孫志華

摘 要：為滿足高速公路使用要求，提升雨天通車的抗滑、排水、降噪路用性能，公路工程項目常采用排水瀝青路面，實現(xiàn)低噪聲、低眩光的項目設計要求。本文針對容易產(chǎn)生積水的高速公路路段，分析了高速公路鋪設排水瀝青路面層的意義，并結合項目所處環(huán)境和通車情況，提出了優(yōu)化設計的路面結構方案，并根據(jù)排水瀝青路面材料的技術特點和工藝要求，通過試驗研究分析計算出最佳的排水瀝青路面聚合物配合比。文章通過項目實踐所得結論，對同類型的工程建設具有重要指導意義。

關鍵詞：高速公路;排水瀝青混合料;原材料技術要求;配合比設計要點

中圖分類號：U416.217 文獻標識碼：A

0 引言

近年來，排水瀝青路面廣泛應用于我國道路建設中，大量的路面排水實驗工程證明，原材料質量與路面結構工藝水平是決定道路排水性能的關鍵。本文研究了排水性路面的原材料特點和相關技術指標，通過分析瀝青混合料目標配合比，確定生產(chǎn)配合比，驗證生產(chǎn)配合比這三個關鍵階段，提高排水瀝青路面的使用性能，實現(xiàn)路面的排水、抗滑、降噪功能，為實際的工程建設提供了有力的技術支撐。

1 項目背景

某排水瀝青高速公路地處江南丘陵過濕區(qū)。該地區(qū)為亞熱帶季風氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，有明顯的季節(jié)劃分，空氣濕潤，暑熱期較長，寒期較短，降水集中且年降水量大，夏雨最多，春雨次之。按照降水量多少可以將4-6月劃分為雨季，其降水量可達全年降水量的37%～46%。根據(jù)相關數(shù)據(jù)可以得知，該地區(qū)年均溫約17.4℃，其中近年來出現(xiàn)過的極端高溫和低溫分別為40.5℃、-11.5℃;平均年降水量為1 412.2 mm，日最高降水量為195.7 mm;年均蒸發(fā)量、相對濕度和風速分別為1 369.8 mm、79%、2.2 m/s。

2 路面結構設計方案的選擇

（1）此項目作為某典型綠色項目建設，該高速公路在施工時充分考慮交通部提出的公路環(huán)境標準，貫徹可持續(xù)發(fā)展觀，堅持綠色、循環(huán)、經(jīng)濟的設計理念，積極推廣節(jié)能減排新工藝新技術[1]。近年來，排水瀝青道路在國內(nèi)外路面工程建設中廣泛應用，有效解決了路面積水問題，減輕了雨天行車發(fā)生側滑的風險;減輕了眩光現(xiàn)象，擴大了夜間行車的視野范圍;實現(xiàn)了良好的降噪效果，避免了噪聲污染。

（2）此高速公路路段易積水且多隧道，選用排水性瀝青路面完成設計施工，在部分易積水區(qū)域使用PAC-13材料代替SMA-13材料，有助于節(jié)約資源，提高經(jīng)濟效益，創(chuàng)造舒適安全的行車環(huán)境。

（3）長隧道排水瀝青路面，因面層具有大量的開口孔隙，能有效吸收車輪摩擦路面產(chǎn)生的噪音，使其具備約3-5分貝的降噪能力[2];另因隧道內(nèi)部空氣流通不暢，難以接觸陽光，隧道內(nèi)的路面常常處于潮濕積水狀態(tài)，并在表面形成水膜。長時間的通車后，含水路面吸附了大量未燃盡的汽車尾氣油脂，道路的抗滑性能降低[3]。因此，設計出具有良好排水效果的路面，可以有效提高道路的使用性能，保證通車安全。

（4）在路幅較寬、縱坡、合成坡度相對較小或零坡度的路段經(jīng)常出現(xiàn)積水問題，如“S”型變坡點路段和較為緩和的曲線路段[4]。為保證通車效率，排除安全隱患，應在這些雨天非安全區(qū)域內(nèi)，設計出排水性能良好的排水道路。

3 原材料技術要求

3.1 瀝青及高黏度添加劑

（1）根據(jù)路段施工所在地的氣候特點和交通狀況，選擇合適的專用瀝青進行排水路面施工。在通過大量實踐和實驗驗證后，道路石油瀝青、SBS改性瀝青與直投改性高黏度添加劑（HVA）復合技術已逐步成熟[5]。

（2）按照公路行業(yè)技術標準，SBS改性瀝青涂料應符合PG76-22等級標準，并確保涂料中至少含有4.5%的改性劑。具體標準如下表所示，其中表1、表2、表3分別為分別為SBS改性瀝青工藝技術指標、改性添加劑的黏度要求和高黏度的改性瀝青工藝技術指標要求。

（3）通常情況下，將92%的改性瀝青和8%的高黏度添加劑（HVA）充分結合后的施工效果最佳[6]。SBS改性瀝青和高黏度添加劑HVA配伍性較高，應進行2至3組的實驗后再進行比對選擇。

（4）高黏改性瀝青制備技術：通過添加黏度改性劑，制備高黏改性瀝青材料技術流程如下：

①在添加改性劑前，應將基質瀝青加熱到180℃～190℃范圍內(nèi)，同時添加一定比例的黏度改性劑，添加過程中應同步拌合，保證改性瀝青的均勻性，從而充分發(fā)揮改性作用;

②將試件置于剪切試驗機下，將剪切試驗儀轉速調整至5000 r/min，連續(xù)剪切0.5 h，剪切試驗過程中，試驗溫度應保持在185℃～200℃范圍內(nèi);

③停機，并將改性瀝青混合料置入烘箱內(nèi)烘烤0.5 h，烘烤溫度180℃，烘烤后，對試件進行各項試驗。

（5）由于試驗誤差影響，高黏改性瀝青混合料粘韌性試驗結果離散性較大，故在性能試驗中，該指標僅作為參考選用[7]。

3.2 粗集料

（1）用于拌和排水瀝青混凝土的粗粒徑集料應保證粒徑均勻、表面清潔干燥，且粗粒徑集料的黏附性、耐久性及硬度等均應滿足設計要求，粗粒徑集料各項技術參數(shù)標準詳見下表4、5所示：

（2）排水瀝青混凝土中的粗粒徑集料相互接觸形式為點接觸，一旦集料強度和剛度不滿足設計要求，在壓實機械作用下，必將造成局部集料壓碎，進而誘發(fā)粒料松散、飛濺，造成嚴重的結構損傷[8];故應嚴格控制軟弱集料的占比，具體指標結合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》相關要求確定。

（3）嚴格依照現(xiàn)行《公路工程集料試驗規(guī)程》相關要求開展該項試驗，將壓碎儀和壓柱同時置于188℃～192℃的烘箱內(nèi)，烘干時間不應低于2 h，烘烤完的試件應立即開展試驗。

3.3 細集料

（1）細粒徑集料應保證表面清潔干燥、質地堅硬，具體技術標準詳見下表6、7所示：

（2）嚴格控制經(jīng)二次除塵后的不同料倉內(nèi)粒徑低于0.075 mm粒料的占比是否滿足設計要求，保證含量指標不大于5%，且0#～3#料倉的篩孔孔徑應為3 mm。

3.4 礦粉

（1）外加礦粉應保證表面清潔干燥、質地堅硬、未見明顯風化，嚴禁使用回收礦粉作為外加劑。礦粉各項技術指標詳見下表8所示：

3.5 排水瀝青混合料

排水瀝青混合料各項技術指標標準詳見下表9所示：

4 排水瀝青路面配合比設計

配合比設計主要包含：目標配合比、實際生產(chǎn)配合比及配合比驗證三部分：

4.1 目標配合比設計要點

（1）檢驗混合料中各項原材料技術指標是否滿足要求。

（2）根據(jù)設計空隙率指標，選配三種配合比方案，保證2.36 mm篩孔的通過率控制在±3%附近，下表10為PAC-13型排水瀝青混合料集料級配范圍。

（3）通過馬歇爾試驗，獲取體積指標，重點控制空隙率指標，保證其滿足設計要求。

（4）滿足設計要求后，按±0.5%，±1%的梯度微調瀝青用量，并同步開展析漏、飛散試驗，并繪制試驗參數(shù)曲線圖，通過析漏試驗的反彎點位置確定瀝青合理用量，通過下圖1可知，瀝青合理用量比重為4.46%，對應的析漏量低于0.8%（燒杯法）。

（5）排水瀝青混合料各項性能檢驗。

4.2 生產(chǎn)配合比設計要點

（1）實際生產(chǎn)配合比級配設計應基于目標配合比級配指標，通過微調冷料倉轉速和熱料倉篩分量實現(xiàn)熱料倉之間的料量平衡，其中，每一檔熱料倉內(nèi)的質量不能大于±3%。

（2）在冷料倉和熱料倉內(nèi)的混合料實現(xiàn)平衡后，隨即開始實際生產(chǎn)配合比的設計及試拌，此外，對目標配合比方案中的最佳基質瀝青用量、最佳基質瀝青用量±0.3%等三個用量指標分別進行試拌。

（3）選取不同油石比指標對應的試拌料開展析漏、飛散及馬歇爾試驗，校核析漏量和體積指標，結合指標情況予以調整。

4.3 生產(chǎn)配合比驗證要點

（1）以最終選定的實際生產(chǎn)配合比鋪筑試驗段，以論證配合比的可行性，試驗段鋪筑長度不能低于0.3 km[9]。

（2）選取現(xiàn)場施工混合料，開展浸水殘留穩(wěn)定度、析漏、車轍、浸水車轍、劈裂凍融、飛散、浸水飛散、馬歇爾滲水系數(shù)及車轍板滲水等各項試驗，結合篩分、抽提試驗結果，定量分析拌合站對混合料配合比的控制能力[10]。

（3）對現(xiàn)場試驗段進行力學試驗，根據(jù)施工參數(shù)分析實際生產(chǎn)配合比的適用性，優(yōu)化攤鋪、壓實機械的作業(yè)形式和組織形式，調整攤鋪壓實施工工序，調整壓實時長、壓實工序、壓實溫度、壓實速率、壓實次數(shù)、壓實機械噸位、壓實工況及施工接縫處治方式等。

（4）選取不少于10個橫斷面開展?jié)B水試驗，論證施工的均勻性[11]。

5 結論

本文立足于項目實際，論述了工程背景及排水型瀝青混凝土路面的結構設計方法;分析了高黏改性瀝青混合料中，基質瀝青、黏度改性劑、粗、細粒徑集料、外加礦粉等原材料的選材標準;提出了從目標配合比、實際生產(chǎn)配合比及實際生產(chǎn)配合比驗證三方面總結了配合比的設計關鍵點[12]。本項目中最終選定的目標配合比推薦表10中列明的級配指標可作為PAC-13型排水瀝青混凝土路面的目標配合比標準級配，對應的油石比指標為4.46%;綜合以上研究內(nèi)容發(fā)現(xiàn)，本文提出的配合比設計方案，對于進一步推進國內(nèi)在排水型瀝青混凝土路面的研發(fā)與應用意義顯著。

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