摘 要：
传统的沥青路面材料虽广泛应用，但其在长期承载中暴露出耐久性欠缺、维护需求频繁以及能耗偏高的弊端; 环保型高性能沥青混合料的兴起，正逐步成为构筑高速公路长寿命路面的优选方案。文章以环保型高性能沥青混合料为研究对象，选择 AC－25、AC－20、SMA－13 三种混合料类型进行环保型高性能沥青和普通沥青的路用性能对比分析，旨在验证环保型高性能沥青混合料具有优良的使用性能。
关键词：高速公路; 环保型沥青; 高性能; 性能评估
0 引言
近年来，伴随着我国国民经济增长与城市化进程加快，道路交通等基础设施建设实现了飞跃式发展。依据“十四五”规划，公路网络预计新增里程约 30×104 km，这一目标提高了对高品质沥青材料的需求。然而，在沥青的生产、拌和及铺设这一系列环节中，往往会伴随着一系列挥发性有害化学物质的释放，诸如 NO2、H2S、SO2以及沥青烟等，这些污染物不仅严重侵蚀着空气质量，更对公众健康与居住环境的舒适度构成了直接威胁［1－3］。针对这一挑战，环保型高性能沥青应运而生，其依托前沿科技，将沥青中的部分挥发性有机成分转化为非挥发性物质，从而在根源上削减了刺激性气体的排放量，有效满足了大气污染物排放控制标准［4－5］。同时，该材料仍然保留沥青的基础性能，确保了其在道路建设中的卓越表现与持久耐用性。
1 环保型高性能沥青混合料在公路长寿命路面中应用的优势
在高速公路长寿路面中有效应用环保型高性能沥青混合料，主要优势体现如下:
( 1) 环境友好与节能减排。相比传统沥青混合料，环保型高性能沥青混合料在生产和使用过程中能显著降低挥发性有机物( VOCs) 、SO2、NH3、H2S 等有害气体的排放量，有助于改善空气质量，减少环境污染。
( 2) 长寿命与低维护成本。环保型高性能沥青混合料的应用使得公路路面设计寿命可达到40 年以上，远高于传统沥青路面 15 年的设计寿命。
( 3) 优异的路用性能。具备较高的动稳定度，能有效防止高温条件下路面车辙的形成，提高路面的高温稳定性。同时，在低温环境下依然能保持较好的抗裂性能，减少因温度变化引起的路面开裂问题。此外，环保型高性能沥青混合料具有良好的水稳定性，这使得路面在潮湿或水浸条件下依然能保持良好的使用性能。
( 4) 耐久性。环保型高性能沥青混合料具有较高的疲劳寿命次数，能够有效延长路面的使用寿命。
2 环保型高性能沥青混合料在公路长寿命路面中应用的性能评估
为了评估环保型高性能沥青混合料在高速公路长寿面路面中的应用性能，本文通过开展室内马歇尔等试验，研究环保型高性能沥青、SBS 改性沥青以及高速公路70#石油沥青在 AC－25、AC－20 以及 SMA－13 集中类型混合料上性能的差异，实现对这些沥青材料特性的精准对比。为了全面评估环保型高性能沥青在环境保护方面的作用，还实施了室内试验室气体排放检测，以科学验证其在减少环境污染方面的效果。
2. 1 原材料
在本次试验中，SMA－13 混合料选用玄武岩作为粗集料基石，并辅以石灰岩细集料; 引入 SBS 环保型改性沥青与传统 SBS 改性沥青。对于 AC－20 及 AC－25 这两种混合料，统一采用石灰岩作为粗、细集料的双重来源，沥青则分别采用环保型 70#沥青与常规 70#沥青。此外，所有混合料中均融入了由石灰岩精细研磨而成的矿粉，其表面干燥无杂质，确保了混合料的纯净度。选用聚酯纤维作为增强材料，其独特的絮状形态为混合料增添了额外的韧性与稳定性。
本试验中，所有采用的集料、填料及沥青材料均严格遵循了既定的规范标准，确保了试验的严谨性与可靠性。关于沥青的详细检测结果如表 1 所示。
2. 2 混合料级配
本试验中，SMA－13、AC－20 和 AC－25 混合料对应的矿料合成级配如表 2 所示。
2. 3 常规马歇尔试验
在本次试验中，创新性地采用了马歇尔击实技术作为混合料成型的关键手段，旨在通过精确测量混合料的体积参数来直观反映其压实成效与密实程度，进而确定出最优的沥青掺配比例。值得注意的是，尽管环保型沥青通过先进的化学合成技术有效减少了气体排放，但其核心物理与化学性能并未发生显著变化，因此在对比试验中，各类混合料的沥青用量均保持了一致性。严格遵循沥青混合料试验的标准化流程，制备试验样本，并对其进行了全面的性能测试，包括但不限于稳定度、沥青饱和度、空隙率以及流值等主要关键指标，具体的马歇尔试验结果如表 3 所示。
基于表 3 可知，各种类型沥青混合料均满足试验条件与规定。当将这些环保型高性能沥青混合料与传统的普通沥青混合料进行性能对比发现，在稳定度、流值、空隙率及饱和度等关键参数上均呈现出高度的相似性。这证明采用环保型高性能沥青作为替代材料，不仅并未对混合料的马歇尔性能指标造成不利影响，还保持了其原有的优良特性。
2. 4 高温性能对比评估
采用车辙试验衡量沥青混合料的耐热稳定性。采用轮碾工艺制备尺寸为300 mm×300 mm×50 mm的专用车辙板试样，设定温度为60 ℃并施加0. 7 MPa的恒定压力，对试样进行多次循环碾压，以模拟实际路面在高温重载下的使用情况。通过这一过程，能够计算出在特定时间段内试样的动稳定度值，从而全面评估沥青混合料在高温下的抗变形能力。
基于车辙试验，对不同类型沥青混合料制作的车辙板进行试验，得到的数据如图 1 所示。
基于图 1 试验数据可以发现: 相较于传统普通沥青混合料，SMA－13、AC－20 及 AC－25 这三个类型的环保型高性能沥青混合料均展现出了更高的动稳定度值。值得注意的是，环保型高性能 SMA－13 的动稳定度提升幅度达到了 31. 22%，而 AC－25 的提升幅度为49. 25%，远超 AC－20 的 26. 25%提升率。这一系列数据表明，采用环保型高性能沥青不仅符合环保要求，更能在显著提升 AC－25 等类型混合料的抗车辙能力方面发挥重要作用。
2. 5 水稳定性能对比评估
水稳定性能是评估沥青混合料耐久性能的一个关键指标。本次试验中采用了两种不同的方法来深入探究这一特性，即先进行为期48 h的浸水马歇尔试验，随后又转至冻融劈裂试验，以此全面分析并比较了各类型混合料在水环境作用下的稳定性。具体试验结果如图2 和图3 所示。
由图 2 和图 3 可知: 无论是选用环保型高性能 SBS改性沥青还是 70#沥青作为基材，所制备的环保型高性能沥青混合料均在水稳定性上表现出色，其浸水残留稳定度与冻融劈裂强度比均达到标准，且与传统普通型沥青混合料相比，差异并不显著。
进一步分析显示，在三种类型的混合料中，AC－20展现出了最为卓越的水稳定性能，但值得注意的是，环保型在此项指标上较普通型略有下滑。SMA－13 环保型与普通型在浸水残留稳定度上基本持平，但冻融劈裂强度比方面则出现了 5%的小幅下降。至于 AC－25，其环保型的浸水残留稳定度相比普通型下降了 8%，同时冻融劈裂强度比也下降了 9%。
2. 6 低温抗裂性能对比评估
为了评估沥青混合料在低温环境下的抗裂韧性，本研究中采用了低温弯曲试验方法。在试验中，通过测量混合料的弯曲破坏应变值，直观地了解其在低温条件下抵抗断裂的能力。具体而言，弯曲破坏应变值的高低直接反映了混合料在受到外力作用时所能承受的变形范围。当这一值越大时，意味着混合料在低温环境下展现出了更大的变形容忍度，从而有效提升了其抗裂性能。本研究对不同类型沥青混合料的低温抗裂性能进行了研究，如图 4 所示。
基于图 4 可知: 三种类型的环保型高性能沥青混合料的抗裂表现均达标，展现了其在寒冷环境下的稳定性。值得注意的是，尽管 SMA－13 环保型高性能混合料的低温弯曲破坏应变值略有下滑( 幅度约为 6%) ，但这并未影响其整体的合规性。相比之下，AC－20 与 AC－25 两种环保型高性能沥青混合料则展现出了更为出色的低温抗裂能力，其应变值分别较普通型沥青混合料提升了3%与 12%，这一增长凸显了 70#环保型高性能沥青在增强混合料低温韧性方面的独特优势。
2. 7 气体排放对比评估
本研究借助高精度的紫外－可见分光光度仪，在试验室条件下对环保型高性能沥青及普通型沥青中的有害气体排放进行了细致检测，具体涵盖了 H2S、SO2以及NH3的释放量，具体试验结果如表 4 所示。
由表 4 可知: 相较于传统沥青，环保型高性能沥青在减少有害气体排放方面成效显著，具体体现为 SO2、H2S与 NH3的浓度显著降低。在未经历高温储存的条件下，该类沥青相较于普通沥青，其 H2S 排放削减了 36. 8%，NH3排放更是大幅度下降了 51. 6%，同时 SO2排放也减少了 21. 4%。而将样品置于高温环境下储存 4 周后，环保型高 性 能 沥 青 的 优 势 依 旧 明 显，SO2 排 放 降 低 了45. 9%，H2S 排放减少了 41. 2%，NH3 排放也有 31. 1%的下降。综上所述，环保型高性能沥青可有效降低 SO2、H2S 及 NH3等刺激性气体排放量。
3 结语
在高速公路长寿路面中，环保型高性能沥青混合料的有效应用，能够改善路面的耐久性、使用性与环保性等性能，助力高等级公路项目建设。经由对环保型高性能沥青混合料的性能进行评估，可得如下结论:
( 1) 沥青试验数据表明，环保型高性能沥青在关键性能指标，如延度、软化点以及针入度方面，均展现出了与传统沥青的高度一致性，紧贴规范标准。
( 2) 马歇尔试验结果显示，环保型高性能沥青混合料在空隙率、流值以及稳定度等关键性能参数上，均与普通型沥青混合料保持了高度的相似性，二者间的性能差异微乎其微。
( 3) 动稳定度测试的结果显著表明，环保型高性能沥青混合料在高温条件下的稳定性展现出了明显的优势，较普通沥青混合料有了显著的提升，这充分验证了其对于改善沥青混合料抗车辙性能的重要作用。具体而言，AC－25 环保型高性能沥青混合料的表现尤为突出，达到49. 25%，而 SMA－13 与 AC－20 两种环保高性能沥青混合料也分别实现了 31. 22%与 26. 25%的显著提升。
( 4) 水稳定性试验的深入探究揭示，环保型高性能沥青混合料在经历48 h的浸水马歇尔测试及冻融劈裂试验后，其水稳定性依旧能够完全符合设计规范的要求。具体来看，SMA－13 与 AC－20 环保型高性能版本在浸水后的残留稳定度上相较于普通型略有降低，且 AC－25的环保型高性能版本也下降了 8%。从冻融劈裂强度比来看，SMA－13、AC－20 及 AC－25 的环保型高性能版本均呈现出不同程度的下降，具体降幅依次为 5%、2%与 9%。
( 5) 低温弯曲试验的评估结果显示，所有环保型高性能沥青的低温弯曲应变值均稳定保持在规范限定的安全范围内，充分证明了其低温条件下的可靠性能。值得注意的是，尽管 SMA－13 环保型高性能版本相较于普通型出现了 6%的应变值小幅回落，但 AC－20 与 AC－25的环保型高性能版本却分别实现了 3%与 12%的显著增长，这一变化趋势清晰地表明了环保型高性能沥青混合料在低温抗裂性能上的不俗表现，与传统材料相比展现出了优越的适应性和稳定性。
( 6) 气体排放测试的数据明确揭示了环保型高性能沥青混合料在减少刺激性气体排放方面的卓越成效。在未经历高温储存的情况下，环保型能有效减少 SO2排放达 21. 4%，NH3 降低了 51. 6%，H2 S 排 放 也 实 现 了36. 8%的显著削减。而当沥青混合料经过 4 周的高温储存后，其环保型高性能版本的减排效果更为显著，SO2排放量降低了 45. 9%，NH3与 H2S 的排放量也分别减少了31. 1%与 41. 2%。
参考文献：
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原创作者：黄万身，叶圣洪，曾健，葛俊宏，梁晟，广西路桥工程集团有限公司，广西 南宁 530200。
