較差。故本研究的冷拌透水瀝青混合料用于車行道時(shí)，其設(shè)計(jì)空隙率宜為20%左右。
水穩(wěn)定性
對3種設(shè)計(jì)空隙率的冷拌透水瀝青混合料進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)?？芍浒柰杆疄r青混合料殘留穩(wěn)定度隨著設(shè)計(jì)空隙率的增大而減小，空隙率越大，水穩(wěn)定性能越差。其中設(shè)計(jì)空隙率為26%的試件殘留穩(wěn)定度剛好滿足規(guī)范技術(shù)要求，故只考慮水穩(wěn)定性，冷拌透水瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率應(yīng)小于26%。
結(jié)語
本文采用高黏度高固含量的慢裂慢凝乳化SBS改性瀝青，以礦料主骨料空隙體積填充法、裹覆試驗(yàn)、修正馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)冷拌大孔隙開級配瀝青混合料，并對設(shè)計(jì)空隙率為18%~26%的混合料進(jìn)行透水性能試驗(yàn)、馬歇爾試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果表明冷拌大孔隙開級配瀝青混合料排水性能、力學(xué)性能、水穩(wěn)定性良好，高溫穩(wěn)定性略低，空隙率20%左右的混合料滿足低等級道路面層技術(shù)要求。其生產(chǎn)、施工過程均在常溫下進(jìn)行，可作為“海綿城市”建設(shè)中的一種節(jié)能環(huán)保型透水鋪裝材料。
