透水耐車轍瀝青混合料在路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

胡秋寶

（江西港口集團(tuán)有限公司,江西 南昌 330000）

0 引言

近年來，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，我國相當(dāng)一部分公路的車流量和重載車量比例逐年增加。公路車流量的居高不下，重型車輛、超載車輛的超負(fù)荷作用，加劇了路面開裂、車轍等公路病害的發(fā)生，并且其中尤以車轍病害最為嚴(yán)重。這要求新時(shí)期公路路面建設(shè)必須注意提高路面承載能力和抗車轍能力[1]。在濕潤多雨地區(qū)，水導(dǎo)致的公路病害現(xiàn)象一直較為嚴(yán)重，為保障公路安全運(yùn)行，需要加強(qiáng)公路排防水，大幅提升路面應(yīng)對(duì)水害的機(jī)能和功效。否則前述兩種情況復(fù)合疊加，公路路面的技術(shù)和質(zhì)量維護(hù)更加面臨挑戰(zhàn)。

江西某高速公路為適應(yīng)地區(qū)多雨、交通流量和重載比率有增無減的線路養(yǎng)護(hù)需要，在原路車轍病害維修養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)用透滲水耐車轍瀝青混合料路面技術(shù)。該技術(shù)復(fù)合應(yīng)用路面抗車轍和防排水技術(shù)，在路面抗車轍強(qiáng)韌度和合適的透滲水間隙之間取得合理均衡，達(dá)到既耐車轍又透滲水的雙重組合功效，是多雨和多重載同時(shí)存在地區(qū)頗具實(shí)用性的公路路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)。該文將分析該技術(shù)在工程中的具體應(yīng)用。

1 工程概況

江西省某高速公路為雙向四車道，采用半剛性基礎(chǔ)層瀝青路面，執(zhí)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ014—97）設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)壽命周期為15年。自從建成通車以后，車流量和重載車量比例逐年增加，長時(shí)期超負(fù)荷運(yùn)行，結(jié)構(gòu)層綜合性能逐年降低。

一方面瀝青混合料路面自然老化，另一方面公路所在地區(qū)高溫多雨、原路面防排滲透能力不足與長時(shí)期超負(fù)荷運(yùn)行疊加。多種因素影響，致使多處路面產(chǎn)生大量失穩(wěn)型車轍，深度多在15 mm以上，最深達(dá)到48 mm。伴隨公路應(yīng)用年限的增加，車轍深度快速發(fā)展，迫切需要給予維修養(yǎng)護(hù)。

在公路維修養(yǎng)護(hù)過程中，出于地區(qū)公路路面質(zhì)量盡可能長期保持的需要，對(duì)該公路病害路段采用了透滲水耐車轍路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)。新路面不但滿足適應(yīng)交通量大負(fù)荷狀況的耐車轍，還利于適應(yīng)地區(qū)多雨環(huán)境的透滲水路面，同時(shí)盡可能地延長使用壽命[2]。

2 透滲水耐車轍路面混合料配比設(shè)計(jì)

2.1 原材料

玄武巖粗骨料，5～10 mm、10～15 mm 粒度；石灰?guī)r機(jī)制砂細(xì)骨料，0～3 mm粒度；石灰?guī)r礦石粉為添加料；借助高黏改性劑制備的高黏瀝青。

（1）骨料。透滲水耐車轍路面瀝青混合料，采取常規(guī)骨架間隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相比于一般密級(jí)配瀝青混凝土，只是透水性混合料粗骨料的用量較大，約占骨料總質(zhì)量的85%，骨料間的接觸面積較少，比密級(jí)配混合料少25%左右。此瀝青混合料中的骨料接觸點(diǎn)應(yīng)力相對(duì)較高，所以骨料的形狀、性質(zhì)、粒徑和級(jí)配對(duì)混合料的功效影響很大。因此，在混合料設(shè)計(jì)時(shí)，檢測粗骨料的功效尤其重要。透滲水耐車轍路面粗骨料的關(guān)鍵控制技術(shù)指標(biāo)是軟石含量不能高出1%，破碎比不能高出18%。

（2）瀝青。路面混合料容易受空氣、陽光等環(huán)境因素侵蝕。車輛在雨天行駛過程中，胎路間會(huì)產(chǎn)生較高的動(dòng)水壓力。假如瀝青與混合料的結(jié)合力不足，則易導(dǎo)致瀝青混合料發(fā)生剝離。對(duì)于兼顧排水功效的瀝青混合料，通常所用的瀝青對(duì)集料的黏附性更高，結(jié)合力更持久、抗剝離能力更強(qiáng)、抗水損以及防飛散功效更優(yōu)異。所以宜選擇高黏度的改性瀝青或者是在改性瀝青中適當(dāng)摻入橡膠、纖維等材料，以增加黏度。

規(guī)范要求 60 ℃的動(dòng)力黏度應(yīng)高出 20 000 Pa·s，這一點(diǎn)通過應(yīng)用高黏度改性瀝青即可獲得。但排防水混合料用于高級(jí)別公路或車流量大的道路時(shí)，只選用2 000 Pa·s的黏度作為重點(diǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)，還不能達(dá)到透水功能和路面持久性要求。現(xiàn)實(shí)工程中，用于高速公路和交通流量較大城市道路的高黏度改性瀝青的黏度遠(yuǎn)大于20 000 Pa·s，普遍達(dá) 100 000 Pa·s。

2.2 目標(biāo)配比

（1）礦料配比初選。在選擇骨料時(shí)，依據(jù)分骨料的篩選結(jié)果先選擇粗、中、細(xì)3個(gè)級(jí)配。然后，依據(jù)PAC瀝青混合料的特性，將油石比暫定為5%，分別制備馬歇爾試件。兩側(cè)分別施以50次擊實(shí)，成型馬歇爾試樣并測試。

（2）礦料篩分與級(jí)配需求。為確保施工質(zhì)量，對(duì)攪拌站開展生產(chǎn)調(diào)試，通過抽樣驗(yàn)證PAC-13瀝青混合料的生產(chǎn)配比。對(duì) 0～3 mm 熱料庫、5.5～11 mm 熱料庫和11～15 mm熱料庫的骨料采取四等分法采樣，測量其表觀相對(duì)密度和毛體積相對(duì)密度，所有測試結(jié)果都滿足規(guī)范要求。

對(duì)熱料庫的幾種礦料開展篩分，篩分結(jié)果見表1。

表1 料倉礦料篩分結(jié)果

依據(jù)目標(biāo)級(jí)配和各熱料庫的骨料篩選情況，確定礦料摻量比為2#倉∶4#倉∶5#倉∶礦石粉=7.8∶41∶47∶4.0。

（3）最佳瀝青石油比。按B級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)，以4.40%、4.70%、5.0%、5.30%、5.60%五組石油比，分別配制混合料并進(jìn)行謝倫堡析漏實(shí)驗(yàn)。結(jié)合析漏指標(biāo)，考慮PAC-13高黏度瀝青混合料的功效特點(diǎn)，確定該次目標(biāo)配比最佳油石比是5%。

（4）級(jí)配檢測。攪拌站內(nèi)拌和的混合料，隨機(jī)抽取3組，開展抽提篩選實(shí)驗(yàn)。篩選結(jié)果顯示，PAC-13瀝青混合料的級(jí)配狀態(tài)在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

3 透滲水耐車轍路面層施工與質(zhì)量控制

依據(jù)養(yǎng)護(hù)方案，對(duì)該高速公路的部分深車轍區(qū)段，增鋪 PAC-13排防水混合料。整個(gè)施工過程對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制，并對(duì)透滲水耐車轍路面層的功效進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 混合料運(yùn)送

混合料運(yùn)送要特別注意：

（1）因?yàn)榛旌狭暇哂休^大黏性，送料車的車廂與底部必須涂上隔離劑，防止混合料與車廂黏合[3]。

（2）送料車應(yīng)該前后移動(dòng)，分3次裝載，以避免發(fā)生離析。

（3）攤鋪機(jī)前應(yīng)有適量的送料車等候，不宜過少導(dǎo)致攤鋪機(jī)停機(jī)等料，也不宜過多等待卸料，以保證攤鋪工作的連續(xù)穩(wěn)定。

（4）用完整的兩層帆布覆蓋送料車，用于防雨保溫以及防止環(huán)境污染。

運(yùn)送混合料使用40 t自卸車。運(yùn)送中采用雙層帆布覆蓋保溫，對(duì)運(yùn)到現(xiàn)場的混合料溫度開展測量，溫度控制在 165～175 ℃。

3.2 混合料攤鋪

PAC-13混合料的攤鋪與普通瀝青混合料的攤鋪程序總體相似。攤鋪機(jī)就位后，根據(jù)松散攤鋪系數(shù)1.20調(diào)節(jié)熨平板高度，并預(yù)熱到100 ℃以上。攤鋪使用2臺(tái)不同的攤鋪機(jī)開展梯隊(duì)施工?？刂苾膳_(tái)攤鋪機(jī)間隔距離在大約10 m，攤鋪速率控制在大約1.5～2.0 m/min。攤鋪溫度對(duì)于PAC-13瀝青混合料非常重要，所以在該次實(shí)驗(yàn)路路面的攤鋪過程中，應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行溫度采樣，保證攤鋪溫度在 165～170 ℃。

3.3 混合料碾壓

因?yàn)橥笣B水耐車轍路面的間隙率在18%～25%，粗骨料基本是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)觸接，易于壓密操作。但是也面臨易于壓碎的問題，一旦發(fā)生壓碎，部分混合料會(huì)因此失去黏結(jié)能力，造成飛散、掉粒等路面病害。透滲水耐車轍混合料路面的碾壓操作，既要保證壓密，還要控制壓密頻次，防止過度碾壓致使粗骨料壓碎，影響施工質(zhì)量和路面穩(wěn)固性[4]。

初壓選用2臺(tái)12 t雙鋼輪壓路機(jī)，每臺(tái)配備1臺(tái)攤鋪機(jī)，進(jìn)行兩遍碾壓。測量溫度是159 ℃，符合溫度不低于150 ℃的要求。

復(fù)壓選用2臺(tái)30 t膠輪壓路機(jī)，進(jìn)行兩遍碾壓。測量溫度是136 ℃，符合溫度不低于130 ℃的要求。

終壓選用1臺(tái)12 t雙鋼輪壓路機(jī)，進(jìn)行兩遍碾壓。測量溫度是138 ℃，符合溫度不低于130 ℃的要求。

4 透滲水耐車轍路面功效評(píng)價(jià)

4.1 厚度與壓密度檢測

當(dāng)溫度降至50 ℃以下時(shí)，在完成施工的路段，選擇瀝青面層致密均勻的路段取芯，對(duì)巖心樣品進(jìn)行厚度和致密度檢測，檢測結(jié)果見表2所示。數(shù)據(jù)顯示，排防水復(fù)合料路面厚度與壓密度達(dá)標(biāo)，中面層黏結(jié)良好，滿足排防水復(fù)合料路面質(zhì)量需求。

表2 排防水復(fù)合料路面厚度與壓密度測量結(jié)果

4.2 路面質(zhì)量指標(biāo)評(píng)價(jià)

主要技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括平度、構(gòu)造深度、摩擦和透滲水系數(shù)。透滲水系數(shù)用滲水儀測量，平度用三米尺測量，摩擦系數(shù)用擺式摩擦系數(shù)測試儀測量，結(jié)構(gòu)深度用鋪沙法測量。路面質(zhì)量專業(yè)指標(biāo)檢測結(jié)果具體見表3所示。檢測數(shù)據(jù)顯示，PAC-13透滲水耐車轍路面的各項(xiàng)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)均滿足需求。

表3 路面質(zhì)量專業(yè)指標(biāo)檢測結(jié)果

4.3 耐車轍功效評(píng)價(jià)

開展瀝青復(fù)合料結(jié)構(gòu)層的內(nèi)聚力檢測。路面耐車轍功效檢測結(jié)果具體見表4所示。

表4 路面耐車轍功效檢測結(jié)果

續(xù)表4 路面耐車轍功效檢測結(jié)果

由表4數(shù)據(jù)可知，抗拉強(qiáng)度、內(nèi)聚力和彈塑模量均表明排防水面層有良好的耐車轍性能。并且增鋪了瀝青層以后，路面結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度在一定程度上有所降低，進(jìn)一步提高了路面的耐車轍功效。

5 結(jié)論

該文開展了透滲水耐車轍瀝青混合料路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究，主要結(jié)論：

（1）透滲水耐車轍路面混合料配比設(shè)計(jì)。粗骨料占骨料總質(zhì)量的85%，骨料間的接觸面積比密級(jí)配混合料低25%左右，軟石含量不能高出1%，破碎比不能高出18%。最佳油石是5%。防水瀝青混合料60 ℃下的黏度保持在 20 000 Pa·s以上，軟化點(diǎn)能夠保持在 80 ℃以上，20 ℃韌性能夠保持在15 Nm以上，20 ℃黏韌性能夠保持在20 Nm以上，黏度應(yīng)為常規(guī)瀝青的200倍左右。

（2）透滲水耐車轍路面層施工過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)?；旌狭蠑嚢柽^程自動(dòng)控制，拌和用時(shí)控制在60～70 s；瀝青混合料必須均勻覆裹瀝青，無灰料以及粗細(xì)骨料分離等情況；骨料的加熱溫度控制在180 ℃，SBS改性瀝青控制在160 ℃，出廠溫度控制在175 ℃上下；40噸自卸送料車，分3次裝載，以避免發(fā)生離析；兩層帆布覆蓋送料車，防雨保溫，現(xiàn)場控制溫度在165～175 ℃；2臺(tái)12 t雙鋼輪壓路機(jī)臺(tái)初壓，溫度控制須不低150 ℃，2臺(tái)30 t膠輪壓路機(jī)復(fù)壓，溫度控制不低于130 ℃；1臺(tái)12 t雙鋼輪壓路機(jī)終壓，兩遍終壓碾壓，溫度控制不低于130 ℃；路面間隙率在18%～25%；防止過度碾壓致使粗骨料壓碎，影響施工質(zhì)量和路面穩(wěn)固性。

（3）通過路面質(zhì)量指標(biāo)檢測分析，驗(yàn)證了該透滲水耐車轍路面符合技術(shù)指標(biāo)需求。