肖 军，李 旭，郭仪南，胡 航，底江天

（成都交通投资集团有限公司，四川 成都 610000）

0 引 言

随着社会的发展，人们对日常交通的需求逐渐由便利变为安全和舒适。排水沥青采用大空隙的级配，所以该路面可以很好地排水、抗滑，同时也可以降低噪声，足以满足现在人们对道路交通的新要求。

随着改性沥青的应用发展，高黏改性沥青开始应用到排水沥青混合料中。但是高黏改性沥青的应用也带来一些新的问题，尤其是采用湿法工艺制备混合料中，改性沥青在工程应用之前存在易离析、热分解、老化的问题。直投式改性剂的发展解决了湿法工艺存在的问题，其应用方式为先将改性剂直接投放到集料的拌缸中，完成改性剂与集料颗粒之间的拌合，然后在拌缸中加入沥青，最终制备得到改性沥青混合料。

日本[1]在研究排水路面时，研发了一种直投式高黏改性剂TPS，张锐[2]的研究表明，TPS 改性剂对沥青混合料的性能有较大提高。但是由于TPS 改性剂的成本较高，故而国内开始自主研发了一些国产的直投式改性剂[3]，如PRS、RST 改性剂，当采用干法制备混合料时，其高温、低温和水稳定性能较基质沥青混合料有明显改善[4]，但水稳定性能较湿法改性沥青混合料较差[5]。

由上述可见，直投式改性沥青的研究前景非常广阔，同时有必要进行提升直投式改性沥青混合料性能的研究。而且市场上不断的有新改性剂出现，十分有必要对不同的直投式改性剂进行甄选。

1 材料与试验

1.1 原材料

沥青选用的是埃索70#基质沥青，成品SBS 改性沥青由实验室制备，直投式改性剂选用GPE（Gel polymer modifier-E）、GPJ（Gel polymer modifier-J）、TPS、RST 四种道路常用直投式改性剂，其中GPJ 和GPE 为实验室自研的两种凝胶型聚合物改性剂，TPS为城建日沥公司进口日本某型TPS，RST 为上海浦东路桥公司产某型RST。

混合料级配为OGFC 级配（见表1），集料选用玄武岩，具体各档集料通过率如表2 所列。

表1 混合料级配

表2 不同沥青混合料

分别采用基质沥青和4.5SBS 改性沥青作为原样沥青与四种直投式改性剂进行干拌，在合适的拌合工艺下制成直投式改性沥青混合料，并且与基质沥青混合料、4.5SBS 改性沥青混合料及7.5SBS 改性沥青混合料进行对比，探究进一步提升干拌沥青混合料性能的可能。

1.2 试验方法

1.2.1 三维显微观测

本文采用三维显微观测直投式改性剂的熔融效果，同时对集料表面的裹覆形态进行观察。三维显微观测主要是采用可旋转式光学显微镜，对材料多角度多方位的表面形态进行观测，其放大倍数为10～40 倍。

1.2.2 肯塔堡飞散试验

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）进行飞散试验，采用旋转压实法成型试件，每个样品成型四个平行试件，在不加钢球的洛杉矶试验机中进行试验。

1.2.3 汉堡车辙试验

采用汉堡车辙（Hamburg Wheel Tracking，HWT）试验来评价沥青混合料的高温抗车辙性能。通过钢轮在试件上施加荷载并反复移动碾压，选择在60℃浸水条件下进行加载直至钢轮达到20 000 次往返运动或者直到试件产生20 mm 的车辙变形为止。指标选用总变形速率Dr。

1.2.4 冻融劈裂试验

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）进行冻融劈裂试验，来分析不同改性剂对混合料抗水损性能的影响。

2 试验结果与分析

2.1 不同直投式改性剂的干拌熔融性

将四种直投式改性剂分别与集料进行室内拌和。利用三维显微设备对不同温度（160℃、180℃和200℃中的两种）、不同干拌时间（0 s、90 s、180 s 和270 s）下的集料进行观测研究，对比分析不同改性剂与集料的干拌熔融状态，以此来确定相应直投式改性沥青混合料的制备条件。

2.1.1 GP E 改性剂

从图1 中可以看出，改性剂在与集料拌合过程中融化，并在集料表面形成一层薄膜。160℃下拌合时，随着拌合时间的不断增加，薄膜面积增大，直到270 s 时颗粒表面基本形成完成的包裹颗粒的薄膜。而当在180℃下拌合时，集料颗粒表面在90 s 即被改性剂包裹，在拌合180 s 时，两个颗粒间薄膜相互交融连接，改性剂基本完全包裹颗粒且分布均匀，因此，推荐GPE 直投式改性剂与集料室内试验干拌温度为180℃，拌合时间为180 s。

图1 GP E 与集料拌合熔融状态

2.1.2 GP J 改性剂

从图2 中可以看出，GPJ 改性剂融化后在集料颗粒表面形成鲜亮的薄膜。在180℃下拌合180 s 时集料颗粒表面形成完整的薄膜，且改性剂融化后分散均匀，颗粒间无改性剂成团现象。故推荐GPJ 改性剂干拌工艺为180℃下拌合180 s。

图2 GP J 与集料拌合熔融状态

2.1.3 TP S 改性剂

从图3 中可以看出，TPS 改性剂在180℃条件下拌合时融化效果不明显，提高拌合温度至200℃时，改性剂融化加快，搅拌试件为270 s 时，集料表面薄膜明显且完整。故推荐TPS 改性剂在室内与集料拌合工艺为200℃下拌合270 s。

图3 TP S 与集料拌合熔融状态

2.1.4 RS T 改性剂

从图4 可以看出，RST 在180℃下与集料拌合效果不佳。当拌合温度提高到200℃时，RST 改性剂融化效果得到改善，集料颗粒表面出现薄膜，在拌合180 s 时，融化效果较好，颗粒间薄膜相互交融连接。故推荐，RST 在室内试验拌合工艺为200℃下拌合180 s。

图4 RS T 与集料拌合熔融状态

根据上述试验结果，针对不同的直投式改性剂，采用相对的试验条件制备沥青混合料。

2.2 肯塔堡飞散试验

从图5 中可以看出，四种直投式改性剂与基质沥青干拌后，沥青混合料的飞散损失率均明显降低，即抗飞散性能均得到提高；四种直投式改性剂与4.5SBS 改性沥青干拌，混合料的飞散损失率进一步下降，说明采用4.5SBS 改性沥青与直投式改性剂进行干拌后混合料的抗飞散性能更好，其中4.5+GPE和4.5+GPJ 的抗飞散性能最为优越，优于7.5SBS 改性沥青混合料。

图5 肯塔堡飞散试验结果

2.3 汉堡车辙试验

从图6 中可以看出，基质沥青混合料的总变形速率为22 mm/h，添加四种直投式改性剂后，沥青混合料的抗车辙性能均明显改善；在4.5SBS 基础上改性后，总变形速率继续减小，即高温抗车辙性能整体好于用基质沥青干拌，此结论与飞散试验结果相同；4.5+GPJ、4.5+RST 和4.5+TPS 高温性能最为优越，与7.5SBS 改性沥青相当。

图6 汉堡车辙试验结果

2.4 冻融劈裂试验结果

从图7 中可以看出，虽然较基质沥青混合料来说，四种直投式改性剂与基质沥青干拌后的TSR 明显提高，但是依旧没有达到80%，而且原样劈裂强度和冻融后劈裂强度几乎没有提高，说明此时混合料水稳定性能依旧较差；四种直投式改性剂与4.5SBS改性沥青干拌后，混合料的劈裂强度和TSR 较4.5SBS 改性沥青混合料来说均明显提高，且均达到规范要求， 其中水稳定性能最为优越的时4.5SBS+GPJ 混合料，从TSR 和劈裂强度指标看，优于7.5SBS 改性沥青混合料。

图7 冻融劈裂试验结果

3 结 语

（1）当使用不同的直投式改性剂制备沥青混合料时，应根据改性剂与集料的熔融效果采用相应的制备条件：GPE 改性剂应采用的干拌温度、干拌时间为180℃、180 s；GPJ 改性剂为180℃、180 s；TPS 改性剂为200℃、270 s，RST 改性剂为200℃、180 s。

（2）四种直投式改性剂与基质沥青干拌制成沥青混合料后，其抗飞散性能、高温性能和水稳定性能较基质沥青混合料明显改善，其中水稳定性能虽有提高，但均未达到规范要求，略差于4.5SBS 改性沥青混合料。

（3）当采用4.5SBS 改性沥青与直投式改性剂进行干拌后，混合料的各项性能较与基质沥青干拌均得到进一步提高，其中水稳定性能均达到规范要求，从抗飞散性能、高温性能和水稳定性能综合比较，GPJ+ 4.5SBS 改性沥青混合料性能最好，甚至优于7.5SBS 改性沥青混合料。