鄧娟華 陳寧

摘要：文章依托廣西南寧經(jīng)欽州至防城港段改擴建高速公路PAC-13排水瀝青混合料鋪筑工程實例，從材料要求、設(shè)計合成級配、混合料體積指標、路用性能、施工工藝、單位面積造價等方面，對PAC-1 3排水瀝青混合料與常規(guī)上面層瀝青混合料SMA - 13、AC- 13C、AR- AC13的技術(shù)性進行對比分析，研究PAC-13排水瀝青混合料與常規(guī)上面層混合料的路用性能差異性，為廣西區(qū)內(nèi)后續(xù)高速公路排水功能型路面推廣應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：排水瀝青混合料;上面層瀝青混合料;技術(shù)性;路用性能;對比分析

中圖分類號：U416. 217文獻標識碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst. 2019. 12. 004

文章編號：1673 - 4874（2019）12 - 0011 - 05

0 引言

截至目前廣西已通車將近6 000 km的高速公路，其上面層路面結(jié)構(gòu)大多都采用AC -13C、SMA-1 3瀝青混合料以及一部分的AR - AC13橡膠瀝青混合料，其中AC- 13C混合料大多用于新建高速公路，SMA-1 3大多用于“白改黑”高速公路和改擴建高速公路，AR- AC13在部分高速公路得到推廣應(yīng)用（如2019年7月通車的陽鹿高速公路、2019年年底通車的崇水高速公路）。但隨著路面技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對高速公路路面在原來追求密實平整的基礎(chǔ)上又提出了新的功能要求：盡量不積水、排水效果良好、抗滑安全性高、降噪且耐久。PAC- 13排水瀝青混合料具有設(shè)計空隙率大（23%左右）、排水效果好、構(gòu)造深度大、抗滑性能好、降噪、耐久等優(yōu)點，也契合排水功能型路面的發(fā)展要求。早期排水瀝青路面在江蘇、江西、湖南等省份均進行了推廣應(yīng)用，也積累了相當豐富的實體應(yīng)用和運營養(yǎng)護相關(guān)的經(jīng)驗，而廣西在高速公路建設(shè)初期也嘗試過排水瀝青路面（ OGFC）的試驗路鋪筑，但并沒有進行大面積地推廣應(yīng)用。

本文依托廣西南寧經(jīng)欽州至防城港段改擴建高速公路，開展PAC-1 3排水瀝青混合料的鋪筑，并研究其與主流的上面層瀝青混合料SMA- 13、AC - 13C、AR - AC13的材料要求、設(shè)計合成級配、混合料體積指標、路用性能、施工工藝的技術(shù)差異性以及單位面積造價的合理性，為廣西區(qū)內(nèi)后續(xù)高速公路排水功能型路面的推廣應(yīng)用提供借鑒。

1 排水瀝青混合料與常規(guī)上面層瀝青混合料技術(shù)性對比

1.1原材料要求對比

1.1.1 集料指標要求對比

四種瀝青混合料PAC-1 3、SMA-1 3、AC- 13C、AR- AC13對于集料大部分指標要求基本一致，一般按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40）（以下簡稱“規(guī)范”）對于上面層粗、細集料的相關(guān)要求執(zhí)行，但PAC-13排水瀝青混合料對粗、細集料部分指標要求有所提高，增加粗集料高溫壓碎值指標要求（≤23%），常溫壓碎值提高要求至≤18%（原規(guī)范要求≤25%或26%），磨耗值提高要求至≤20%（原規(guī)范要求≤28%），針片狀顆粒含量（混合料）提高要求至≤12%（一般規(guī)范要求≤15%），堅固性和軟石含量也分別提高要求至≤8%（原規(guī)范要求12%）和1%（原規(guī)范要求3%）;同時細集料一般要求采用石灰?guī)r機制砂，砂當量≥65（原規(guī)范要求≥60），亞甲藍≤1.5 g/kg（原規(guī)范要求≤1.5 g/kg）。由此可見，相比SMA-1 3、AC - 13C、AR - AC13瀝青混合料，PAC- 13排水瀝青混合料對粗集料的強度、顆粒形狀均有更高的要求，對細集料的潔凈程度也要求更高。但目前從廣西區(qū)內(nèi)各個高速公路項目設(shè)計文件和相關(guān)技術(shù)條款來看，多數(shù)項目均提高了路面瀝青混合料中集料的技術(shù)指標要求，總體上廣西區(qū)內(nèi)生產(chǎn)的輝綠巖或玄武巖上面層集料能達到此要求。

1.1.2 瀝青指標要求對比

四種瀝青混合料PAC-13、SMA- 13，AC- 13C、AR - AC13對于重載瀝青路面設(shè)計時瀝青的選擇有所區(qū)別，其中SMA-1 3和AC - 13C瀝青混合料一般采用SBS改性瀝青（1- D）;AR- AC13瀝青采用復(fù)合改性橡膠瀝青;PAC- 13排水瀝青混合料采用高粘改性瀝青。三種瀝青的指標要求有一定區(qū)別（具體可見表1）。

由表1的對比可知，高粘改性瀝青相比SBS改性瀝青（1-D）和橡膠瀝青軟化點和延度要求更高，高粘改性瀝青增加了60℃運動黏度、170℃運動黏度的相關(guān)要求，且老化后相關(guān)指標也有所提高。因此整體來說，由于PAC - 13排水瀝青混合料的骨架孔隙結(jié)構(gòu)，設(shè)計空隙率達到18%～25%，對瀝青膠結(jié)料黏度提出了更高的要求，在保證混合料空隙率足夠大的前提下，混合料需具有一定的強度，但總體按照一般摻加8%的高粘改性劑與SBS改性瀝青進行復(fù)配或采用成品高粘改性瀝青指標都能達到此要求。

1.1.3 外加劑要求對比

四種瀝青混合料PAC - 13、SMA - 13、AC - 13C、AR- AC13對于外加劑的選擇也有一定的不同。其中PAC- 13和SMA- 13瀝青混合料均需添加纖維外加劑，PAC- 13添加0.1%的聚酯纖維，SMA- 13添加0. 4%的木質(zhì)素纖維，AC- 13C和AR- AC13 -般不添加任何外加劑（除有特殊需求的路段，抗車轍要求比較高的長大縱坡路段）。兩種纖維在各自混合料中所起的作用有一定差別：在PAC - 13排水瀝青混合料中添加使用聚酯纖維作為增塑穩(wěn)定劑材料;在SMA-1 3瀝青混合料中添加木質(zhì)素纖維起到吸油、加筋作用。

1.2 設(shè)計合成級配和混合料體積指標對比

四種瀝青混合料PAC-1 3、SMA- 13、AC - 13C、AR - AC1 3的常見合成級配和體積指標分別見表2和表3。

從表2所列的四種瀝青混合料級配可知，AC -13C是傳統(tǒng)懸浮密實結(jié)構(gòu)，屬于連續(xù)級配，整體級配相比其他三種要偏細一些;AR - AC1 3是介于懸浮密實結(jié)構(gòu)和骨架密實結(jié)構(gòu)中間的一種級配，但整體粗骨料用量也相對較大;SMA -1 3是典型的骨架密實型級配，整體粗骨料用量達到75%左右;PAC- 13是典型的骨架孔隙型級配，整體粗骨料用量達到82%左右。

從表3的對比結(jié)果可知，四種瀝青混合料PAC -1 3、SMA- 13、AC - 13C、AR - AC13均采用馬歇爾設(shè)計方法進行設(shè)計，重載交通SMA-13、AC- 13C、AR-AC1 3 -般采用雙面擊實75次進行級配設(shè)計，油石比分別采用5.8%～6.0%、4.8%～4.9%、5.9%～6. 1%左右;重載交通PAC-13排水瀝青混合料一般采用雙面擊實50次進行級配設(shè)計，油石比一般采用4.8%～5.0%左右。總體來看PAC-13和AC- 13C的油石比基本一致，SMA- 13和AR - AC13瀝青混合料的油石比基本一致，且相對較高。空隙率控制方面，SMA-1 3、AC- 13C、AR - AC1 3都屬于密實型混合料，空隙率一般在3%～4%左右;PAC- 13屬于大孔隙混合料，空隙率一般在18%～25%左右。

1.3 主要路用性能檢測指標對比

1.3.1 水穩(wěn)定性指標對比

采用廣西地區(qū)的輝綠巖集料拌制AC - 13C、SMA-1 3、PAC - 13、AR - AC13瀝青混合料，空隙率等體積指標均滿足規(guī)范和施工指南的要求，采用國標凍融劈裂試驗（雙面擊實50次）和浸水馬歇爾試驗進行檢驗。試驗結(jié)果如表4所示。

從試驗結(jié)果可知，四種類型的上面層瀝青混合料水穩(wěn)定性沒有明顯的差異性。

1.3.2 高溫穩(wěn)定性指標對比

采用廣西地區(qū)的輝綠巖集料拌制AC - 13C、SMA-1 3、PAC-1 3、AR - AC1 3瀝青混合料，空隙率等體積指標均滿足規(guī)范和施工指南的要求，然后進行高溫穩(wěn)定性試驗對比（按照國標車轍試驗進行檢驗，在60±1℃，0.7±0. 05 MPa條件下進行車轍試驗以檢驗瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性）。動穩(wěn)定度試驗結(jié)果見表5。

從四種瀝青混合料高溫穩(wěn)定性試驗結(jié)果可知，AC- 13C瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性略差于其他三種瀝青混合料，AR - AC13瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性略好于AC- 13C瀝青混合料，SMA-1 3和PAC-1 3瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性基本接近。

1.3.3 抗滑性能指標對比

抗滑指標對比主要是對AC - 13C、SMA - 13、PAC-1 3、AR - AC1 3四種瀝青混合料經(jīng)過現(xiàn)場攤鋪壓實后（壓實度保持在95%左右）成品路面的構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)指標進行對比，由于抗滑性能與集料的磨耗和磨光性能有一定關(guān)聯(lián)，為減少偏差，四種混合料路面均采用廣西統(tǒng)一地區(qū)的輝綠巖進行鋪筑，并進行現(xiàn)場檢測。試驗結(jié)果見表6。

從表6抗滑性能指標可知，排水瀝青混合料PAC-1 3具有較大的構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)，優(yōu)于其他3種瀝青混合料，具有優(yōu)良的抗滑性能;SMA - 13構(gòu)造深度相比AR - AC13、AC - 13C略好，但早期SMA- 13摩擦系數(shù)略小，抗滑性能次之;AR - AC1 3和AC- 13C構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)基本接近。

1.3.4 滲水系數(shù)指標對比

通過實測四種瀝青混合料現(xiàn)場壓實完畢滲水系數(shù)對比透水性能，滲水系數(shù)試驗結(jié)果見表7。

從表7現(xiàn)場滲水系數(shù)對比可知，AC - 13C、AR -AC13、SMA-1 3三種瀝青混合料在碾壓遍數(shù)一致的情況下，滲水系數(shù)接近，密水良好;PAC- 13排水瀝青混合料滲水系數(shù)>7 000 ml/min，滲水較大，具有良好的排水效果。

1.4 四種混合料的造價對比

根據(jù)廣西地區(qū)原材料價格和人工單價初步估算四種瀝青混合料AC - 13C、AR - AC13、SMA -13，PAC-1 3的單價（見表8），四種混合料的單價中AC-13C和AR - AC1 3較為接近，SMA- 13和PAC- 13整體單價接近。對于功能型路面來講，PAC- 13造價也具有一定的優(yōu)勢。

1.5 施工工藝對比

根據(jù)四種瀝青混合料的特點，本文著重對比四種混合料施工參數(shù)的差異性，從拌和溫度、拌和時間、攤鋪溫度、碾壓組合方式等幾方面進行對比，其余運輸環(huán)節(jié)、攤鋪環(huán)節(jié)、人員組織等方面由于較為雷同不作對比。（1）拌和溫度：AC - 13C、SMA - 13、PAC - 13、AR- AC13四種瀝青混合料有一定差別，其中AC -13C改性瀝青混合料要求一般為1 70℃～180℃，其他三種瀝青為1 75℃～185℃。（2）拌和時間：AC -13C和AR - AC13兩種瀝青混合料較為接近，一般拌和周期在55 s左右，SMA- 13和PAC- 13由于需要添加纖維外摻劑，一般拌和周期在65 s以上。（3）攤鋪溫度：四種瀝青混合料基本一致，一般都≥155℃。（4）碾壓組合方式：AC - 13C和AR - AC13兩種瀝青混合料采用膠輪和雙鋼輪壓路機組合的方式，一般雙鋼輪初壓、膠輪和雙鋼輪開振進行復(fù)壓、雙鋼輪終壓;SMA- 13瀝青混合料采用雙鋼輪組合碾壓<復(fù)壓雙鋼輪開振，終壓雙鋼輪靜壓），一般不采用膠輪壓路機;PAC- 13瀝青混合料采用雙鋼輪和膠輪組合，鋼輪采用靜壓不開振（一般作為初壓和復(fù)壓），膠輪作為終壓。

2 排水瀝青混合料現(xiàn)場鋪筑實施情況

依托廣西南欽防改擴建路面工程，現(xiàn)場選擇部分路段進行PAC-13排水瀝青混合料的鋪筑，路段選擇情況如下：（1）選擇了長直線段中超高較小、橫坡較小的路段，此路段容易在擴建后排水不及時，內(nèi)側(cè)積水，影響行車安全;（2）選擇了緩和曲線偏多，造成多處變坡點的路段，此類型路段排水不暢;（3）選擇了雨天一些事故多發(fā)路段。從以上選擇的路段現(xiàn)場鋪筑的效果來看，采用PAC - 13鋪筑后的這些路段，雨后基本無積水，下雨期間雨霧現(xiàn)象明顯減少，大大提高了路面安全性能，減少了高速公路的運營安全風險。

3 結(jié)語

本文依托廣西南欽防高速公路改擴建路面工程開展PAC-13排水瀝青混合料鋪筑，并以目前廣西主流的上面層瀝青混合料SMA-13、AC- 13C、AR -AC13的材料要求、設(shè)計合成級配、混合料體積指標、路用性能、施工工藝、單位面積造價與PAC- 13排水瀝青混合料進行對比分析，全面系統(tǒng)地分析PAC-1 3排水瀝青混合料與SMA- 13、AC- 13C、AR - AC13瀝青混合料的路用性能差異性，主要得出以下結(jié)論：

（1）PAC-13排水瀝青混合料對所使用的集料指標要求提高幅度不大，廣西區(qū)內(nèi)產(chǎn)出的輝綠巖、玄武巖集料指標能夠滿足相關(guān)要求;可采用高粘改性劑與SBS改性瀝青進行復(fù)合改性或采購成品高粘改性瀝青，整體指標均可滿足設(shè)計要求;級配設(shè)計和油石比選擇并無特殊性，采用常規(guī)的馬歇爾設(shè)計方法進行設(shè)計，油石比一般采用4.8%，級配采用骨架孔隙型的級配。

（2）根據(jù)PAC- 13排水瀝青混合料和SMA-13、AC- 13C、AR - AC13瀝青混合料路用性能進行對比并結(jié)合現(xiàn)場實施效果可知，PAC-13排水瀝青混合料水穩(wěn)定性能良好、高溫穩(wěn)定性能優(yōu)異、抗滑性能優(yōu)良、滲水系數(shù)較大，具有良好的排水功能。且廣西獨特的高溫多雨氣候（大部分地區(qū)雨季持續(xù)時間長且年降水量都在1 500 mm以上），為廣西推廣PAC- 13排水瀝青混合料提供了良好的自然條件。

（3）根據(jù)單位造價對比和施工工藝對比可知，PAC-1 3排水瀝青混合料單價合理，與SMA-1 3單價基本齊平或略低;PAC- 13排水瀝青混合料施工較為便捷，重點控制攤鋪溫度、壓實組合方式以及終壓的時機，保證現(xiàn)場空隙率達到23%左右，使其具有良好的透水性。

通過上述的分析對比，希望為廣西區(qū)內(nèi)后續(xù)高速公路排水功能型路面推廣應(yīng)用提供借鑒。

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作者簡介：鄧娟華（1981-），工程師，從事公路施工、建設(shè)管理、養(yǎng)護、運營等工作。