何 熹

(1.廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001；2.南寧市筑路技術(shù)與筑路材料工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530001)

0 引言

廣西沿海地區(qū)所屬區(qū)域?yàn)閬啛釒驘釒н^渡性質(zhì)的海洋季風(fēng)氣候，夏、秋兩季雨量充沛，年平均降雨量在2 000 mm以上，是中國(guó)濕熱多雨的地方之一。

經(jīng)調(diào)查，目前已通車的廣西沿海高速公路改擴(kuò)建一期工程(南寧至欽州段)因路幅寬度增加較多(由雙向四車道擴(kuò)建為雙向八車道)，在強(qiáng)降雨或長(zhǎng)時(shí)間降雨后，局部路面(如連續(xù)超高段、緩和曲線零坡點(diǎn)、豎曲線低洼處等)會(huì)出現(xiàn)排水不暢而積水匯集的問題，在車輛行駛時(shí)會(huì)引發(fā)行駛不適或打滑現(xiàn)象，易誘發(fā)交通安全事故，雨天行車安全顯得尤其重要。在雙向八車道寬幅瀝青路面需要快速、高效排水的建設(shè)需求下，某項(xiàng)目采用排水瀝青路面(PAC-13)施工(下文統(tǒng)稱排水瀝青路面)，利用該工藝空隙率大的特點(diǎn)，有效地將路面積水快速排出，從而解決因?qū)挿访嬉追e水等引發(fā)的行車隱患問題，全面提升改擴(kuò)建工程的安全性能和服務(wù)水平。

1 施工特點(diǎn)及施工原理

1.1 施工特點(diǎn)

PAC(Porous Asphalt Concrete)-13排水瀝青路面是一種使用高黏度瀝青材料包裹集料嵌擠的骨架-空隙結(jié)構(gòu)，形成空隙率高達(dá)15%～25%的瀝青混合料路面，具有雨天路面不藏水、無水膜、抗滑、提高行車安全、降低行車噪音等特性和大空隙率的特點(diǎn)。

1.2 適用范圍

排水瀝青路面施工工藝適用于降雨量大的地區(qū)的高等級(jí)公路、對(duì)噪音有嚴(yán)格要求控制的城市道路及隧道路面工程。

1.3 施工原理

在不透水的瀝青混凝土層面上鋪筑空隙率在20%左右的大空隙瀝青混凝土抗滑表層，其實(shí)質(zhì)為單一粒徑碎石按照嵌擠機(jī)理形成骨架-空隙結(jié)構(gòu)的開級(jí)配瀝青混合料[1]，這可使雨水通過該層內(nèi)部的連通空隙沿路面橫坡排出路外，而不至于在路表形成水膜和徑流，提高雨天行車的安全性、舒適性，實(shí)現(xiàn)了道路抗滑、抗車轍及降噪排水的環(huán)保功能[2]。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

廣西某沿海高速公路設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h，原為雙向四車道，路基寬度為26 m，改擴(kuò)建后為雙向八車道，路基寬度增加至42 m。為有效解決沿海地區(qū)寬幅路面易積水等行車隱患問題，路面面層采用排水瀝青路面(PAC-13)施工。

2.2 排水瀝青路面配合比設(shè)計(jì)

2.2.1 配合比設(shè)計(jì)原理

(1)排水路面混合料質(zhì)量檢查的主要指標(biāo)為空隙率，采用馬歇爾試件的體積設(shè)計(jì)方法作為配合比設(shè)計(jì)。

(2)配合比設(shè)計(jì)完成后，須對(duì)混合料進(jìn)行高溫性、水穩(wěn)性等試驗(yàn)。

(3)排水瀝青路面上面層混合料采用標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)方法，雙面擊實(shí)各50次，擊實(shí)溫度為165 ℃左左，本工藝實(shí)踐項(xiàng)目采用SBS類(I-D類)聚合物改性瀝青。

(4)PAC-13改性瀝青混合料馬歇爾試件技術(shù)指標(biāo)要求如表1所示。

表1 PAC-13改性瀝青混合料馬歇爾試件技術(shù)指標(biāo)要求表

(5)高溫穩(wěn)定性能指標(biāo)采用車轍試驗(yàn)的方法，車轍試件成型時(shí)按照現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度98%的標(biāo)準(zhǔn)備料。本工藝實(shí)踐項(xiàng)目瀝青路面上面層用改性瀝青混合料要求60 ℃時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度≥6 000 次/mm。

(6)水穩(wěn)定性指標(biāo)采用48 h殘留穩(wěn)定度評(píng)價(jià)水穩(wěn)定性，具體指標(biāo)要求為浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度≥85%，馬歇爾凍融劈裂試驗(yàn)具體指標(biāo)要求為凍融劈裂試驗(yàn)的殘留強(qiáng)度比≥80%。

2.2.2 原材料試驗(yàn)

(1)瀝青

排水瀝青混凝土采用某公司生產(chǎn)的高黏度添加劑(HVA)和SBS改性瀝青進(jìn)行復(fù)合改性的方案，摻配比例為高黏度添加劑：SBS改性瀝青=8∶92。SBS類(I-D類)聚合物改性瀝青及排水路面專用改性瀝青各項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)符合技術(shù)指標(biāo)要求。

(2)集料

排水瀝青路面混凝土混合料所用粗細(xì)集料均采用輝綠巖，其中，集料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)及細(xì)集料級(jí)配范圍見表2、表3。

表2 集料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求表

表3 細(xì)集料級(jí)配范圍技術(shù)指標(biāo)要求表

(3)礦粉

排水瀝青路面混凝土混合料所用礦粉均應(yīng)采用石灰?guī)r和巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料磨細(xì)的礦粉[3]，必須保持干燥、潔凈、無風(fēng)化、無雜質(zhì)。

(4)纖維

在特重載交通中，排水瀝青路面混凝土混合料添加聚酯纖維作為增塑穩(wěn)定材料，聚酯纖維摻量為瀝青混合料質(zhì)量的(0.1±0.02)%(外摻)。纖維技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合聚酯纖維技術(shù)指標(biāo)要求。

2.2.3 配合比設(shè)計(jì)

(1)級(jí)配范圍

排水瀝青路面混凝土級(jí)配范圍要求如表4所示。

本工藝實(shí)踐項(xiàng)目按設(shè)計(jì)文件要求，目標(biāo)配合比和生產(chǎn)配合比以及施工配合比的混合料級(jí)配如表5～6、圖1所示。

表4 級(jí)配范圍技術(shù)要求表

表5 礦料組成設(shè)計(jì)表

表6 排水瀝青混合料的礦料摻配比例表

圖1 排水瀝青混合料礦料級(jí)配圖

(2)油石比

排水瀝青(PAC-13)混凝土混合料以滿足空隙率的要求為標(biāo)準(zhǔn)，以析漏-飛散試驗(yàn)確定最佳瀝青用量。根據(jù)目標(biāo)配合比確定的最佳油石比OAC=4.8%，用二次篩分后的熱礦料制作三組試件分別進(jìn)行析漏飛散試驗(yàn)。按最佳油石比4.8%進(jìn)行試拌，各項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)意見和規(guī)范要求。

(3)水穩(wěn)定性檢驗(yàn)

采用瀝青路面施工最佳油石比生產(chǎn)的PAC-13改性瀝青混合料制備馬歇爾試件，測(cè)定浸60 ℃水48 h后和浸60 ℃水30 min后的馬歇爾穩(wěn)定度及測(cè)定凍融循環(huán)后的劈裂強(qiáng)度，分別以浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比評(píng)價(jià)其水穩(wěn)定性能[4]。相關(guān)技術(shù)要求為：浸水殘留穩(wěn)定度MS0≥85%，凍融劈裂試驗(yàn)殘留強(qiáng)度比≥80%。

(4)謝倫堡析漏試驗(yàn)(燒杯法)

在試驗(yàn)條件185 ℃±2 ℃條件下，將混合料保溫1 h后進(jìn)行析漏測(cè)試[5]。技術(shù)要求(或設(shè)計(jì)要求)≤0.8%。

(5)肯塔堡飛散試驗(yàn)

將成型的馬歇爾試件在20±0.5 ℃水溫下浸泡20 h，然后采用洛杉磯磨耗試驗(yàn)機(jī)旋轉(zhuǎn)300次進(jìn)行飛散測(cè)試[6]。技術(shù)要求(或設(shè)計(jì)要求)為：≤15%。

(6)高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)

采用瀝青路面中面層試驗(yàn)路施工最佳油石比4.8%生產(chǎn)的PAC-13改性瀝青混合料制備馬歇爾試件車轍試件，分別進(jìn)行60 ℃車轍試驗(yàn)。技術(shù)要求或設(shè)計(jì)要求為：DS>6 000 次/mm。

2.3 施工工藝

2.3.1 防水粘結(jié)層施工

為保證排水瀝青路面與中面層層位間的封水和粘結(jié)效果，排水瀝青路面施工前進(jìn)行SBS改性熱瀝青防水粘結(jié)層施工。灑布量為1.3 kg/m2，灑布均勻、不漏底，應(yīng)達(dá)到封水、防滲、粘結(jié)效果。

2.3.2 混合料拌和

(1)采用4000型間歇式混合料拌和設(shè)備。

(2)高黏劑HVA和聚酯纖維投放添加分別采用自動(dòng)計(jì)量投放添加設(shè)備，加裝配備攝像頭監(jiān)控投放和電鈴提醒投放設(shè)備，精度控制在±2%范圍之內(nèi)。

(3)集料加熱溫度為185 ℃～200 ℃，SBS改性瀝青加熱溫度為160 ℃～170 ℃，瀝青混合料出廠溫度控制在175 ℃～185 ℃。

(4)拌和順序和時(shí)間：骨料+纖維+高黏度添加劑干拌15 s，噴灑瀝青3～5 s后，再添加礦粉濕拌35 s，整個(gè)循環(huán)周期為65～67 s。

2.3.3 混合料運(yùn)輸

(1)混合料的運(yùn)輸應(yīng)考慮拌和攤鋪能力、運(yùn)輸距離、道路狀況，應(yīng)選擇大噸位運(yùn)輸車。

(2)自卸車運(yùn)輸前車廂內(nèi)應(yīng)進(jìn)行清理，涂刷隔離劑。運(yùn)輸過程中必須覆蓋保溫。

(3)裝料時(shí)車輛前后移動(dòng)，盡量減少混合料的離析。

(4)出場(chǎng)前檢測(cè)混合料溫度，合格后方可運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。

(5)必須由專人指揮運(yùn)料車卸料，離攤鋪機(jī)保持10～30 cm的距離停車，掛空擋后指揮攤鋪機(jī)推動(dòng)運(yùn)料車前進(jìn)。

2.3.4 混合料攤鋪

(1)松鋪系數(shù)根據(jù)實(shí)測(cè)確定。

(2)采用平衡梁控制平整度和厚度。

(3)攤鋪機(jī)提前0.5～1 h預(yù)熱熨平板，溫度≥110 ℃。

(4)根據(jù)拌和站的產(chǎn)量、施工機(jī)械配套情況及攤鋪厚度、攤鋪寬度等確定合適的攤鋪速度，確保緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備?。攤鋪過程中不得隨意變換速度[6]。

(5)攤鋪機(jī)應(yīng)調(diào)整到最佳狀態(tài)[7]。

(6)攤鋪溫度必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3.5 混合料碾壓

施工碾壓機(jī)械采用雙鋼輪壓路機(jī)、膠輪壓路機(jī)和雙鋼輪壓路機(jī)的組合形式。雙鋼輪初壓4遍，膠輪復(fù)壓2遍，雙鋼輪終壓1遍，全碾壓過程壓路機(jī)設(shè)備均采用靜壓方式。初壓溫度控制在155 ℃～165 ℃，膠輪壓路機(jī)復(fù)壓溫度控制在80 ℃～90 ℃。

排水瀝青路面混合料的碾壓原則上不開振壓，如遇特殊情況局部需要人工補(bǔ)料的，在混合料溫度偏低時(shí)可開振壓1～2遍。

碾壓設(shè)備要緊跟、慢壓，且嚴(yán)格要求控制碾壓遍數(shù)，不能超壓也不能漏壓。

2.3.6 養(yǎng)護(hù)

(1)為防路面污染，在施工結(jié)束后，封閉交通時(shí)間≥24 h。

(2)遇到緊急情況必須開放交通通行時(shí)，必須等路面溫度完全冷卻后再開放交通。為防出現(xiàn)車轍現(xiàn)象要嚴(yán)禁車輛在路面上采取制動(dòng)或急轉(zhuǎn)彎，且車輪胎必須保持潔凈。

3 效益分析

排水瀝青路面施工工藝以廣西某改擴(kuò)建工程K24+700～K25+470左幅為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算，排水瀝青路面(PAC-13)與SMA-13瀝青路面上面層施工方案相比，平均每平方僅多投資8元，雖然造價(jià)略微增加，但卻能達(dá)到良好效果。

4 結(jié)語

通過本文研究，排水瀝青路面具有雨天路面不藏水、無水膜、抗滑、提高行車安全、降低行車噪音等特性和大空隙率的特點(diǎn)，能有效降低因?qū)挿访嬉追e水等引發(fā)的行車安全隱患問題，全面提升高速公路路面行車安全性能和服務(wù)水平。排水瀝青路面(PAC-13)是一種集功能性、安全性于一身的新型瀝青路面，在沿海多雨地區(qū)的高速公路建設(shè)中具有良好的推廣前景。