排水瀝青路面在高速公路中的應用研究

摘要 為提升排水瀝青路面的應用效果，保證其在高溫多雨區的良好路用性能，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、配合比設計、施工技術等進行闡述，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、動態摩擦系數等技術指標。結果表明，排水瀝青路面具有良好的壓實效果、滲水性能、抗滑性能。

關鍵詞 排水瀝青路面；高速公路；高黏改性瀝青；防水黏結層

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，屬于一種高品質的道路路面結構類型[2]。該類路面在國外的研究應用已超過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用，并且路用性能至今保持良好[3]。因此，該文在相關研究應用成果的基礎上，將排水瀝青路面應用于高溫多雨地區公路項目中，以期為相關工程提供可靠參考。

1 工程概況

某高速公路項目位于四川省境內，路線全長約96 km。該高速公路的建設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?，由于所在區域內為亞熱帶濕潤季風氣候，四季分明，降水量較大，并且超過35%的降水量集中在夏季?？紤]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，能夠將水流通道遷移到路面內部，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，設計速度為80 km/h，路基寬度為26.0 m，路面結構及厚度如表1所示。

2 原材料選用與配合比設計

根據現行技術規范要求，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%。高黏改性瀝青技術指標經試驗檢測滿足要求，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，應具備良好的強度和耐久性，其技術指標經試驗檢測滿足要求，如表3所示。

2.3 細骨料

細骨料用于調節排水瀝青路面內部空隙大小，其選擇標準和粗骨料一致[5]。細骨料選擇機制砂，其技術指標經試驗檢測滿足要求，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效果，填料選擇石灰巖礦粉，其技術指標經試驗檢測滿足要求，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量的0.1%。

2.6 配合比設計

采用馬歇爾擊實試驗進行配合比設計，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

防水黏結層[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，通過噴灑防水黏結材料而形成的結構層。

3.1 防水黏結層施工

對于排水瀝青路面而言，防水黏結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。該試驗路段防水黏結層采用超薄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，應采用同步碎石封層車勻速作業，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混合料拌和應做到均勻，以瀝青均勻裹覆骨料為準，無花白料、無結團成塊等質量問題；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，易發生溫度快速散失及滲漏，運輸車應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，應在運輸車車廂側板和底板涂抹薄層隔離劑，防止瀝青與車廂黏結。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，混合料到現場的料溫應不低于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的松鋪系數進行調整。在攤鋪過程中，攤鋪機應勻速緩慢行駛，攤鋪速度控制在2.0 m/min，不得隨意改變攤鋪速度，并保持連續不間斷作業。如果發現局部出現油斑或不均勻現象，嚴禁揚鍬灑料和壓后補料，應人工及時填補換料。

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采用靜壓方式。碾壓環節包括初壓、復壓、終壓，初壓和復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，復壓應避免緊跟，鋼輪復壓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向，且壓路機行駛速度應保持均勻一致。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量，選擇合理測試點，對路面壓實度、滲水系數、動態摩擦系數進行檢測。

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，具體數據如表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，且均大于技術要求指標98%，路面壓實情況良好。

4.2 滲水系數檢測

該試驗路段采用滲水儀對排水瀝青路面的滲水系數進行檢測，滲水儀通過數據線與電腦連接，可實現自動滲水檢測，具體數據如表8所示。

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

4.3 動態摩擦系數檢測

動態摩擦系數是路面抗滑性能的重要評價指標，采用動態摩擦系數測試儀，對不同速度下的排水瀝青路面動態摩擦系數進行檢測，具體數據如表9所示。

由表9可知，當速度為20 km/h時，動態摩擦系數最大，為0.61；隨著速度的逐漸增加，動態摩擦系數不斷降低；當速度為60 km/h時，動態摩擦系數基本維持不變，為0.50。同時，根據相關研究結果，在同樣檢測條件下，SMA瀝青路面的最大動態摩擦系數在0.39～0.42之間，最小動態摩擦系數在0.32～037之間，因此，排水瀝青路面的抗滑性能較好。

5 結論

依托四川省某高速公路項目，對排水瀝青路面的應用進行研究，得出以下結論：

（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性能，其動力黏度（60 ℃）指標應大于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構特殊性，應在中間層與上面層之間設置防水黏結層。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，提高防水效果。

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

參考文獻

[1]林子豪. 排水瀝青混合料組成機理研究與設計方法優化[D]. 南京：東南大學， 2022.

[2]何熹. 排水瀝青路面（PAC-13）在沿海多雨地區高速公路的應用[J]. 西部交通科技， 2021（4）： 55-58.

[3]譚舉鴻， 黃晚清， 曹明明. 排水瀝青路面在川東高溫多雨區的應用與性能跟蹤檢測[J]. 公路交通技術， 2023（5）： 54-60.

[4]王旭平. 排水瀝青路面混合料設計及性能分析[J]. 交通世界， 2023（30）： 19-21.

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[6]韋毅. 排水路面在沿海地區高速公路養護工程中的應用[J]. 西部交通科技， 2023（10）： 44-46+50.

[7]賈亞紅. 排水瀝青路面設計及施工要點分析[J]. 交通世界， 2023（28）： 79-81.

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，從事路面設計及檢測工作。