沈安琪

(保利長大工程有限公司，廣州 510620 )

0 引言

相關研究表明，排水路面通過瀝青路面內部的空隙排除路面表面雨水，降低路面表面水膜厚度，提高車輛的安全通行能力，近年來得到了廣泛應用[1]。隨著排水路面的廣泛應用，由于配合比設計和施工工藝不合理引起的排水路面病害問題頻發(fā)。經(jīng)實地調查，病害特點多表現(xiàn)為排水路面表面松散、掉粒以及排水能力不足，進一步分析可知，排水路面瀝青混合料配合比設計時空隙率和油膜厚度設計不合理，施工過程中“過壓”和“欠壓”問題引起了排水路面的耐久性不足。

針對上述問題，冷濱濱[2]研究了高粘瀝青PAC-13透水瀝青混合料的性能，發(fā)現(xiàn)PAC-13高粘瀝青混合料具有良好的水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、滲水和抗凍性能；金少春[3]結合泉州市柯石排洪渠生態(tài)綠廊工程(桂嶼公園)工程實例，從多方面對PAC-13瀝青路面施工質量進行了介紹，明確了PAC-13瀝青路面施工參數(shù)和配合比設計要求；李闖民[4]等研究了不同瀝青結合料的PAC-13混合料性能，建議高粘瀝青的油石比為4.9%～5.3%，水泥用量為2%，纖維用量為0.3%。此外，2006年廣州濱江大道等初步進行了排水路面的應用，2008年浦東機場北通道全高架采用了排水路面結構，2010年寧波環(huán)城南路鋪筑了排水路面結構，對于排水路面的施工和耐久性問題進行了探索，但這些工程應用并未總結出一套合理的排水路面施工工藝，尤其是在排水路面碾壓工藝方面尚缺乏行業(yè)共識[5-9]。綜上所述，現(xiàn)有研究集中在PAC-13排水路面的工程應用方面且多應用于市政道路和城市道路，未見在南方多雨地區(qū)高速公路“零坡段”的應用研究。

本文通過試驗路測試和室內試驗的路用性能結果，提出了南方多雨地區(qū)高速公路“零坡段”PAC-13排水路面的合理配合比及其碾壓工藝，可為類似工程提供經(jīng)驗參考。

1 PAC-13排水路面合理配合比及碾壓工藝方案

1.1 方案設計

1.1.1 配合比

為確定PAC-13瀝青混合料的合理配合比，調整各礦料比例設計了3組不同粗細的級配，其中關鍵篩孔2.36mm的通過率分別為15.5%、17.3%和19.2%，各檔篩孔的通過率見表1。

表1 PAC-13級配各篩孔通過率

1.1.2 碾壓工藝

為確定排水路面的合理碾壓工藝，設計了4種碾壓方案，根據(jù)路用性能評價指標分析不同碾壓工藝對排水路面路用性能的影響(表2)。

表2 PAC-13試驗段碾壓工藝方案

1.2 評價指標

采用空隙率、動穩(wěn)定度、馬歇爾穩(wěn)定度、滲水系數(shù)和浸水飛散損失試驗室內評價配合比設計的合理性，采用動穩(wěn)定度、擺式摩擦儀值、滲水系數(shù)、浸水飛散損失和標準差現(xiàn)場評價試驗路碾壓工藝，評價指標見表3。

表3 PAC-13合理配合比和碾壓工藝評價指標

2 配合比設計

2.1 原材料

礦料：集料采用貴港市高速礦業(yè)有限公司產(chǎn)的11～15mm、6～11mm碎石和0～3mm機制砂。

瀝青：采用殼牌新粵(佛山)瀝青有限公司的高粘改性瀝青，其檢測結果見表4。

表4 改性瀝青試驗指標

填料：采用茂名電白區(qū)黃嶺下平山聯(lián)發(fā)石場有限公司生產(chǎn)的礦粉。

纖維：采用南京瑞華公路工程材料有限公司生產(chǎn)的木質素纖維，摻量為0.1%，密度為0.950。

2.2 級配曲線的選定

根據(jù)相關文獻，當瀝青混合料的油膜厚度為14μm時，排水路面的瀝青混合料具有較好的路用性能。本文根據(jù)擬定的A、B、C三種級配進行計算，得到初試的油石比(表5)。

表5 PAC-13級配初試參數(shù)

按照上述油石比成型馬歇爾試件并進行析漏試驗，試驗結果見表6。

表6 PAC-13初試級配馬歇爾試驗結果

根據(jù)上述結果可知，級配A、B和C成型的試件，其析漏試驗均滿足<0.8的要求。在期望瀝青混合料油膜厚度為14μm，隨著2.36mm通過率的增加，油石比逐漸增加，空隙率逐漸減小。根據(jù)已有研究，當瀝青混合料空隙率過大時，其耐久性難以保證;當瀝青混合料空隙率過小時，排水能力將明顯下降;瀝青混合料19.5%空隙率時，瀝青混合料的排水性能和耐久性能得到較好平衡，因此，配合比設計期望空隙率為19.5%，最終選定的級配曲線如圖1所示。

圖1 PAC-13配合比設計級配曲線

2.3 性能試驗

根據(jù)選定的級配曲線B和5.3%的油石比，按照表3所示內容進行相關試驗，試驗結果見表7。

表7 PAC-13瀝青混合料性能檢驗結果

根據(jù)上述試驗結果可知，按照5.3%的油石比和級配B進行設計，則PAC-13瀝青混合料具有良好的路用性能，且空隙率處于期望值附近，可進行工程應用。

3 不同碾壓工藝的路面性能

3.1 試驗結果

3.1.1 高溫性能

根據(jù)表3所列的相關評價指標進行排水路面高溫性能試驗測試，試驗結果如圖2所示。

圖2 不同碾壓工藝的排水路面高溫性能

3.1.2 安全性能

根據(jù)表3所列的相關評價指標進行排水路面安全性能試驗測試，試驗結果如圖3所示。

圖3 不同碾壓工藝的排水路面安全性能

3.1.3 排水性能

根據(jù)表3所列的相關評價指標進行路面排水性能試驗測試，試驗結果如圖4所示。

圖4 不同碾壓工藝的排水路面排水性能

3.1.4 水穩(wěn)定性能

根據(jù)表3所列的相關評價指標進行路面水穩(wěn)定性試驗測試，試驗結果如圖5所示。

圖5 不同碾壓工藝的路面水穩(wěn)定性能

3.1.5 行車舒適性能

根據(jù)表3所列的相關評價指標進行路面平整度試驗測試，試驗結果如圖6所示。

圖6 不同碾壓工藝的路面平整度試驗結果

3.2 試驗結果分析

對圖2～圖6試驗結果進行分析可知，碾壓工藝對于排水路面的高溫、安全、排水、水穩(wěn)定和行車舒適性的路用性能均可產(chǎn)生一定的影響。對不同的路用性能進行分析可知，高溫性能方面：工藝四較工藝一提高了16%，工藝三較工藝一提高了11.7%；安全性能方面：工藝一較工藝四提高了8.8%，工藝三較工藝四提高了4.4%；排水性能方面：工藝一較工藝四提高了47.3%，工藝三較工藝四提高了37.8%；水穩(wěn)定性能方面：工藝四較工藝一提高了29%，工藝三較工藝一提高了14%；行車舒適性能方面：工藝三較工藝一提高了8%。

可見，碾壓工藝對PAC-13瀝青路面高溫、安全和行車舒適性能影響較小，但對其水穩(wěn)定性能和排水性能影響較大。究其原因在于，不同的碾壓工藝對空隙率會造成較大影響，隨著碾壓次數(shù)的增加，碾壓溫度的升高，PAC-13瀝青路面的空隙率降低，從而影響了排水性能和水穩(wěn)定性能。

排水路面應具有良好的排水性能、高溫性能、行車舒適性能、安全性能和水穩(wěn)定性能。但根據(jù)上述分析結果，難以找到同時滿足以上條件的工藝。經(jīng)綜合考慮排水路面的各方面性能協(xié)調，認為應用工藝三的排水路面各方面的性能均可取得較好效果。為此，推薦工藝三為排水路面合理的碾壓方案。

4 工程應用

4.1 工程概況

開陽高速公路改擴建工程起于K3157+345.25，終于K3282+345，擴建完成后雙向八車道，設計行車速度120km/h。為提高行車安全性能，對個別超高緩和曲線段，存在縱坡較小，路拱橫坡為零的橫坡漸變段，匯水流速較慢，運營通車期間極易發(fā)生積水，因此，在該路段設計應用PAC-13排水瀝青路面。

4.2 工程驗證

2020年6月，在開陽高速公路K3196+220～K3196+420右幅施工了PAC-13排水路面，路段長度200m，寬度19.14m，壓實厚度4cm，松鋪系數(shù)1.25，碾壓工藝采用工藝三。施工完成后，對路面進行測試和室內試驗，試驗結果見表8。

表8 開陽高速公路改擴建工程“零坡段”PAC-13排水路面試驗結果

通車8個月后再次對其進行檢測，檢測結果見表9。

表9 開陽高速公路改擴建工程“零坡段”通車8個月后PAC-13排水路面試驗結果

分析表7和表8可知，PAC-13各項試驗結果均滿足設計要求，且經(jīng)過8個月開放交通后，路面表面無掉粒和松散現(xiàn)象，具有良好的排水性能和抗滑性能，取得了良好的工程應用效果(圖7)。

圖7 PAC-13路面通行效果

5 結論

本文通過試驗段測試、室內試驗和工程驗證，得到以下結論：

(1)PAC-13油膜厚度相同時，隨著關鍵篩孔2.36mm通過率的增加，油石比逐漸增加，空隙率逐漸減小。

(2)碾壓工藝對于排水路面的排水性能、高溫性能、行車舒適性能、安全性能和水穩(wěn)定性能均能產(chǎn)生一定的影響。

(3)經(jīng)對比分析4種碾壓工藝試驗路的路用性能，推薦13t雙鋼輪壓路機緊跟靜壓4遍(初壓)+溫度低于70℃時30t膠輪壓路機1臺2遍(復壓)+13t雙鋼輪壓路機1臺靜壓1遍(終壓)為排水路面合理的碾壓工藝，經(jīng)開陽高速公路改擴建工程驗證，PAC-13排水路面試驗結果滿足設計要求。

(4)經(jīng)開陽高速公路“零坡段”工程驗證，PAC-13排水路面可較好地解決“零坡段”積水問題，確保高速公路的通行安全。