排水性沥青混凝土路面性能特点及其运用

2016-08-09李祥

大科技 2016年21期

关键词：面层表层沥青路面

李祥

（湖南省怀化公路桥梁建设总公司湖南怀化 418000）

排水性沥青混凝土路面性能特点及其运用

李祥

（湖南省怀化公路桥梁建设总公司湖南怀化 418000）

现代的道路工程中，为了提高路面排水性能，引入了排水沥青混凝土施工技术，该施工技术具备了良好的排水性能，因而对于公路建设的质量与功能应用，具有重要价值。本文结合工程实际，探讨了排水沥青路面的主要性能特点，及其实际运用，以供参考。

排水性沥青混凝土；路面；性能

1 引言

排水性沥青混凝土路面属于一种新型可渗透路面，其路面的空隙率高达20%，因此雨水能够通过其内部连通孔隙，沿路面横坡排出，消除了轮胎溅水和水滑现象，使行车更安全。同时由于轮胎与路面的接触所产生的噪音在空隙内被减弱，因此能够明显地降低噪音。可见，排水性沥青混凝土在道路工程中具有良好的运用前景。

2 排水性沥青混凝土与路面

2.1 排水性沥青混凝土

排水性沥青混合料也称大孔隙沥青混合料，是由单一级配粗骨料、少量细骨料、矿粉和沥青黏结剂组成，内部含有大量连通孔隙的复合材料，结构如图1所示。

图1 排水性沥青混凝上路面结构图

排水性沥青混凝土主要用在路面表层，铺筑压实后有效孔隙率约为20%。而在路面的中、下层则是普通的密实性沥青混凝土路面，把降落在路表层内的水通过路面横坡排出路基。与普通沥青混凝土路面相比，排水性沥青混凝土因具有排水、抗滑、降噪、消雾、防溅等性能而被广泛应用于路面结构。

2.2 排水性沥青路面概述

作为一种新型的沥青混凝土面层——排水性沥青路面中的沥青混合料的配置主要是参照了嵌挤的原理，主要目的在于能够将原先过于单一的沥青碎石构建为骨架—空隙的结构，从而保证路面在压实后，空隙率保持在20%左右，从而在混合料的内部形成排水通道，实现排水。如果是大空隙的沥青混合料排水沥青路面表层，在遭遇降雨时，雨水很容易渗入排水沥青路面的内部，然后通过其中的排水通道横向排出，以达到消除路表水膜的作用。另外，排水沥青路面还具有噪声低、高抗滑，可显著提高雨天行车安全的优势。

3 排水性沥青混凝土路面性能特点分析

3.1 孔隙率

孔隙率作为排水性沥青混合料渗透系数的控制指标，直接影响到排水性沥青混凝土路面的排水能力。研究表明，在相同条件下，骨料级配曲线与理论最大密度线的相似性决定了孔隙率的大小，孔隙率小于6%时，基本不排水，雨水通过面层渗入到下面层；孔隙率在8～15%时，混合料内部孔隙呈连通状态，渗水系数随孔隙率增大有所增大，但增幅较小且存在渗水现象；孔隙率超过15%时，随着孔隙率的增大，渗水系数急剧增加，说明排水效果显著提高。因此，排水性沥青混凝土路面结构的最小孔隙率应在15%以上比较合理。

3.2 渗水性

排水性沥青混凝土路面虽然具有加大的排水表层空隙率，但由于厚度较薄，排水表层的底部为一层不透水封层，因此水分只能通过蓄积渗流的方式排出。在这种情况下，排水表层材料会由于含水量差异，其传导水的能力不同。一般来说，雨水渗入路面排水层主要有两个阶段：①由外界控制给水速率，如果在路面下渗能力范围以内，则入渗速率等于给水速率；②排水表层控制阶段，由于排水表层饱和程度的增加，表层的传导水能力逐渐减弱，在小于外界的给水速率时，部分雨水会通过路表综合坡度排出路面，此时的入渗速率等于表层下渗能力。

3.3 混合料耐久性

排水性沥青混凝土路面虽然具有良好的排水、防滑、降噪等特性，但由于内部孔隙较大同时也会降低路面强度，加上外部使用环境因素的影响，结构耐久性和功能性也会逐渐降低。

压实温度对于混合料的稳定性和耐久性影响很大，应当尽量保证最低压实温度不低于150℃。沥青60℃黏度、软化点与排水性沥青混合料的各项强度及耐久性指标间表现出很好的正线性相关性。60℃黏度与各项性能指标间的相关系数均在0.8以上。由此得出，应把60℃黏度和软化点作为控制沥青性能的关键指标，建议选用高黏度的改性沥青作为排水性沥青混合料的黏结料，以提高混合料的强度和耐久性能。

3.4 降噪特性

交通噪声大部分源自轮胎与路面间空气压缩、泵吸作用。排水性沥青混凝土路面内部由于具有大量连通孔隙，从而为空气流动提供了通道，且噪声在孔隙中多次反射消能，最终减少了对周围环境的噪声污染。

排水性沥青混凝土路面具有很好的降噪效果，与普通密级配沥青混凝土路面相比，排水性沥青混凝土路面对于小汽车可降低噪声4dB（A），对于重载汽车则可降低7dB（A）；与普通水泥混凝土路面相比可降低噪声约7dB（A）；与具有表面涂层的彩色路面相比可降低噪声约8dB（A）。

4 排水性沥青混凝土路面的运用实例分析

4.1 工程概况

某市地处北回归线以南，属于南亚热带海洋性季风气候，其雨量非常充沛。该市某道路路为南山区的东西向主干道，设计其行车速度为60km/h，机动车道是双向六车道，主要功能是解决深港过境交通，缓解市区交通压力。为解决雨天行车安全问题，采用了排水性沥青混凝土路面，路面空隙率达到20%，雨水能够经过内部连通孔隙沿路面横坡方向排向路侧，通过预埋的排水管道引入雨水口。

4.2 结构组合

本工程中采用的是排水性沥青混凝土路面，设计路面的弯沉值是32（1/100mm）。经过计算其结构组合如下：

上面层：降噪透水层厚度为4cm；

中面层：SBS改性沥青混凝土（AC-20）厚度设计为6cm；

下面层：粗粒式沥青混凝土（AC-25）设计为8cm；

上基层：6%水泥稳定石粉渣设计为30cm；

下基层：4%水泥稳定石粉渣设计为20cm；

路面总厚：68cm。

基层顶面所浇洒的乳化沥青起到透层的作用，而乳化沥青标号则采用的是PA-2，用量为0.7～1.5L/m2；上面层、中面层之间的黏层，则采用的是SBS改性乳化沥青，用量为0.6～1.0L/m2；处于中面层、下面层之间的黏层则采用了PA-3型乳化沥青，其用量为0.3～0.5L/m2。

排水管在路面端部预埋带孔处设置时，排水管的两端都要接入雨水口，而对排水管中所有的面层进行施工时，为了确保路面的排水性能，形成健全的路面排水系统，使用的施工技术都是排水沥青混凝土技术（见图 2）。

4.3 排水性沥青混凝土路面施工

4.3.1 原材料

原材料主要有以下四种：①粗集料，应无风化、无杂质，保证干燥，有足够的强度和耐磨耗性，与沥青有良好的黏附性；②细集料，应选用机制砂、石屑，保证干燥，表面洁净，未被风化，且无杂质；③填料，对石灰岩或者岩浆中基性较强的岩石进行磨细处理，得到矿粉后再使用，除干净原始料中的泥土杂质，保持矿粉的干燥和洁净；④高黏度改性沥青，采用高黏度改性沥青，其中基质沥青应根据气候条件、交通要求、路面类型，并结合当地的使用经验选用，根据深圳地区的具体情况，设计选用70号A级基质沥青。

图2 路面端部大样图（单位：cm）

4.3.2 施工工艺

（1）混合料的拌制

在拌制混合料时，采用的是间歇式拌和方式，在拌和过程中需要随时采集各个传感器所测定的材料用量、混合料拌和量、拌和温度等相关参数，并尽可能随拌随用。拌合要求所有的矿料颗粒全部被沥青裹覆，没有花白料、团块或骨料分离的状况。

（2）混合料摊铺

摊铺混合料之前需要在受料斗上涂刷隔离剂、防黏结剂，建议采用双机联铺，铺筑宽度控制在7.5m以内，两台摊铺机前后应当错开约15m的距离，靠边缘的摊铺机应当走在前面，两幅之间的宽度搭接控制在30～60mm。摊铺的速度应当为1～3m/min，具体结合实际情况确定。摊铺过程应当缓慢、均匀、连续不间断、稳定地摊铺，不能随意变换速度或中途停顿，以提高混合料铺层质量。摊铺后沥青混合料温度控制在155～170℃之间。

（3）混合料碾压

碾压总的原则是“紧跟、少水、匀速、慢压”。初压和复压阶段须采用静力钢轮压路机，终压阶段可采用静力胶轮压路机，保持碾压轮的清洁，及时清理沾轮的混合料。

使用静力钢轮压路机时，应当控制压路机轮迹重叠宽度在20cm以上。压实过程中，压路机应当少喷水，喷水则应当呈雾状。如果存在超高路段的碾压施工，则应当从低的一侧开始，向高的一边碾压。碾压的速度、遍数，均需要结合施工现场和室内试验情况来确定，便民超压和漏压。碾压结束后应在路面温度大幅度下降之后开放交通，其温度一般控制在50℃以下。