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        多孔瀝青路面吸聲性能評(píng)價(jià)與優(yōu)化

        2022-11-04 07:29:56范建波
        中國(guó)公路 2022年17期
        關(guān)鍵詞:瀝青路面混凝土設(shè)計(jì)

        范建波

        (貴州高速公路集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550025)

        公路建設(shè)需要滿(mǎn)足時(shí)代發(fā)展要求,現(xiàn)階段交通建設(shè)行業(yè)提出“暢、安、舒、美”四階段目標(biāo)建設(shè)要求,對(duì)于路網(wǎng)功能性要求也越來(lái)越高。目前使用最多的瀝青混凝土路面主要朝三個(gè)方向發(fā)展[1]:一是材料滿(mǎn)足功能要求。瀝青混凝土路面的結(jié)構(gòu)形式和指標(biāo)要求均需要根據(jù)建設(shè)地區(qū)的環(huán)境氣候條件、使用功能要求決定,通過(guò)材料和配合比優(yōu)化實(shí)現(xiàn)使用功能優(yōu)化。二是高性能材料添加。將其和瀝青混合料組合發(fā)揮更好的功能性。三是功能型路面。我國(guó)城市化發(fā)展越來(lái)越快,對(duì)道路排水、降噪、抗滑、智慧城市等方面要求越來(lái)越高,其中多孔降噪、排水等瀝青路面功能對(duì)社會(huì)效益影響更加明顯。

        一、多孔瀝青路面研究現(xiàn)狀

        多孔瀝青路面主要功能是吸收車(chē)輛行駛噪音,同時(shí)還能快速排出路面積水。這種瀝青結(jié)構(gòu)采用開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土,國(guó)際上先進(jìn)瀝青混凝土降噪技術(shù)中路面空隙率可達(dá)18%~22%。這種結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)為:大空隙瀝青路面結(jié)構(gòu)形式通過(guò)緩沖和釋放能量降低行車(chē)噪音;在降雨量較大地區(qū),多孔瀝青混凝土結(jié)構(gòu)排水效果較好,有利于行車(chē)安全;密度相對(duì)較低,有效節(jié)約資源[2]。

        多孔隙瀝青混凝土經(jīng)歷了較長(zhǎng)發(fā)展時(shí)期,使用技術(shù)較為成熟,但目前仍有部分問(wèn)題有待解決:排水設(shè)計(jì)、路面內(nèi)部排水設(shè)計(jì)、路面標(biāo)線(xiàn)設(shè)計(jì)需要綜合考慮,在保證暴雨情況排水順暢的條件下不影響路面使用壽命;不能夠有效對(duì)路面排水進(jìn)行評(píng)價(jià),目標(biāo)空隙率和實(shí)際連通空隙率沒(méi)有系統(tǒng)評(píng)價(jià)測(cè)試體系,普通滲水測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確性較差;實(shí)際工程中排水路面使用壽命耐久性、耐候性存在較大改善空間。

        二、多孔瀝青路面混合料的材料組成及特性

        (一)多孔瀝青路面集料選取

        1.粗集料選?。憾嗫紫稙r青路面粗骨料含量較高,完全采用骨架的空隙結(jié)構(gòu)形式。該種結(jié)構(gòu)形式粗集料受力較為集中,因此對(duì)粗集料性能要求較高,同時(shí)還需兼顧抗剪切、耐磨、抗水、礦料間隙等多方面因素。

        2.細(xì)集料選用:細(xì)集料采用本地生產(chǎn)的石灰?guī)r機(jī)制砂,規(guī)格為0mm~3mm。

        3.礦粉集料:礦粉填料采用佛山地區(qū)生產(chǎn)的礦粉,配合比設(shè)計(jì)中采取填料少量復(fù)配硅以提高膠結(jié)料和石料表面的黏附性。

        (二)多孔瀝青路面基質(zhì)瀝青改性材料選用

        彈性(SBS)高黏體系、硬質(zhì)(高分子蠟或樹(shù)脂)高黏體系是目前市場(chǎng)上改性瀝青使用較多的改性添加材料,兩種材料如下所述:

        1.彈性(SBS)高黏體系:以高含量聚合物彈性體為改性劑主體,成品改性瀝青彈性很強(qiáng),低溫性能和抗裂性能優(yōu)異,因其往往同步提升所有溫度條件下運(yùn)動(dòng)粘度,故施工溫度要求較高。平衡施工工藝和改性劑老化是該技術(shù)路線(xiàn)的難點(diǎn)。

        2.硬質(zhì)(高分子蠟或樹(shù)脂)高黏體系:以高熔點(diǎn)高分子蠟和樹(shù)脂為改性劑主體,改性瀝青成品同時(shí)兼顧較高的60℃運(yùn)動(dòng)黏度和較低的135℃~170℃運(yùn)動(dòng)黏度。較好的施工工藝是其主要優(yōu)勢(shì),但膠結(jié)料和混合料整體呈現(xiàn)脆性,抗裂能力相對(duì)不足。

        高分子蠟、聚乙烯蠟、高熔點(diǎn)樹(shù)脂是形成高黏體系的重要原料,還能降低混合料拌和溫度?;陴ぞ哿酮?dú)立形成高溫油膜能力兩個(gè)功能開(kāi)發(fā)的復(fù)合高稠高黏改性劑,以多種彈性聚合物為主材。

        三、多孔瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

        (一)多孔瀝青混合料級(jí)配要求

        本文選用PAC-13級(jí)配瀝青混合料研究,與開(kāi)級(jí)配OGFC-13級(jí)配相比,差別在于4.75mm粒料的通過(guò)率,PAC-13級(jí)下限從60%調(diào)整為50%。實(shí)際調(diào)查試驗(yàn)證明這一調(diào)整對(duì)路面排水能力有關(guān)鍵作用,考慮以上因素而初步提出路面材料技術(shù)要求如表2所示。

        表2 該項(xiàng)目路面材料技術(shù)要求

        (二)多孔瀝青級(jí)配設(shè)計(jì)

        1.初選礦料級(jí)配

        根據(jù)工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍,參照國(guó)內(nèi)同類(lèi)工程經(jīng)驗(yàn),試配了三組不同2.36mm通過(guò)率的礦料級(jí)配以作為初選級(jí)配。

        2.確定設(shè)計(jì)級(jí)配

        對(duì)每組初選礦料級(jí)配,按公式計(jì)算集料表面積與初始瀝青用量,根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20—2011),初選級(jí)配馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

        表3 初選級(jí)配馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

        四、多孔瀝青路面功能性分析

        (一)路面排水功能分析

        透水路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,我國(guó)缺乏與降雨工況關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)指標(biāo),該指標(biāo)與透水路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水能力相關(guān)。而材料設(shè)計(jì)指標(biāo)中滲水系數(shù),對(duì)不同材料的透水能力有較好的區(qū)分度。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),透水路面滲水系數(shù)不得小于“800ml/15s”。

        (二)路面降噪功能分析

        多孔瀝青路面降噪機(jī)理是“負(fù)構(gòu)造”原理和空隙吸收聲波原理,同時(shí)排水路面粗糙的表面構(gòu)造可減小輪胎與路面接觸振動(dòng)噪聲。行車(chē)過(guò)程中路面有利因素與不利因素的疊加,形成降噪效果,并非是天然降噪,也需要通過(guò)優(yōu)化級(jí)配和膠結(jié)料的配比實(shí)現(xiàn)。

        五、結(jié)語(yǔ)

        本文基于實(shí)際工程施工多孔瀝青路面吸聲性能評(píng)價(jià)與優(yōu)化研究,得出以下結(jié)論:國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期對(duì)多孔瀝青路面混合料的不斷探索中,通常采用彈性(SBS)高黏體系、硬質(zhì)(高分子蠟或樹(shù)脂)高黏體系兩種改性瀝青添加材料。采用復(fù)合高黏劑的配合比設(shè)計(jì)表現(xiàn)出穩(wěn)定的油膜形成能力,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。對(duì)比PAC-13和OGFC-10級(jí)配,在粒徑減小和3mm~6mm石料是否作為粗骨料的綜合作用下,PAC-13的空隙率和連通空隙率明顯較大。添加復(fù)合高黏改性劑后在180℃~190℃溫度區(qū)間能達(dá)到理想拌和結(jié)果,振蕩壓路機(jī)能改善混合料的壓實(shí),復(fù)壓后段上膠輪對(duì)連通空隙影響不大。試驗(yàn)路達(dá)成了所有的目標(biāo)體積參數(shù)和性能要求。

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