排水瀝青混合料與常規(guī)上面層瀝青混合料技術(shù)性對(duì)比分析

鄧娟華 陳寧

摘要：文章依托廣西南寧經(jīng)欽州至防城港段改擴(kuò)建高速公路PAC-13排水瀝青混合料鋪筑工程實(shí)例，從材料要求、設(shè)計(jì)合成級(jí)配、混合料體積指標(biāo)、路用性能、施工工藝、單位面積造價(jià)等方面，對(duì)PAC-1 3排水瀝青混合料與常規(guī)上面層瀝青混合料SMA - 13、AC- 13C、AR- AC13的技術(shù)性進(jìn)行對(duì)比分析，研究PAC-13排水瀝青混合料與常規(guī)上面層混合料的路用性能差異性，為廣西區(qū)內(nèi)后續(xù)高速公路排水功能型路面推廣應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：排水瀝青混合料;上面層瀝青混合料;技術(shù)性;路用性能;對(duì)比分析

中圖分類號(hào)：U416. 217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst. 2019. 12. 004

文章編號(hào)：1673 - 4874（2019）12 - 0011 - 05

0 引言

截至目前廣西已通車(chē)將近6 000 km的高速公路，其上面層路面結(jié)構(gòu)大多都采用AC -13C、SMA-1 3瀝青混合料以及一部分的AR - AC13橡膠瀝青混合料，其中AC- 13C混合料大多用于新建高速公路，SMA-1 3大多用于“白改黑”高速公路和改擴(kuò)建高速公路，AR- AC13在部分高速公路得到推廣應(yīng)用（如2019年7月通車(chē)的陽(yáng)鹿高速公路、2019年年底通車(chē)的崇水高速公路）。但隨著路面技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)高速公路路面在原來(lái)追求密實(shí)平整的基礎(chǔ)上又提出了新的功能要求：盡量不積水、排水效果良好、抗滑安全性高、降噪且耐久。PAC- 13排水瀝青混合料具有設(shè)計(jì)空隙率大（23%左右）、排水效果好、構(gòu)造深度大、抗滑性能好、降噪、耐久等優(yōu)點(diǎn)，也契合排水功能型路面的發(fā)展要求。早期排水瀝青路面在江蘇、江西、湖南等省份均進(jìn)行了推廣應(yīng)用，也積累了相當(dāng)豐富的實(shí)體應(yīng)用和運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，而廣西在高速公路建設(shè)初期也嘗試過(guò)排水瀝青路面（ OGFC）的試驗(yàn)路鋪筑，但并沒(méi)有進(jìn)行大面積地推廣應(yīng)用。

本文依托廣西南寧經(jīng)欽州至防城港段改擴(kuò)建高速公路，開(kāi)展PAC-1 3排水瀝青混合料的鋪筑，并研究其與主流的上面層瀝青混合料SMA- 13、AC - 13C、AR - AC13的材料要求、設(shè)計(jì)合成級(jí)配、混合料體積指標(biāo)、路用性能、施工工藝的技術(shù)差異性以及單位面積造價(jià)的合理性，為廣西區(qū)內(nèi)后續(xù)高速公路排水功能型路面的推廣應(yīng)用提供借鑒。

1 排水瀝青混合料與常規(guī)上面層瀝青混合料技術(shù)性對(duì)比

1.1原材料要求對(duì)比

1.1.1 集料指標(biāo)要求對(duì)比

四種瀝青混合料PAC-1 3、SMA-1 3、AC- 13C、AR- AC13對(duì)于集料大部分指標(biāo)要求基本一致，一般按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40）（以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”）對(duì)于上面層粗、細(xì)集料的相關(guān)要求執(zhí)行，但PAC-13排水瀝青混合料對(duì)粗、細(xì)集料部分指標(biāo)要求有所提高，增加粗集料高溫壓碎值指標(biāo)要求（≤23%），常溫壓碎值提高要求至≤18%（原規(guī)范要求≤25%或26%），磨耗值提高要求至≤20%（原規(guī)范要求≤28%），針片狀顆粒含量（混合料）提高要求至≤12%（一般規(guī)范要求≤15%），堅(jiān)固性和軟石含量也分別提高要求至≤8%（原規(guī)范要求12%）和1%（原規(guī)范要求3%）;同時(shí)細(xì)集料一般要求采用石灰?guī)r機(jī)制砂，砂當(dāng)量≥65（原規(guī)范要求≥60），亞甲藍(lán)≤1.5 g/kg（原規(guī)范要求≤1.5 g/kg）。由此可見(jiàn)，相比SMA-1 3、AC - 13C、AR - AC13瀝青混合料，PAC- 13排水瀝青混合料對(duì)粗集料的強(qiáng)度、顆粒形狀均有更高的要求，對(duì)細(xì)集料的潔凈程度也要求更高。但目前從廣西區(qū)內(nèi)各個(gè)高速公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件和相關(guān)技術(shù)條款來(lái)看，多數(shù)項(xiàng)目均提高了路面瀝青混合料中集料的技術(shù)指標(biāo)要求，總體上廣西區(qū)內(nèi)生產(chǎn)的輝綠巖或玄武巖上面層集料能達(dá)到此要求。

1.1.2 瀝青指標(biāo)要求對(duì)比

四種瀝青混合料PAC-13、SMA- 13，AC- 13C、AR - AC13對(duì)于重載瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)瀝青的選擇有所區(qū)別，其中SMA-1 3和AC - 13C瀝青混合料一般采用SBS改性瀝青（1- D）;AR- AC13瀝青采用復(fù)合改性橡膠瀝青;PAC- 13排水瀝青混合料采用高粘改性瀝青。三種瀝青的指標(biāo)要求有一定區(qū)別（具體可見(jiàn)表1）。

由表1的對(duì)比可知，高粘改性瀝青相比SBS改性瀝青（1-D）和橡膠瀝青軟化點(diǎn)和延度要求更高，高粘改性瀝青增加了60℃運(yùn)動(dòng)黏度、170℃運(yùn)動(dòng)黏度的相關(guān)要求，且老化后相關(guān)指標(biāo)也有所提高。因此整體來(lái)說(shuō)，由于PAC - 13排水瀝青混合料的骨架孔隙結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)空隙率達(dá)到18%～25%，對(duì)瀝青膠結(jié)料黏度提出了更高的要求，在保證混合料空隙率足夠大的前提下，混合料需具有一定的強(qiáng)度，但總體按照一般摻加8%的高粘改性劑與SBS改性瀝青進(jìn)行復(fù)配或采用成品高粘改性瀝青指標(biāo)都能達(dá)到此要求。

1.1.3 外加劑要求對(duì)比

四種瀝青混合料PAC - 13、SMA - 13、AC - 13C、AR- AC13對(duì)于外加劑的選擇也有一定的不同。其中PAC- 13和SMA- 13瀝青混合料均需添加纖維外加劑，PAC- 13添加0.1%的聚酯纖維，SMA- 13添加0. 4%的木質(zhì)素纖維，AC- 13C和AR- AC13 -般不添加任何外加劑（除有特殊需求的路段，抗車(chē)轍要求比較高的長(zhǎng)大縱坡路段）。兩種纖維在各自混合料中所起的作用有一定差別：在PAC - 13排水瀝青混合料中添加使用聚酯纖維作為增塑穩(wěn)定劑材料;在SMA-1 3瀝青混合料中添加木質(zhì)素纖維起到吸油、加筋作用。

1.2 設(shè)計(jì)合成級(jí)配和混合料體積指標(biāo)對(duì)比

四種瀝青混合料PAC-1 3、SMA- 13、AC - 13C、AR - AC1 3的常見(jiàn)合成級(jí)配和體積指標(biāo)分別見(jiàn)表2和表3。

從表2所列的四種瀝青混合料級(jí)配可知，AC -13C是傳統(tǒng)懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，屬于連續(xù)級(jí)配，整體級(jí)配相比其他三種要偏細(xì)一些;AR - AC1 3是介于懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)和骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)中間的一種級(jí)配，但整體粗骨料用量也相對(duì)較大;SMA -1 3是典型的骨架密實(shí)型級(jí)配，整體粗骨料用量達(dá)到75%左右;PAC- 13是典型的骨架孔隙型級(jí)配，整體粗骨料用量達(dá)到82%左右。

從表3的對(duì)比結(jié)果可知，四種瀝青混合料PAC -1 3、SMA- 13、AC - 13C、AR - AC13均采用馬歇爾設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，重載交通SMA-13、AC- 13C、AR-AC1 3 -般采用雙面擊實(shí)75次進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，油石比分別采用5.8%～6.0%、4.8%～4.9%、5.9%～6. 1%左右;重載交通PAC-13排水瀝青混合料一般采用雙面擊實(shí)50次進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，油石比一般采用4.8%～5.0%左右。總體來(lái)看PAC-13和AC- 13C的油石比基本一致，SMA- 13和AR - AC13瀝青混合料的油石比基本一致，且相對(duì)較高?？障堵士刂品矫?，SMA-1 3、AC- 13C、AR - AC1 3都屬于密實(shí)型混合料，空隙率一般在3%～4%左右;PAC- 13屬于大孔隙混合料，空隙率一般在18%～25%左右。

1.3 主要路用性能檢測(cè)指標(biāo)對(duì)比

1.3.1 水穩(wěn)定性指標(biāo)對(duì)比

采用廣西地區(qū)的輝綠巖集料拌制AC - 13C、SMA-1 3、PAC - 13、AR - AC13瀝青混合料，空隙率等體積指標(biāo)均滿足規(guī)范和施工指南的要求，采用國(guó)標(biāo)凍融劈裂試驗(yàn)（雙面擊實(shí)50次）和浸水馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可知，四種類型的上面層瀝青混合料水穩(wěn)定性沒(méi)有明顯的差異性。

1.3.2 高溫穩(wěn)定性指標(biāo)對(duì)比

采用廣西地區(qū)的輝綠巖集料拌制AC - 13C、SMA-1 3、PAC-1 3、AR - AC1 3瀝青混合料，空隙率等體積指標(biāo)均滿足規(guī)范和施工指南的要求，然后進(jìn)行高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)對(duì)比（按照國(guó)標(biāo)車(chē)轍試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，在60±1℃，0.7±0. 05 MPa條件下進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)以檢驗(yàn)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性）。動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

從四種瀝青混合料高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果可知，AC- 13C瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性略差于其他三種瀝青混合料，AR - AC13瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性略好于AC- 13C瀝青混合料，SMA-1 3和PAC-1 3瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性基本接近。

1.3.3 抗滑性能指標(biāo)對(duì)比

抗滑指標(biāo)對(duì)比主要是對(duì)AC - 13C、SMA - 13、PAC-1 3、AR - AC1 3四種瀝青混合料經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)攤鋪壓實(shí)后（壓實(shí)度保持在95%左右）成品路面的構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，由于抗滑性能與集料的磨耗和磨光性能有一定關(guān)聯(lián)，為減少偏差，四種混合料路面均采用廣西統(tǒng)一地區(qū)的輝綠巖進(jìn)行鋪筑，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

從表6抗滑性能指標(biāo)可知，排水瀝青混合料PAC-1 3具有較大的構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)，優(yōu)于其他3種瀝青混合料，具有優(yōu)良的抗滑性能;SMA - 13構(gòu)造深度相比AR - AC13、AC - 13C略好，但早期SMA- 13摩擦系數(shù)略小，抗滑性能次之;AR - AC1 3和AC- 13C構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)基本接近。

1.3.4 滲水系數(shù)指標(biāo)對(duì)比

通過(guò)實(shí)測(cè)四種瀝青混合料現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)完畢滲水系數(shù)對(duì)比透水性能，滲水系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

從表7現(xiàn)場(chǎng)滲水系數(shù)對(duì)比可知，AC - 13C、AR -AC13、SMA-1 3三種瀝青混合料在碾壓遍數(shù)一致的情況下，滲水系數(shù)接近，密水良好;PAC- 13排水瀝青混合料滲水系數(shù)>7 000 ml/min，滲水較大，具有良好的排水效果。

1.4 四種混合料的造價(jià)對(duì)比

根據(jù)廣西地區(qū)原材料價(jià)格和人工單價(jià)初步估算四種瀝青混合料AC - 13C、AR - AC13、SMA -13，PAC-1 3的單價(jià)（見(jiàn)表8），四種混合料的單價(jià)中AC-13C和AR - AC1 3較為接近，SMA- 13和PAC- 13整體單價(jià)接近。對(duì)于功能型路面來(lái)講，PAC- 13造價(jià)也具有一定的優(yōu)勢(shì)。

1.5 施工工藝對(duì)比

根據(jù)四種瀝青混合料的特點(diǎn)，本文著重對(duì)比四種混合料施工參數(shù)的差異性，從拌和溫度、拌和時(shí)間、攤鋪溫度、碾壓組合方式等幾方面進(jìn)行對(duì)比，其余運(yùn)輸環(huán)節(jié)、攤鋪環(huán)節(jié)、人員組織等方面由于較為雷同不作對(duì)比。（1）拌和溫度：AC - 13C、SMA - 13、PAC - 13、AR- AC13四種瀝青混合料有一定差別，其中AC -13C改性瀝青混合料要求一般為1 70℃～180℃，其他三種瀝青為1 75℃～185℃。（2）拌和時(shí)間：AC -13C和AR - AC13兩種瀝青混合料較為接近，一般拌和周期在55 s左右，SMA- 13和PAC- 13由于需要添加纖維外摻劑，一般拌和周期在65 s以上。（3）攤鋪溫度：四種瀝青混合料基本一致，一般都≥155℃。（4）碾壓組合方式：AC - 13C和AR - AC13兩種瀝青混合料采用膠輪和雙鋼輪壓路機(jī)組合的方式，一般雙鋼輪初壓、膠輪和雙鋼輪開(kāi)振進(jìn)行復(fù)壓、雙鋼輪終壓;SMA- 13瀝青混合料采用雙鋼輪組合碾壓<復(fù)壓雙鋼輪開(kāi)振，終壓雙鋼輪靜壓），一般不采用膠輪壓路機(jī);PAC- 13瀝青混合料采用雙鋼輪和膠輪組合，鋼輪采用靜壓不開(kāi)振（一般作為初壓和復(fù)壓），膠輪作為終壓。

2 排水瀝青混合料現(xiàn)場(chǎng)鋪筑實(shí)施情況

依托廣西南欽防改擴(kuò)建路面工程，現(xiàn)場(chǎng)選擇部分路段進(jìn)行PAC-13排水瀝青混合料的鋪筑，路段選擇情況如下：（1）選擇了長(zhǎng)直線段中超高較小、橫坡較小的路段，此路段容易在擴(kuò)建后排水不及時(shí)，內(nèi)側(cè)積水，影響行車(chē)安全;（2）選擇了緩和曲線偏多，造成多處變坡點(diǎn)的路段，此類型路段排水不暢;（3）選擇了雨天一些事故多發(fā)路段。從以上選擇的路段現(xiàn)場(chǎng)鋪筑的效果來(lái)看，采用PAC - 13鋪筑后的這些路段，雨后基本無(wú)積水，下雨期間雨霧現(xiàn)象明顯減少，大大提高了路面安全性能，減少了高速公路的運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文依托廣西南欽防高速公路改擴(kuò)建路面工程開(kāi)展PAC-13排水瀝青混合料鋪筑，并以目前廣西主流的上面層瀝青混合料SMA-13、AC- 13C、AR -AC13的材料要求、設(shè)計(jì)合成級(jí)配、混合料體積指標(biāo)、路用性能、施工工藝、單位面積造價(jià)與PAC- 13排水瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比分析，全面系統(tǒng)地分析PAC-1 3排水瀝青混合料與SMA- 13、AC- 13C、AR - AC13瀝青混合料的路用性能差異性，主要得出以下結(jié)論：

（1）PAC-13排水瀝青混合料對(duì)所使用的集料指標(biāo)要求提高幅度不大，廣西區(qū)內(nèi)產(chǎn)出的輝綠巖、玄武巖集料指標(biāo)能夠滿足相關(guān)要求;可采用高粘改性劑與SBS改性瀝青進(jìn)行復(fù)合改性或采購(gòu)成品高粘改性瀝青，整體指標(biāo)均可滿足設(shè)計(jì)要求;級(jí)配設(shè)計(jì)和油石比選擇并無(wú)特殊性，采用常規(guī)的馬歇爾設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，油石比一般采用4.8%，級(jí)配采用骨架孔隙型的級(jí)配。

（2）根據(jù)PAC- 13排水瀝青混合料和SMA-13、AC- 13C、AR - AC13瀝青混合料路用性能進(jìn)行對(duì)比并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果可知，PAC-13排水瀝青混合料水穩(wěn)定性能良好、高溫穩(wěn)定性能優(yōu)異、抗滑性能優(yōu)良、滲水系數(shù)較大，具有良好的排水功能。且廣西獨(dú)特的高溫多雨氣候（大部分地區(qū)雨季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且年降水量都在1 500 mm以上），為廣西推廣PAC- 13排水瀝青混合料提供了良好的自然條件。

（3）根據(jù)單位造價(jià)對(duì)比和施工工藝對(duì)比可知，PAC-1 3排水瀝青混合料單價(jià)合理，與SMA-1 3單價(jià)基本齊平或略低;PAC- 13排水瀝青混合料施工較為便捷，重點(diǎn)控制攤鋪溫度、壓實(shí)組合方式以及終壓的時(shí)機(jī)，保證現(xiàn)場(chǎng)空隙率達(dá)到23%左右，使其具有良好的透水性。

通過(guò)上述的分析對(duì)比，希望為廣西區(qū)內(nèi)后續(xù)高速公路排水功能型路面推廣應(yīng)用提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]劉國(guó)華，唐江龍.排水瀝青混凝土路面在廣西高速公路中的應(yīng)用[J].西部交通科技，2018（9）：10 -14.

[2]王澤，何立，凌天清，等.PAC路面結(jié)構(gòu)及其混合料配合比設(shè)計(jì)[J].公路，201 7，62（5）：21 - 25.

[3]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]TG E20 - 2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[5]DB/45T 1098 - 2014，橡膠瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[6]SHC F40 -1 - 2002，公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術(shù)指南[S].

[7]中路高科（北京）公路技術(shù)有限公司.蘭海高速公路廣西南寧經(jīng)欽州至防城港段改擴(kuò)建工程排水瀝青路面施工技術(shù)指南[Z].

作者簡(jiǎn)介：鄧娟華（1981-），工程師，從事公路施工、建設(shè)管理、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營(yíng)等工作。