排水性瀝青路面在南友公路的試驗(yàn)性施工

［摘要］排水性瀝青路面是一種采用相互連通孔隙的開級(jí)配混合料進(jìn)行鋪裝施工的新型路面結(jié)構(gòu)。文章簡(jiǎn)要介紹排水性瀝青路面在南寧至友誼關(guān)公路上進(jìn)行試驗(yàn)性施工中所總結(jié)的一些經(jīng)驗(yàn)，以供今后的大規(guī)模施工參考。

［關(guān)鍵詞］排水性瀝青路面；配合比；施工；試驗(yàn)；檢測(cè)

［作者簡(jiǎn)介］蔣璇，廣西交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院工程師，廣西南寧，530011

［中圖分類號(hào)］ U416.217［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1007-7723（2008）07-0131-0005

一、前言

排水性瀝青混凝土路面（又稱開級(jí)配磨耗層或透水瀝青混凝土或多孔隙瀝青混凝土）是在不透水的瀝青混凝土面層上鋪筑空隙率高達(dá)20%左右的瀝青混凝土抗滑表層，使雨水通過該層內(nèi)部的連通孔隙沿路面橫坡排出路外，而不至于在路表形成水膜和徑流的路面結(jié)構(gòu)。同時(shí)其高空隙率結(jié)構(gòu)增加表面粗糙度，吸收行車噪音，提高了行車尤其是雨天行車的安全性與舒適性。這種路面結(jié)構(gòu)在我國(guó)首先是在城市道路上應(yīng)用，北京、廣州等大城市在20世紀(jì)90年代都先后開始研究使用。交通部公路研究所在濟(jì)青高速公路、京滬高速公路（河北段）鋪設(shè)了試驗(yàn)路。

為摸索廣西排水性瀝青路面的施工經(jīng)驗(yàn)以及檢測(cè)其應(yīng)用效果，廣西南寧至友誼關(guān)公路與日本大有建設(shè)株式會(huì)社合作，選擇了4Km路段鋪筑排水性瀝青路面。本次排水性瀝青路面試驗(yàn)路段選擇在C1合同段左幅，鋪筑4Km，施工樁號(hào)為K5+750~K9+750。

二、原材料情況

（一）礦料

集料采用崇左六磯山石廠生產(chǎn)的英安巖，采用10~15mm、5~10mm、0~3mm三檔規(guī)格，不采用3~5mm。由于采集的英安巖巖石的變異，英安巖密度偏小且吸水率較大，但經(jīng)過混合料試驗(yàn)，集料的變異對(duì)混合料性能無影響，完全可以使用在排水性瀝青路面結(jié)構(gòu)中。

礦粉采用邕寧縣華宏水泥產(chǎn)的石灰?guī)r磨制礦粉，礦粉各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。

廣西屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年降雨量達(dá)到1000mL以上，考慮到水穩(wěn)性能以及適當(dāng)改變骨料性質(zhì)的原因，填料摻入部分水泥。

礦料檢測(cè)結(jié)果見表1、表2。

（二）瀝青

采用泰普克重交70#瀝青作為基質(zhì)瀝青，各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

（三）改性劑

采用日本大有建設(shè)株式會(huì)社提供的TPS改性劑， TPS改性劑能顯著提高瀝青的黏度。有數(shù)據(jù)顯示：軟化點(diǎn)可提高至93℃，60℃運(yùn)動(dòng)黏度可達(dá)到100000Pa.s以上，并因其添加方法為現(xiàn)場(chǎng)拌和樓投入，克服了SBS改性瀝青難以避免的離析問題。

三、配合比設(shè)計(jì)

（一）目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

對(duì)冷料檢測(cè)其各項(xiàng)指標(biāo)，篩分結(jié)果見表3。

由于集料在生產(chǎn)過程中未嚴(yán)格控制單粒級(jí)級(jí)配，造成各檔集料比例不均衡，不利于施工控制，應(yīng)嚴(yán)格控制單粒級(jí)級(jí)配符合規(guī)范要求。

通過計(jì)算合成礦料級(jí)配，各礦料比例為10~15mm∶5~10mm∶0~3mm∶礦粉∶水泥=74∶10∶11∶3∶2，礦料合成級(jí)配見表4。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步確定瀝青用量為5.0%（含瀝青摻量12%的TPS），進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)、析漏試驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定度檢驗(yàn)，混合料試驗(yàn)結(jié)果見表5。

（二）生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

取熱料倉(cāng)骨料進(jìn)行礦料篩分，計(jì)算合成級(jí)配曲線，曲線應(yīng)接近目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)級(jí)配。由于冷料10~15mm加工變異，實(shí)際最大粒徑為17mm，造成生產(chǎn)配合比合成級(jí)配不能滿足設(shè)計(jì)要求，但排水性瀝青路面關(guān)鍵性篩孔為9.5mm、4.75mm與2.36mm，9.5mm以上篩孔只做輔助性控制，在合適的可壓實(shí)范圍內(nèi)骨料偏粗可提高混合料的強(qiáng)度，尤其是抵抗車轍的能力。因此，對(duì)本次瀝青排水性路面無顯著影響。

礦料合成比例為：11~17mm∶7~11mm∶0~3mm∶礦粉∶水泥=50∶32∶13∶2.5∶2.5。

（三）拌和樓生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段

根據(jù)生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)級(jí)配曲線，拌和樓試拌混合料，檢驗(yàn)拌和樓計(jì)量控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。拌和樓混合料取樣試驗(yàn)結(jié)果見表7。

（四）確定生產(chǎn)用標(biāo)準(zhǔn)配合比

根據(jù)拌和樓驗(yàn)證結(jié)果，確定生產(chǎn)用標(biāo)準(zhǔn)配合比為：11~17mm∶7~11mm∶0~3mm∶礦粉∶水泥=50∶31∶14∶2.5∶2.5，瀝青用量為5.0%（含占瀝青用量12%的TPS）。

四、試驗(yàn)段情況和施工情況

試驗(yàn)段選擇200m長(zhǎng)度，檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備組合情況以及各項(xiàng)施工參數(shù)。

（一）拌和控制

采用德國(guó)產(chǎn)teltomat-3000型間歇時(shí)瀝青拌和機(jī)，在拌和鍋上方設(shè)置一投放TPS入口，人工控制加入，由專人指揮加入時(shí)間，加入時(shí)間因控制在上盤混合料剛放完即刻投入，保證TPS與熱料的充分混合和溶解。

礦料應(yīng)加熱至195℃，瀝青加熱至160℃，只有骨料和瀝青溫度完全達(dá)到要求才能保證混合料的出廠溫度，而礦料的溫度不足則直接導(dǎo)致TPS的未完全溶解和發(fā)揮作用。本次施工因?yàn)r青來樣溫度只有90℃，要達(dá)到攪拌溫度需要加熱2天左右，嚴(yán)重延誤工期并增加了承包人的加熱成本。

拌和時(shí)間因控制分為兩個(gè)明顯部分，完成干拌8s后再投入瀝青濕拌45s，嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間，確保混合料的均勻。

測(cè)量每車混合料的出廠溫度并記錄。本次施工由于承包人對(duì)填加了TPS改性劑的瀝青混合料溫度要求認(rèn)識(shí)不足，并強(qiáng)調(diào)提高溫度導(dǎo)致燃油成本提高，導(dǎo)致混合料出廠溫度平均為低限175℃，這對(duì)施工溫度控制是不利的。施工中必須每車測(cè)量混合料溫度，對(duì)低于極低限170℃的必須廢除。前期施工中廢除了1車約28t混合料，承包人才認(rèn)識(shí)到問題的重要性，施工中溫度得到了保障。

（二）運(yùn)輸

采用6臺(tái)20t“解放”牌自卸車，由于車子噸位大，平均運(yùn)輸距離只有3Km，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的混合料溫度能得到保證。

出廠混合料必須覆蓋，確?；旌狭系谋砻鏈囟群蜏囟染鶆颉?/p>

控制車輛現(xiàn)場(chǎng)掀開帆布的時(shí)間，到達(dá)攤鋪前方可摘除。

控制車輛在功能層上行駛速度，避免急剎車和頻繁掉頭。

（三）攤鋪

控制攤鋪速度小于3m/min；兩臺(tái)攤鋪機(jī)前后相距應(yīng)小于6m，縱向搭接20cm左右。

縱向接縫與下層層縱向接縫錯(cuò)開30cm，橫向接縫錯(cuò)開1m。

攤鋪應(yīng)均勻連續(xù)，不得中間停頓。

采用平衡梁控制厚度和平整度，經(jīng)試驗(yàn)松鋪厚度為4.8cm，松鋪系數(shù)為1.20。

（四）碾壓

采用3臺(tái)鋼輪壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)后進(jìn)行初壓，禁止振動(dòng)碾壓，碾壓遍數(shù)為5個(gè)來回，碾壓速度小于3.5Km/小時(shí)，待表面溫度下降至60℃時(shí)膠輪壓路機(jī)碾壓一遍，完成碾壓。

專人測(cè)量碾壓溫度，尤其控制膠輪碾壓溫度，禁止在表面溫度高于60℃時(shí)進(jìn)行碾壓。

（五）施工設(shè)備組合

施工設(shè)備組合見表8。

（六）施工溫度控制情況

施工溫度控制情況見表9。

（七）橋面邊緣與超高段中央縫隙排水邊緣排水處理

混凝土橋面第一層瀝青鋪裝層邊緣要加強(qiáng)防水處理(寬2m左右)。

為了增加排水效率，在排水性瀝青路面鋪裝邊側(cè)可設(shè)置5cm寬的導(dǎo)水槽，如圖1所示。導(dǎo)水槽可在上面層施工時(shí)完成，即同樣尺寸木塊設(shè)在防撞墻旁邊，攤鋪碾壓后把木塊抽出即可形成導(dǎo)水槽，在超高段縫隙式排水管處對(duì)由于安裝標(biāo)高問題導(dǎo)致的超出中面層的管段，同樣采用該方法施工以便順利排水。

（八）存在問題

1.溫度控制困難，承包人把溫度控制在低限，不利于質(zhì)量控制；

2.鋼輪壓實(shí)距離過長(zhǎng)，造成壓實(shí)區(qū)段內(nèi)碾壓遍數(shù)增多，減少了現(xiàn)場(chǎng)空隙率；

3.橫向接縫平整度控制不好，應(yīng)采用熱料覆蓋碾壓；

4.來樣瀝青溫度過低，加熱時(shí)間過長(zhǎng)，延誤工期和增加成本；

5.集料供應(yīng)短缺，延誤工期；

6.集料密度變異，影響空隙率測(cè)定；

7.現(xiàn)場(chǎng)空隙率平均值18%，偏于目標(biāo)20%的下限，跟測(cè)定方法有關(guān)；

8.烘箱溫度不能控制，影響析漏試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，析漏偏大；

9.SBR改性乳化瀝青灑布量不均勻。

五、后期必須完善的工作

第一，由于先期施工的排水溝邊沿高度超過了中面層標(biāo)高，導(dǎo)致鋪筑的排水性瀝青路面無法從路肩處順利排水，嚴(yán)重影響到排水路面的使用性能，必須在施工結(jié)束后對(duì)排水溝邊沿進(jìn)行鑿除，高度至中面層層面。

第二，在K6+800處未完全封閉交通，當(dāng)?shù)剞r(nóng)村車輛嚴(yán)重污染排水路面，必須在施工結(jié)束后完全實(shí)施封閉，否則污染將直接影響排水功能。

六、有關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)方法

排水性瀝青混合料施工過程中的檢測(cè)試驗(yàn)方法依據(jù)我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 052-2000），下面列出的是這些試驗(yàn)方法中的特殊要求與注意問題。

（一）溫度測(cè)量

表面溫度測(cè)量采用標(biāo)定過的便攜式紅外溫度槍，內(nèi)部溫度測(cè)量采用數(shù)顯插入式熱電偶溫度計(jì)，檢測(cè)結(jié)果要及時(shí)記錄。

（二）析漏試驗(yàn)

析漏試驗(yàn)采用燒杯法，溫度條件為180℃。

（三）空隙率測(cè)定

1.工地現(xiàn)場(chǎng)的空隙率測(cè)定采用體積法；

2.對(duì)于鉆取芯樣進(jìn)行空隙測(cè)定時(shí)，必須保證切割質(zhì)量，注意在與中面層連接的一側(cè)進(jìn)行平整的切割，切割面與上表面要平行，從而準(zhǔn)確測(cè)量體積；

3.空隙率測(cè)定包括空隙率、連通空隙率與獨(dú)立空隙率?？障堵蕼y(cè)試按現(xiàn)行規(guī)范的體積法進(jìn)行。連通空隙率測(cè)試方法：測(cè)定干燥狀態(tài)下試件的質(zhì)量（A）；然后將試件放在常溫的水中約1分鐘，測(cè)定水中重量（C）。則：

連通空隙率(%)＝(V-(A-C)/ )/V*100

獨(dú)立空隙率(%)=100-連通空隙率(%)

式中：V——試件的總體積；

——測(cè)試水溫對(duì)應(yīng)的水的密度。

（四）車轍試驗(yàn)

車轍試驗(yàn)是排水性瀝青混合料中的重要試驗(yàn)，嚴(yán)格按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ 052-2000)中的方法進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于成型后放置在空氣中的時(shí)間可參照日本《排水性瀝青路面鋪裝指南》中的方法只停留一夜。

車轍試件成型宜在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，可使用移動(dòng)式的輪碾成型機(jī)或壓路機(jī)，禁止使用二次加熱的排水性瀝青混合料成型制作車轍試件進(jìn)行試驗(yàn)，有條件的應(yīng)配置保溫筒送試驗(yàn)室成型試件。

（五）滲水系數(shù)測(cè)定試驗(yàn)

主要參照日本《鋪裝試驗(yàn)法便覽》的試驗(yàn)方法，采用常水壓條件的滲水試驗(yàn)，見圖2。利用未脫模的MARSHALL試件，在其上增加一個(gè)套筒，由外部水源向套筒內(nèi)供水，套筒有溢流裝置可以保持一定常水位。因而在水壓保持不變的條件下向下滲透，滲透通過試件的水用一容器收集，測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)的滲水量來反映試件的滲水性，滲水系數(shù)通過單位時(shí)間的滲水量、試件高度、透水?dāng)嗝婷娣e的參數(shù)計(jì)算。

按照下式計(jì)算滲透系數(shù)k。

式中：——滲透經(jīng)過試件的水量，cm3；

t1、t2——測(cè)試的開始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間；

——試件的高度（標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，6.35cm），cm ；

——試件的橫截面面積（標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，81.03cm2），cm2；

h——水頭高度， cm。

（六）現(xiàn)場(chǎng)滲水性試驗(yàn)

采用路面滲水儀，按《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(JTJ059-95)中的T0971-95瀝青路面滲水試驗(yàn)方法執(zhí)行。試驗(yàn)時(shí)測(cè)定滲水儀中水面下降400ml所用時(shí)間。

七、結(jié)語(yǔ)

該路段自2005年底通車至今，從現(xiàn)場(chǎng)情況及駕駛員的反映來看，本次施工路段的排水性瀝青路面是成功的。排水路面有著（下轉(zhuǎn)第130頁(yè)）