排水瀝青路面在高速公路中的應(yīng)用研究

摘要 為提升排水瀝青路面的應(yīng)用效果，保證其在高溫多雨區(qū)的良好路用性能，文章以四川省某高速公路項目為例，將排水瀝青路面應(yīng)用于試驗路段，采用4 cm PAC-13排水瀝青混凝土上面層，通過對瀝青混合料的原材料選用、配合比設(shè)計、施工技術(shù)等進行闡述，并在施工完畢后檢測了排水瀝青路面的路面壓實度、滲水系數(shù)、動態(tài)摩擦系數(shù)等技術(shù)指標。結(jié)果表明，排水瀝青路面具有良好的壓實效果、滲水性能、抗滑性能。

關(guān)鍵詞 排水瀝青路面；高速公路；高黏改性瀝青；防水黏結(jié)層

中圖分類號 U416.217 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0136-03

0 引言

排水瀝青路面，也稱透水瀝青路面，壓實后空隙率為18%～25%[1]。由于排水瀝青路面的空隙率較大，能夠提高道路安全性，屬于一種高品質(zhì)的道路路面結(jié)構(gòu)類型[2]。該類路面在國外的研究應(yīng)用已超過40年，而我國對排水瀝青路面的研究起步較晚，但目前技術(shù)日趨成熟，在廣西、云南、四川、江蘇、安徽、江西、湖南、浙江等多省市已得到推廣應(yīng)用，并且路用性能至今保持良好[3]。因此，該文在相關(guān)研究應(yīng)用成果的基礎(chǔ)上，將排水瀝青路面應(yīng)用于高溫多雨地區(qū)公路項目中，以期為相關(guān)工程提供可靠參考。

1 工程概況

某高速公路項目位于四川省境內(nèi)，路線全長約96 km。該高速公路的建設(shè)縮小了四川省東西部差距，是四川省東向最便捷的“通江達?！蓖ǖ?，由于所在區(qū)域內(nèi)為亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，降水量較大，并且超過35%的降水量集中在夏季。考慮項目沿線降雨比較多，為減少雨季交通事故，提高道路安全性能，擬鋪筑排水瀝青路面試驗路段，起訖樁號為K28+100～K30+100。相比于普通路面，排水瀝青路面空隙率較大，能夠?qū)⑺魍ǖ肋w移到路面內(nèi)部，從而減少雨天路表水膜。試驗路段為雙向四車道高速公路標準，設(shè)計速度為80 km/h，路基寬度為26.0 m，路面結(jié)構(gòu)及厚度如表1所示。

2 原材料選用與配合比設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范要求，該試驗路段PAC-13排水瀝青混合料的原材料包括高黏改性瀝青、粗骨料、細骨料、填料、纖維等，具體要求如下。

2.1 高黏改性瀝青

高黏改性瀝青[4]由SBS改性瀝青和HVA高黏度改性劑復(fù)合制備而成，HVA高黏度改性劑的添加量為8%。高黏改性瀝青技術(shù)指標經(jīng)試驗檢測滿足要求，如表2所示。

2.2 粗骨料

粗骨料選擇玄武巖碎石，按照干燥、均勻、潔凈的標準進行篩選，應(yīng)具備良好的強度和耐久性，其技術(shù)指標經(jīng)試驗檢測滿足要求，如表3所示。

2.3 細骨料

細骨料用于調(diào)節(jié)排水瀝青路面內(nèi)部空隙大小，其選擇標準和粗骨料一致[5]。細骨料選擇機制砂，其技術(shù)指標經(jīng)試驗檢測滿足要求，如表4所示。

2.4 填料

填料主要用于提高高黏改性瀝青與骨料之間的黏結(jié)效果，填料選擇石灰?guī)r礦粉，其技術(shù)指標經(jīng)試驗檢測滿足要求，如表5所示。

2.5 纖維

纖維選擇聚酯纖維，摻量為排水瀝青混合料質(zhì)量的0.1%。

2.6 配合比設(shè)計

采用馬歇爾擊實試驗進行配合比設(shè)計，得出排水瀝青混合料級配范圍，如表6所示。

3 排水瀝青路面施工技術(shù)

防水黏結(jié)層[6]的作用不同于一般瀝青路面黏層，它是為防止水浸入中面層及基層，通過噴灑防水黏結(jié)材料而形成的結(jié)構(gòu)層。

3.1 防水黏結(jié)層施工

對于排水瀝青路面而言，防水黏結(jié)層處于中間層與上面層之間，以加強中間層與上面層之間的黏結(jié)。該試驗路段防水黏結(jié)層采用超薄SBS改性瀝青同步碎石封層，瀝青膜厚度為1～2 mm。在施工前，必須徹底處理和清掃下承層，確保其平整、干燥、潔凈。施工過程中，應(yīng)采用同步碎石封層車勻速作業(yè)，SBS改性瀝青灑布量為0.8 kg/m2，碎石撒布面積為滿鋪的60%～70%；撒布完成后，選擇膠輪壓路機進行碾壓。為保證整個路段同步碎石封層撒布均勻，碾壓黏輪位置需要及時補撒。

3.2 混合料拌和

排水瀝青混合料拌和使用大型間歇式瀝青攪拌站，間歇式拌和機每盤的生產(chǎn)周期為65～75 s。拌和工藝為：①骨料+聚酯纖維+HVA高黏度改性劑干拌15 s，加熱溫度為185～200 ℃；②噴灑SBS改性瀝青3～5 s，拌和10～20 s，投放礦粉；③礦粉投放完后拌和35 s；④混合料拌和應(yīng)做到均勻，以瀝青均勻裹覆骨料為準，無花白料、無結(jié)團成塊等質(zhì)量問題；⑤出料溫度不宜低于180 ℃，宜隨拌隨用，不宜存儲。

3.3 混合料運輸

排水瀝青混合料采用大噸位的自卸運輸車，由于混合料中粗骨料用量多，易發(fā)生溫度快速散失及滲漏，運輸車應(yīng)采用雙層篷布覆蓋混合料，防止運輸途中瀝青混合料降溫過快[7]。此外，應(yīng)在運輸車車廂側(cè)板和底板涂抹薄層隔離劑，防止瀝青與車廂黏結(jié)。在混合料運輸過程中，對每輛運輸車進行溫度檢測，并嚴禁運輸車急剎車、急彎掉頭，混合料到現(xiàn)場的料溫應(yīng)不低于175 ℃。

3.4 混合料攤鋪

排水瀝青混合料黏度大、空隙率大，攤鋪溫度相對較高。因此，在攤鋪開始前，先將熨平板溫度加熱至110 ℃以上，熨平板高度按照1.2的松鋪系數(shù)進行調(diào)整。在攤鋪過程中，攤鋪機應(yīng)勻速緩慢行駛，攤鋪速度控制在2.0 m/min，不得隨意改變攤鋪速度，并保持連續(xù)不間斷作業(yè)。如果發(fā)現(xiàn)局部出現(xiàn)油斑或不均勻現(xiàn)象，嚴禁揚鍬灑料和壓后補料，應(yīng)人工及時填補換料。

3.5 混合料碾壓

排水瀝青混合料碾壓施工應(yīng)緊跟攤鋪進行，以避免混合料降低過快。由于排水瀝青路面需要較高的空隙率，碾壓不得采用振動方式而應(yīng)采用靜壓方式。碾壓環(huán)節(jié)包括初壓、復(fù)壓、終壓，初壓和復(fù)壓的壓路機為鋼輪壓路機，而終壓的壓路機為膠輪壓路機。鋼輪初壓4遍，溫度控制在155～165 ℃；為避免混合料超壓，復(fù)壓應(yīng)避免緊跟，鋼輪復(fù)壓2遍，溫度控制在120～140 ℃；膠輪終壓1遍，溫度控制在80～100 ℃。在混合料碾壓過程中，嚴禁壓路機在剛碾壓成形的路面上轉(zhuǎn)向，且壓路機行駛速度應(yīng)保持均勻一致。待攤鋪層完全冷卻、路面溫度低于50 ℃后，即可開放交通。

4 排水瀝青路面施工效果檢測

在施工完成后，為驗證該試驗路段排水瀝青路面的施工質(zhì)量，選擇合理測試點，對路面壓實度、滲水系數(shù)、動態(tài)摩擦系數(shù)進行檢測。

4.1 壓實度檢測

壓實度對路面路用性能影響較大，通過對10個斷面進行壓實度檢測，并整理壓實度測試記錄表，具體數(shù)據(jù)如表7所示。

由表7可知，排水瀝青路面壓實度整體波動幅度較小，且均大于技術(shù)要求指標98%，路面壓實情況良好。

4.2 滲水系數(shù)檢測

該試驗路段采用滲水儀對排水瀝青路面的滲水系數(shù)進行檢測，滲水儀通過數(shù)據(jù)線與電腦連接，可實現(xiàn)自動滲水檢測，具體數(shù)據(jù)如表8所示。

由表8可知，該試驗路段排水瀝青路面滲水系數(shù)均大于技術(shù)要求指標5 000 mL/min，滿足《排水瀝青路面設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3350-03—2020）要求，并且各斷面路面滲水系數(shù)變化區(qū)間較小，具有良好的滲水性能。

4.3 動態(tài)摩擦系數(shù)檢測

動態(tài)摩擦系數(shù)是路面抗滑性能的重要評價指標，采用動態(tài)摩擦系數(shù)測試儀，對不同速度下的排水瀝青路面動態(tài)摩擦系數(shù)進行檢測，具體數(shù)據(jù)如表9所示。

由表9可知，當(dāng)速度為20 km/h時，動態(tài)摩擦系數(shù)最大，為0.61；隨著速度的逐漸增加，動態(tài)摩擦系數(shù)不斷降低；當(dāng)速度為60 km/h時，動態(tài)摩擦系數(shù)基本維持不變，為0.50。同時，根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，在同樣檢測條件下，SMA瀝青路面的最大動態(tài)摩擦系數(shù)在0.39～0.42之間，最小動態(tài)摩擦系數(shù)在0.32～037之間，因此，排水瀝青路面的抗滑性能較好。

5 結(jié)論

依托四川省某高速公路項目，對排水瀝青路面的應(yīng)用進行研究，得出以下結(jié)論：

（1）排水瀝青路面的空隙率較大，可能會使得瀝青混合料的黏著力不足，因此需采用高黏劑改性瀝青，為保證高黏改性瀝青具有良好的黏結(jié)性能，其動力黏度（60 ℃）指標應(yīng)大于50 000 Pa·s。該項目采用的高黏改性瀝青的動力黏度（60 ℃）為59 500 Pa·s，具有較高的黏韌性。

（2）由于排水瀝青路面的結(jié)構(gòu)特殊性，應(yīng)在中間層與上面層之間設(shè)置防水黏結(jié)層。該項目采用超薄SBS改性瀝青同步碎石封層，以增強兩層間的黏結(jié)，提高防水效果。

（3）通過現(xiàn)場施工質(zhì)量檢測結(jié)果得知，排水瀝青路面的壓實度、滲水系數(shù)均滿足技術(shù)要求，壓實度均大于98%，滲水系數(shù)均大于5 000 mL/min，動態(tài)摩擦系數(shù)相較于SMA瀝青路面有大幅度提升。

參考文獻

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收稿日期：2024-03-28

作者簡介：蘇洲（1981—），男，碩士研究生，高級工程師，從事路面設(shè)計及檢測工作。