謝華杰　廖梓材

摘要：多孔排水瀝青路面的長期性能是指導(dǎo)路面施工和預(yù)防性養(yǎng)護的關(guān)鍵要素。文章對OGFC-13和PAC-13兩種排水瀝青混合料的初始性能和長期性能進行研究，并與普通SMA-13瀝青混合料性能進行對比，重點考察了瀝青路面的擺值、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)、動穩(wěn)定度等指標，得到了相關(guān)指標隨路面服役年限的變化趨勢。結(jié)果表明，PAC-13排水瀝青路面的抗滑性能和高溫抗車轍性能優(yōu)于OGFC-13瀝青路面，而在滲水性能方面，OGFC-13瀝青路面更具優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：排水路面；瀝青混合料；抗滑性；滲水性能

0引言

排水瀝青路面是一種空隙率在20%左右的骨架-空隙開級配瀝青混合料路面結(jié)構(gòu)，常用于對路面排水特性有特定要求的路段，如隧道洞口、過水路段等?，F(xiàn)有的排水瀝青混合料主要有OGFC、PAC等，使用程度較廣。排水瀝青路面在長期的服役過程中，受路面重車荷載、瀝青混合料老化等因素影響，會堵塞混合料空隙，導(dǎo)致排水性能和抗滑性能降低［1-3］。因此，在研究排水瀝青混合料性能的同時除了考量混合料初始的路用性能、滲水性能外，還要對其長期性能衰變規(guī)律進行探究［4-5］。塵福濤等［6］對“老、中、新”3種不同服役時長的排水路面進行調(diào)研，對其排水功能、路面平滑度、降噪系數(shù)等指標進行跟蹤觀測，但未對排水瀝青路面的路用性能指標進行評估；趙付安等［7］通過對OGFC-13和SMA-13兩種不同路面結(jié)構(gòu)的長期性能進行研究，并重點探究了抗滑性能和感溫性能；汪繼平等［8］對某排水瀝青路面的長期性能進行研究，并提出了增強排水瀝青路面性能的建議措施。然而，相關(guān)研究還存在對不同類型排水瀝青路面長期性能對比研究不充分，長期性能跟蹤考量不全面的情況［9-10］。本文對OGFC、PAC、SMA三[JP4]種瀝青路面結(jié)構(gòu)的長期性能進行試驗研究，為排水路面長期性能衰變規(guī)律研究提供數(shù)據(jù)支撐，為排水路面實際工程提供參考案例。

1 路面結(jié)構(gòu)與材料

1.1 路面結(jié)構(gòu)

為研究不同排水路面結(jié)構(gòu)瀝青混合料的長期性能，研究采用實地調(diào)研和長期觀測的方式對不同服役年限的OGFC-13、PAC-13兩種上面層排水瀝青混合料進行試驗數(shù)據(jù)采集，并用SMA-13常規(guī)瀝青混合料作為對照組進行數(shù)據(jù)對比分析。采用對比的3種不同路面結(jié)構(gòu)為某高速公路的不同路段，其服役環(huán)境接近，交通流量和車輛荷載也基本一致，具有較強的對比參照性。三種不同路面結(jié)構(gòu)及其層厚如表1所示。

1.2 瀝青

由于排水瀝青路面對瀝青的粘結(jié)性能要求較高，故OGFC-13、PAC-13瀝青路面采用的瀝青為高黏改性瀝青，而SMA-13路面采用的瀝青為SBS改性瀝青，其瀝青性能如表2所示。

1.3 集料

研究采用的上面層瀝青混合料粗細集料均為玄武巖集料，具有硬度高、磨耗率低的特點。填料采用石灰?guī)r礦粉。玄武巖集料的各類性能如表3所示。

1.4 配合比設(shè)計

3種不同類型瀝青混合料的配合比設(shè)計曲線如圖1所示。根據(jù)3種不同瀝青混合料的配合比設(shè)計曲線進行混合料的拌和，其中，OGFC-13、PAC-13、SMA-13級配混合料的油石比分別為5.4%、4.9%和6.0%。

2 瀝青混合料初始性能研究

對3種瀝青混合料的試驗室初始性能和路面服役的長期性能進行研究，其初始性能試驗結(jié)果如表4所示。

如表4所示，兩種排水瀝青混合料的性能與傳統(tǒng)SMA-13瀝青混合料存在較大差異，具體表現(xiàn)在空隙率、析漏損失、飛散損失、滲水系數(shù)等方面。總體而言，SMA-13瀝青混合料的空隙率在4%～5%，遠低于排水瀝青混合料20%左右的空隙率，對其性能產(chǎn)生最直接影響的是滲水系數(shù)，僅達到16.5 mL/min，而排水瀝青路面可達到6 000 mL/min左右。在馬歇爾穩(wěn)定度、水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性方面，SMA-13瀝青混合料的性能要優(yōu)于排水瀝青混合料，尤其是在高溫穩(wěn)定性方面，SMA-13瀝青混合料60 ℃動穩(wěn)定度達到8 635次/mm，具有較強的抗車轍性能。排水瀝青路面在提高混合料空隙率的同時，使骨架嵌擠結(jié)構(gòu)作用凸顯，排水效果顯著，但隨著長期的水損傷，骨料易產(chǎn)生離析、剝落，進而降低混合料的抗車轍性能。因此，除了考慮排水路面的長期排水性能外，還需要多維度探究排水瀝青路面長期性能衰變規(guī)律。

3 瀝青混合料長期性能研究

3.1 抗滑性能

研究通過路面擺值（BPN）和構(gòu)造深度（TD）兩個指標來評價瀝青路面的抗滑性能，分別對3種不同瀝青路面結(jié)構(gòu)路段在不同服役時長下的數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場采集匯總分析，結(jié)果如表5、下頁表6和圖2、下頁圖3所示。

由表5、表6和圖2、圖3可知，隨著瀝青路面服役年限的增加，瀝青路面的擺值和構(gòu)造深度逐漸下降。其中，PAC-13的擺值最大，SMA-13的擺值最小，其主要原因是瀝青瑪蹄脂（SMA）具有高含量粗集料、高含量礦粉、較大瀝青用量，路面的壓實度較高，路表空隙率較低，但對于普通瀝青路面而言符合規(guī)范要求的擺值≥45。而排水瀝青路面的空隙率大，集料的粗糙度較大，對于大空隙開級配混合料而言，規(guī)范要求其擺值≥52，服役兩年的AC-13和OGFC-13兩種瀝青路面的擺值滿足路用要求，但PAC-13瀝青混合料的擺值整體優(yōu)于OGFC-13。其主要原因是OGFC-13瀝青混合料的油石比要大于PAC-13，如果采用較大的瀝青含量，在長期的路面荷載和高溫炙烤過程中會使老化瀝青遷移到道路面層，同時會使面層的抗滑性能下降，擺值減小。

PAC-13瀝青路面早期的構(gòu)造深度低于OGFC-13，但隨著瀝青路面服役年限的增加，PAC-13長期的構(gòu)造深度要大于OGFC-13，這說明PAC-13瀝青混合料的抗滑性能優(yōu)于OGFC。此外，SMA-13瀝青混合料的構(gòu)造深度遠低于排水瀝青路面，其主要原因是，[JP4]排水路面的骨架結(jié)構(gòu)混合料，其內(nèi)部空隙較大，尤其是在路面壓實后仍存在一定的路表空隙，因此，排水瀝青路面的構(gòu)造深度普遍較大，但隨著路面車輛的荷載作用，會使部分空隙堵塞或壓實變形，從而導(dǎo)致構(gòu)造深度在一定程度上下降。

3.2 滲水系數(shù)

滲水系數(shù)是評價排水路面排水效果的關(guān)鍵參數(shù)。分別對OGFC-13和PAC-13兩種瀝青混合料路段進行長期的滲水試驗跟蹤觀測。試驗結(jié)果如表7和圖4所示。

由表7和圖4可知，隨著排水瀝青路面服役年限的增加，OGFC-13和PAC-13兩種瀝青混合料的滲水系數(shù)不斷降低，其主要原因是隨著車流的長期荷載作用，混合料中的大空隙結(jié)構(gòu)逐漸受到外部荷載而產(chǎn)生壓縮變形，混合料中的貫通空隙率逐漸降低。此外，路面長期的灰塵、雜質(zhì)沉淀，亦會造成混合料內(nèi)部空隙率的堵塞。但從滲水系數(shù)隨服役年限的變化規(guī)律來看，在排水瀝青路面投入使用早期，滲水性能下降趨勢較快，但當其服役時間達到一定年限時，滲水系數(shù)整體保持穩(wěn)定，當其服役2年時，混合料的滲水系數(shù)仍舊滿足排水瀝青路面要求的≥3 600 ml/min。相較于PAC-13瀝青混合料，OGFC-13瀝青混合料的滲水系數(shù)要更大，說明其滲水性能較好。其主要原因是OGFC-13瀝青混合料的空隙較大，因此其內(nèi)部有效貫通的空隙也更大，在雨水天氣條件下，瀝青路面的排水效果更佳。

3.3 高溫抗車轍性能

以往[JP4]研究常通過滲水試驗和抗滑試驗對排水路面的長期性能進行分析，但二者主要還是瀝青路面面層研究指標。本文對服役2年后的3種不同瀝青路面結(jié)構(gòu)混合料進行原位切割取樣，并進行抗車轍試驗，采用動穩(wěn)定度度來評估混合料的高溫抗車轍性能。試驗結(jié)果如表8和圖5所示。

由表8和圖5可知，SMA-13瀝青混合料初始和長期的動穩(wěn)定度性能要高于排水瀝青路面。其主要原因是SMA-13瀝青混合料屬于懸浮密實結(jié)構(gòu)，內(nèi)部骨料和膠漿填充密實，空隙率小，在車輛的長期荷載作用下，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷和變形的能力較低，因此具有較好的高溫穩(wěn)定性。OGFC-13排水路面初始的動穩(wěn)定度為7 636次/mm，在經(jīng)過兩年服役后降低為6 853次/mm，下降幅度達到23.35%；PAC-13瀝青混合料初始穩(wěn)定度由7 896次/mm降低為7 165次/mm，下降幅度達到15.64%?？傮w而言，PAC-13瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和抗車轍能力要優(yōu)于OGFC-13瀝青混合料，其主要是因為OGFC瀝青混合料的油石比較高，在高溫環(huán)境下易使得內(nèi)部瀝青結(jié)構(gòu)產(chǎn)生蠕變，進而造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。

4 結(jié)語

本文選取OGFC-13和PAC-12兩種排水瀝青路面進行性能研究，并與傳統(tǒng)的SMA-13瀝青路面進行對比，得到如下結(jié)論：

（1）從瀝青混合料的初始性能來看，OGFC-13與PAC-13排水瀝青路面的滲水系數(shù)、空隙率遠高于SMA-13瀝青混合料，但動穩(wěn)定度、水穩(wěn)定性低于SMA-13瀝青混合料。

（2）隨著瀝青路面服役時間的增加，3種不同路面結(jié)構(gòu)的瀝青混合料的路面擺值和構(gòu)造深度逐漸降低，路面抗滑性能下降。其中，PAC-13瀝青路面的抗滑性能最優(yōu)，服役2年后擺值達到57.8，構(gòu)造深度達到2.08 mm，抗滑性能符合規(guī)定要求。

（3）[JP4]隨著瀝青路面服役時間的增加，兩種排水路面結(jié)構(gòu)的瀝青混合料滲水系數(shù)呈快速降低到趨于穩(wěn)定的趨勢。其中，OGFC-13瀝青混合料的滲水性能最優(yōu)，服役2年后滲水系數(shù)達到4 963.5 ml/min，排水效果符合規(guī)定要求。

（4）隨著瀝青路面的服役時間增加，3種不同路面結(jié)構(gòu)的瀝青混合料動穩(wěn)定度下降，其中SMA-13瀝青混合料的動穩(wěn)定度最高達到7 835次/mm，但高溫穩(wěn)定性能衰減幅度最小的是PAC-13排水瀝青路面。

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作者簡介：謝華杰（1989—），工程師，主要從事路橋施工工作。