排水防滑面層結構性能試驗研究

連艷霞

（邢臺路橋建設總公司，河北 邢臺 054001）

0 引言

瀝青路面的破壞因素多種多樣，有行車荷載因素，如超載、重復加載和水平荷載等；有環境因素，如溫度變化、濕度變化和冰凍作用等。除此之外，水損壞也是重要的破壞因素之一。水損壞的破壞機理有三方面：一是基層的反射裂縫、路面開裂或空隙率較大，路表水進入基層，在車輛荷載的作用下，基層強度降低，甚至軟化成泥漿；二是水進入瀝青層結構內部，在車輛荷載的反復作用下，產生動水壓力，這部分水逐漸侵入到瀝青與集料的界面上，使瀝青膜漸漸從集料表面脫離，最終導致瀝青與集料之間的黏結力喪失；三是瀝青路面設計不科學，厚度分工不明確，瀝青高溫性能不穩定，再加上渠化交通，易形成路面推移、車轍等破壞。為了消除水損壞，本文就一種新型排水防滑路面結構的路用性能進行了試驗，并加以驗證。

1 排水防滑面層設計

瀝青排水面層的設計主要是瀝青材料的配方和礦料的級配，瀝青中添加改性劑，增強瀝青和石料的黏結力，通過試配確定級配范圍。

1.1 原材料要求

（1）碎石、機制砂、礦粉符合《公路工程瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）的要求。

（2）瀝青和排水防滑層的技術要求，分別見表1和表2。

表1 高分子復合橡膠改性瀝青（FG—1型）技術要求

表2 排水防滑層技術要求

2 配合比設計

2.1 瀝青的確定

通過上百次的試驗，最終確定添加橡膠顆粒和改性劑的劑量，通過與SBS改性瀝青的檢測對比，最終選定編號為FG—1的瀝青。FG—1與SBS改性瀝青對比試驗結果見表3。

表3 FG—1與SBS改性瀝青對比

2.2 級配的確定

排水防滑面層屬骨架嵌擠結構，設計厚度一般為4cm，按照《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）的要求，瀝青面層集料的最大粒徑與壓實厚度相匹配，對嵌擠型混合料，壓實厚度不宜小于最大粒徑的2～2.5倍，因此，設計時選用碎石最大粒徑15mm，通過試配最終確定的級配范圍如表4所示。

表4 排水防滑面層的級配范圍

將排水防滑面層與OGFC—16的級配曲線相比較（見圖1），發現排水防滑面層的級配，4.75mm以上的材料通過量小，粗料用量大，2.36mm以下的細料通過量大，細料較細，從而在保證了足夠的骨架和空隙率的同時又使得瀝青膠漿具有足夠的強度，保證了路面的穩定性。

圖1 排水防滑面層與OGFC—16級配曲線比較圖

3 試驗對比

3.1 各項技術指標對比

采用相同的原材料，將OGFC—16和排水防滑兩種級配進行對比，石料選用石灰巖，瀝青選用編號為FG—1的高分子橡膠改性瀝青，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ 052—2000）進行試驗并根據《公路工程瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）進行試驗結果的整理，見表5。

表5 試驗結果對比

從上述試驗結果可以看出，排水防滑面層的各項技術指標優于OGFC面層。

3.2 壓剪試驗

排水防滑面層受到輪胎的壓剪作用，為此設計了45°角壓剪試驗。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011）中T0702—2011擊實法，制作瀝青混合料試件的方法成型試件，采用對比的條件是：除瀝青外其他所用材料相同，級配范圍不同，一組采用OGFC—16級配，SBS改性瀝青；另一組采用排水防滑面層級配，高分子橡膠改性瀝青。試件成型時，按照雙面擊實各50次，室溫下放置8h脫模，放置24h進行壓剪試驗，試驗環境溫度為17℃。

排水防滑面層剪壓最大破壞荷載為67kN，而OGFC—16剪壓最大破壞荷載為53kN。由此可見，排水防滑面層結構的抗剪能力大于OGFC—16，其高溫穩定性較好，路面結構更加穩定。

3.3 70℃浸水車轍試驗

按照排水防滑面層的級配范圍，采用同碎石、不同瀝青的動穩定度對比試驗。一組采用高分子橡膠改性瀝青，另一組采用SBS改性瀝青。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011）中T0703—2011輪碾法成型試件，并在室溫下放置48h。試驗方法參照T0719—2011瀝青混合料車轍試驗方法，將試件放置在水箱中，通過調整車轍試驗機的試驗參數，將環境溫度控制在70±1℃的范圍內，其他操作與標準車轍試驗相同。

采用高分子橡膠改性瀝青的結果為1 850次/mm，采用SBS改性的瀝青動穩定度為1 100次/mm。由試驗結果可知，在既有水膜、溫度為70℃的環境下，高分子橡膠瀝青的排水防滑路面動穩定度大于SBS改性瀝青，高溫穩定性更佳，抗車轍能力更好。

4 結論

本文進行了排水防滑路面的優化配比設計和性能試驗研究，積累了豐富的試驗數據，先后在邢峰線、邢臺市東三環、大廣高速公路京衡段等鋪筑了試驗路。與普通路面結構相比，該結構排水效果明顯，路面構造深度衰減緩慢，抗滑性能優越，取得了較好的效果。

[1]JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].

[2]JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].