排水瀝青路面(PAC-13)在沿海多雨地區高速公路的應用

何 熹

(1.廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001；2.南寧市筑路技術與筑路材料工程技術研究中心，廣西 南寧 530001)

0 引言

廣西沿海地區所屬區域為亞熱帶向熱帶過渡性質的海洋季風氣候，夏、秋兩季雨量充沛，年平均降雨量在2 000 mm以上，是中國濕熱多雨的地方之一。

經調查，目前已通車的廣西沿海高速公路改擴建一期工程(南寧至欽州段)因路幅寬度增加較多(由雙向四車道擴建為雙向八車道)，在強降雨或長時間降雨后，局部路面(如連續超高段、緩和曲線零坡點、豎曲線低洼處等)會出現排水不暢而積水匯集的問題，在車輛行駛時會引發行駛不適或打滑現象，易誘發交通安全事故，雨天行車安全顯得尤其重要。在雙向八車道寬幅瀝青路面需要快速、高效排水的建設需求下，某項目采用排水瀝青路面(PAC-13)施工(下文統稱排水瀝青路面)，利用該工藝空隙率大的特點，有效地將路面積水快速排出，從而解決因寬幅路面易積水等引發的行車隱患問題，全面提升改擴建工程的安全性能和服務水平。

1 施工特點及施工原理

1.1 施工特點

PAC(Porous Asphalt Concrete)-13排水瀝青路面是一種使用高黏度瀝青材料包裹集料嵌擠的骨架-空隙結構，形成空隙率高達15%～25%的瀝青混合料路面，具有雨天路面不藏水、無水膜、抗滑、提高行車安全、降低行車噪音等特性和大空隙率的特點。

1.2 適用范圍

排水瀝青路面施工工藝適用于降雨量大的地區的高等級公路、對噪音有嚴格要求控制的城市道路及隧道路面工程。

1.3 施工原理

在不透水的瀝青混凝土層面上鋪筑空隙率在20%左右的大空隙瀝青混凝土抗滑表層，其實質為單一粒徑碎石按照嵌擠機理形成骨架-空隙結構的開級配瀝青混合料[1]，這可使雨水通過該層內部的連通空隙沿路面橫坡排出路外，而不至于在路表形成水膜和徑流，提高雨天行車的安全性、舒適性，實現了道路抗滑、抗車轍及降噪排水的環保功能[2]。

2 應用實例

2.1 工程概況

廣西某沿海高速公路設計時速為120 km/h，原為雙向四車道，路基寬度為26 m，改擴建后為雙向八車道，路基寬度增加至42 m。為有效解決沿海地區寬幅路面易積水等行車隱患問題，路面面層采用排水瀝青路面(PAC-13)施工。

2.2 排水瀝青路面配合比設計

2.2.1 配合比設計原理

(1)排水路面混合料質量檢查的主要指標為空隙率，采用馬歇爾試件的體積設計方法作為配合比設計。

(2)配合比設計完成后，須對混合料進行高溫性、水穩性等試驗。

(3)排水瀝青路面上面層混合料采用標準馬歇爾擊實試驗方法，雙面擊實各50次，擊實溫度為165 ℃左左，本工藝實踐項目采用SBS類(I-D類)聚合物改性瀝青。

(4)PAC-13改性瀝青混合料馬歇爾試件技術指標要求如表1所示。

表1 PAC-13改性瀝青混合料馬歇爾試件技術指標要求表

(5)高溫穩定性能指標采用車轍試驗的方法，車轍試件成型時按照現場壓實度98%的標準備料。本工藝實踐項目瀝青路面上面層用改性瀝青混合料要求60 ℃時的動穩定度≥6 000 次/mm。

(6)水穩定性指標采用48 h殘留穩定度評價水穩定性，具體指標要求為浸水馬歇爾殘留穩定度≥85%，馬歇爾凍融劈裂試驗具體指標要求為凍融劈裂試驗的殘留強度比≥80%。

2.2.2 原材料試驗

(1)瀝青

排水瀝青混凝土采用某公司生產的高黏度添加劑(HVA)和SBS改性瀝青進行復合改性的方案，摻配比例為高黏度添加劑：SBS改性瀝青=8∶92。SBS類(I-D類)聚合物改性瀝青及排水路面專用改性瀝青各項指標均應符合技術指標要求。

(2)集料

排水瀝青路面混凝土混合料所用粗細集料均采用輝綠巖，其中，集料質量技術指標及細集料級配范圍見表2、表3。

表2 集料質量技術指標要求表

表3 細集料級配范圍技術指標要求表

(3)礦粉

排水瀝青路面混凝土混合料所用礦粉均應采用石灰巖和巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料磨細的礦粉[3]，必須保持干燥、潔凈、無風化、無雜質。

(4)纖維

在特重載交通中，排水瀝青路面混凝土混合料添加聚酯纖維作為增塑穩定材料，聚酯纖維摻量為瀝青混合料質量的(0.1±0.02)%(外摻)。纖維技術指標應符合聚酯纖維技術指標要求。

2.2.3 配合比設計

(1)級配范圍

排水瀝青路面混凝土級配范圍要求如表4所示。

本工藝實踐項目按設計文件要求，目標配合比和生產配合比以及施工配合比的混合料級配如表5～6、圖1所示。

表4 級配范圍技術要求表

表5 礦料組成設計表

表6 排水瀝青混合料的礦料摻配比例表

圖1 排水瀝青混合料礦料級配圖

(2)油石比

排水瀝青(PAC-13)混凝土混合料以滿足空隙率的要求為標準，以析漏-飛散試驗確定最佳瀝青用量。根據目標配合比確定的最佳油石比OAC=4.8%，用二次篩分后的熱礦料制作三組試件分別進行析漏飛散試驗。按最佳油石比4.8%進行試拌，各項指標均應滿足設計意見和規范要求。

(3)水穩定性檢驗

采用瀝青路面施工最佳油石比生產的PAC-13改性瀝青混合料制備馬歇爾試件，測定浸60 ℃水48 h后和浸60 ℃水30 min后的馬歇爾穩定度及測定凍融循環后的劈裂強度，分別以浸水殘留穩定度和凍融劈裂抗拉強度比評價其水穩定性能[4]。相關技術要求為：浸水殘留穩定度MS0≥85%，凍融劈裂試驗殘留強度比≥80%。

(4)謝倫堡析漏試驗(燒杯法)

在試驗條件185 ℃±2 ℃條件下，將混合料保溫1 h后進行析漏測試[5]。技術要求(或設計要求)≤0.8%。

(5)肯塔堡飛散試驗

將成型的馬歇爾試件在20±0.5 ℃水溫下浸泡20 h，然后采用洛杉磯磨耗試驗機旋轉300次進行飛散測試[6]。技術要求(或設計要求)為：≤15%。

(6)高溫穩定性檢驗

采用瀝青路面中面層試驗路施工最佳油石比4.8%生產的PAC-13改性瀝青混合料制備馬歇爾試件車轍試件，分別進行60 ℃車轍試驗。技術要求或設計要求為：DS>6 000 次/mm。

2.3 施工工藝

2.3.1 防水粘結層施工

為保證排水瀝青路面與中面層層位間的封水和粘結效果，排水瀝青路面施工前進行SBS改性熱瀝青防水粘結層施工。灑布量為1.3 kg/m2，灑布均勻、不漏底，應達到封水、防滲、粘結效果。

2.3.2 混合料拌和

(1)采用4000型間歇式混合料拌和設備。

(2)高黏劑HVA和聚酯纖維投放添加分別采用自動計量投放添加設備，加裝配備攝像頭監控投放和電鈴提醒投放設備，精度控制在±2%范圍之內。

(3)集料加熱溫度為185 ℃～200 ℃，SBS改性瀝青加熱溫度為160 ℃～170 ℃，瀝青混合料出廠溫度控制在175 ℃～185 ℃。

(4)拌和順序和時間：骨料+纖維+高黏度添加劑干拌15 s，噴灑瀝青3～5 s后，再添加礦粉濕拌35 s，整個循環周期為65～67 s。

2.3.3 混合料運輸

(1)混合料的運輸應考慮拌和攤鋪能力、運輸距離、道路狀況，應選擇大噸位運輸車。

(2)自卸車運輸前車廂內應進行清理，涂刷隔離劑。運輸過程中必須覆蓋保溫。

(3)裝料時車輛前后移動，盡量減少混合料的離析。

(4)出場前檢測混合料溫度，合格后方可運輸至現場。

(5)必須由專人指揮運料車卸料，離攤鋪機保持10～30 cm的距離停車，掛空擋后指揮攤鋪機推動運料車前進。

2.3.4 混合料攤鋪

(1)松鋪系數根據實測確定。

(2)采用平衡梁控制平整度和厚度。

(3)攤鋪機提前0.5～1 h預熱熨平板，溫度≥110 ℃。

(4)根據拌和站的產量、施工機械配套情況及攤鋪厚度、攤鋪寬度等確定合適的攤鋪速度，確保緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪。攤鋪過程中不得隨意變換速度[6]。

(5)攤鋪機應調整到最佳狀態[7]。

(6)攤鋪溫度必須符合相關標準要求。

2.3.5 混合料碾壓

施工碾壓機械采用雙鋼輪壓路機、膠輪壓路機和雙鋼輪壓路機的組合形式。雙鋼輪初壓4遍，膠輪復壓2遍，雙鋼輪終壓1遍，全碾壓過程壓路機設備均采用靜壓方式。初壓溫度控制在155 ℃～165 ℃，膠輪壓路機復壓溫度控制在80 ℃～90 ℃。

排水瀝青路面混合料的碾壓原則上不開振壓，如遇特殊情況局部需要人工補料的，在混合料溫度偏低時可開振壓1～2遍。

碾壓設備要緊跟、慢壓，且嚴格要求控制碾壓遍數，不能超壓也不能漏壓。

2.3.6 養護

(1)為防路面污染，在施工結束后，封閉交通時間≥24 h。

(2)遇到緊急情況必須開放交通通行時，必須等路面溫度完全冷卻后再開放交通。為防出現車轍現象要嚴禁車輛在路面上采取制動或急轉彎，且車輪胎必須保持潔凈。

3 效益分析

排水瀝青路面施工工藝以廣西某改擴建工程K24+700～K25+470左幅為例進行經濟效益計算，排水瀝青路面(PAC-13)與SMA-13瀝青路面上面層施工方案相比，平均每平方僅多投資8元，雖然造價略微增加，但卻能達到良好效果。

4 結語

通過本文研究，排水瀝青路面具有雨天路面不藏水、無水膜、抗滑、提高行車安全、降低行車噪音等特性和大空隙率的特點，能有效降低因寬幅路面易積水等引發的行車安全隱患問題，全面提升高速公路路面行車安全性能和服務水平。排水瀝青路面(PAC-13)是一種集功能性、安全性于一身的新型瀝青路面，在沿海多雨地區的高速公路建設中具有良好的推廣前景。