高速公路服務區雙層透水瀝青路面性能研究

作者簡介：韋 奔（1982—），高級工程師，研究方向：路基路面工程。

摘要：文章結合某高速公路服務區透水瀝青路面鋪裝工程實例，對雙層透水瀝青路面原材料進行優選，設計透水瀝青混合料結構，并對其路用性能進行研究。結果表明：透水瀝青路面采用的專用改性瀝青需在SBS改性瀝青的基礎上二次改性，且改性劑摻量≥8%；透水瀝青混合料粒徑越大，滲水能力越好，在滿足路用性能的前提下優選大粒徑瀝青混合料；雙層透水瀝青路面較單層瀝青路面滲水、降噪性能更好。

關鍵詞：雙層透水瀝青路面；級配設計；路用性能；服務區

中圖分類號：U416.217

0 引言

透水瀝青路面作為新一代環境友好型路面，具有許多優良品質，如有效緩解熱島效應、減輕眩光、高抗滑、低噪音、抑制水霧、防止水漂等^[1-2]，尤其適用于高溫多雨氣候區域條件下的高等級公路和城市道路，以及對降噪有特殊要求的道路。但現有透水瀝青路面也存在遇到突發大暴雨時雨水不能及時排走，路面產生積水的問題。荷蘭最先提出采用雙層透水瀝青路面，這種瀝青路面結構在提高滲水作用的同時能緩解空隙堵塞問題^[3]。解金龍等^[4]為解決高速公路局部路段積水嚴重、噪聲超表的問題，分別研究了雙層排水降噪瀝青路面與單層降噪瀝青路面，結果表明雙層透水瀝青路面相較于單層透水瀝青路面具有更好的滲水效果及降噪效果。余威^[5]通過建立模型分析，透水瀝青路面面層設計時不能只注重材料和滲水性能，還應注重結構的設計。趙亮^[6]也提出，與常規瀝青路面設計方法不同，透水路面需考慮透水性與結構力學之間的矛盾。

該文在前人研究的基礎上，結合項目實際，從其原材料及結構的設計基礎上，進行雙層透水瀝青路面設計。

1 工程概況

某高速公路服務區的路面工程中采用雙層透水瀝青鋪裝技術，該項目位于濕潤的亞熱帶季風氣候，陽光充足、雨量充沛，連續降雨量最長30 d，年平均降雨量在1 800 mm，屬高溫多雨濕熱地區。

2 配合比優化設計

2.1 原材料

2.1.1 透水路面專用改性瀝青

透水瀝青路面空隙率較高，是骨架空隙結構，集料之間為點對點接觸，為滿足路用性能要求，其結合料將采用SBS改性瀝青與透水瀝青路面專用改性劑復合改性的方案，但SBS改性瀝青與透水瀝青路面專用改性劑的配合比會對透水瀝青路面改性瀝青的技術指標產生影響，透水瀝青路面專用改性劑摻量過少將導致瀝青結合料指標不滿足技術要求，從而影響透水瀝青路面混合料性能。為此，分別測試了透水瀝青路面專用改性劑摻量為6%、8%、10%時改性瀝青的性能參數如表1所示。

由表1可知，隨著透水瀝青路面專用改性劑摻量的增加，瀝青的針入度、軟化點、延度、動力黏度等也相應增加，瀝青性能得到加強。當透水瀝青路面專用改性劑摻量為6%時，針入度指標為38（0.1 mm），規范要求≥40（0.1 mm），動力黏度指標為253 500 Pa·s，規范要求≥300 000，兩項指標不合格。高黏劑摻量8%以及摻量10%的瀝青各項指標均滿足要求，由于高黏劑成本較高，且高黏劑增加越多，黏度越大，黏度過高會影響施工過程中的拌和均勻性，故透水瀝青路面專用改性劑摻量定為8%。

2.1.2 纖維

所采用的聚酯纖維具體技術指標如表2所示，摻量為瀝青混合料質量的0.1%。

2.1.3 粗集料

透水瀝青混合料中的粗集料含量一般＞80%，其構成混合料的骨架結構，同時是影響透水瀝青混合料的強度與耐久性的關鍵因素，項目上面層采用粒徑為5～10 mm和10～15 mm，潔凈、干燥、無風化、無雜質的輝綠巖作為粗集料，粗集料指標如表3所示。

2.1.4 細集料

細集料主要用來吸附瀝青，增強集料間粘結作用，同時填充部分空隙，構成穩定大空隙結構。礦粉用來提高集料膠結強度，從而達到增加瀝青混凝土強度的作用。本研究采用粒徑為0～3 mm的石灰巖機制砂作為細集料，其性能指標如表4所示。

2.1.5 填料

填料選石灰巖礦粉，具體指標如表5所示。

2.2 級配設計

透水瀝青混合料配合比設計以空隙率為目的，平衡好混合料的耐久性、強度、高溫、低溫及其他路用性能與空隙率的矛盾，該項目透水瀝青路面施工按照體積法，采用設計空隙率22%作為雙層透水瀝青配合比空隙率標準^[7-8]。雙層透水瀝青混合料常用以下兩種形式：PAC-13+PAC-20或PAC-5+PAC-13，采用設計空隙率22%作為雙層透水瀝青配合比空隙率標準，其礦料合成級配見表6。結合體積分析法，確定PAC-13和PAC-20瀝青混合料的油石比范圍，結合析漏試驗，最后確認最佳油石比PAC-5為5.0%，PAC-13為4.8%，PAC-20為4.6%，按照體積法PAC-5空隙率為21.6%，PAC-13空隙率為21.4%，PAC-20空隙率為21.5%。

2.3 雙層透水瀝青混合料路用性能

對PAC-5、PAC-13和PAC-20透水瀝青混合料路用性能進行檢測，檢測結果見下頁表7。

由表7可知，PAC-20滲水系數最大，其次是PAC-13，最后是PAC-5，從單層路面滲水能力上看最大粒徑越大，滲水能力越好；PAC-13飛散損失最小，動穩定度最高，由于鋪筑在最上面層，直接承受車輛的輪胎的碾壓及摩擦作用，對抗高溫性能及抗飛散性能要求較高，故PAC-13鋪筑在最上面最為合適。

室內成型車轍試件，將兩塊試件重疊，模擬實際施工，撒布適量粘層油粘結，測其滲水系數，檢測結果如表8所示。

由表8可知，雙層透水瀝青路面滲水系數均大于單層透水瀝青路面，滲水性能更好，其中PAC-13+PAC-20組合方案，滲水系數最高，達到8 300 mL/min，并且由表7知PAC-13抗高溫性能及抗飛散性能最好，故最終決定選擇PAC-13+PAC-20組合方案。

3 雙層透水瀝青路面實施效果

在某高速公路服務區鋪筑PAC-13+PAC-20雙層透水瀝青路面，現場施工情況顯示攤鋪效果良好，無明顯質量問題，壓路機碾壓有序，路面平整，整個工作面施工組織較好。并且透水瀝青路面所檢壓實度、滲水等指標滿足設計要求，施工路段總體質量在可控范圍內。為了驗證其路面服務功能，按照《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60-2008）中瀝青路面測試標準，分別對透水瀝青路面的滲水系數、降噪、擺值進行了測試，并以單層透水瀝青路面檢測結果作為對比，如表9所示。

由表9可知，雙層透水瀝青路面滲水系數較單層排水瀝青路面提高了24.2%，降噪能力提高了1.5 dB，分析認為雙層排水瀝青路面由于結構層較單層厚，內部排水通道面積更大，儲音空洞更深，故滲水能力及降噪能力得到提高。從擺值數據可以看出兩者差距不大，分析原因認為，擺值主要是與路表面的構造深度粗糙程度有關，兩者路面面層均采用PAC-13，故擺值基本一致。

4 結語

（1）針對瀝青結合料進行研究，透水瀝青路面專用改性劑摻量為6%時制得透水路面專用改性瀝青的針入度及動力黏度指標不合格，當摻量提高到8%時各項指標均合格，推薦透水瀝青路面專用改性劑摻量＞8%。

（2）隨著公稱最大粒徑的增大，透水瀝青混合料滲水系數開始增長，在滿足路用性能的前提下，若對滲水能力要求較高，可優先選用大粒徑透水瀝青混合料。

（3）透水瀝青混合料PAC-13抗高溫性能及抗飛散性能相較于PAC-5及PAC-20更好，更適宜鋪筑在面層。

（4）應用雙層透水瀝青路面滲水及降噪能力明顯優于單層，抗滑能力與單層一致，適用于對排水及降噪能力要求較高的路面。

參考文獻：

[1]黃 卓.透水瀝青路面優化設計方法[J].交通世界，2022，610（16）：154-155.

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