排水防滑降噪瀝青路面施工工藝應用探析

龔海生

（江西省公路工程有限責任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

排水防滑降噪瀝青路面面層使用大空隙瀝青混合料，能將路表面雨水迅速從面層結構中排走，能減少水霧和眩光，防止水漂發生，具備優良的抗滑性能和降噪效果。該技術于20世紀90年代引入我國公路工程建設領域后得到一定程度的應用，但是在碾壓工藝上因不恰當地應用大噸位膠輪壓路機而出現油斑和碾壓過密，防水黏結層采用土工布施工而影響層間結合性能。為此，必須對排水防滑降噪瀝青路面面層施工程序展開研究，以指導工程實踐。

1 工程概況

某省道二級公路路面改造工程試驗段位于亞熱帶季風氣候區，夏季高溫多雨。根據未來交通量預測結果，公路改造完成后交通荷載會顯著增大，對瀝青面層及磨耗層提出較高要求。結合交通量預測及氣候條件，試驗段采用4cm厚的排水防滑降噪瀝青磨耗層+10cm厚的半柔性組合式路面，以提升瀝青路面抗變形性能、高溫穩定性和抗滑降噪性能。

2 施工材料及配合比

2.1 原材料

考慮大空隙排水防滑降噪混合料性能的穩定，本公路路面改造工程選用抗老化、抗剝離、抗水損性能優良，裹覆力強的高黏度SBS改性瀝青，材料性能見表1。高黏度SBS改性瀝青在國外被定義為60℃動力黏度不低于20 000Pa·s的瀝青材料[1]，但從當前我國公路工程建設實踐來看，這一規范值顯然無法滿足公路結構長期使用的需要。為保證抗滑降噪瀝青路面結構的耐久性，延長使用壽命，應將其動穩定度控制在4 000次/mm以上、飛散損失控制在12%以下，從而使高黏度SBS改性瀝青60℃動力黏度達到50 000Pa·s。

表1 高黏度SBS改性瀝青性能

根據表1中檢測結果，所使用的改性瀝青材料性能滿足《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50—2017）要求。

集料采用該二級公路路面改造工程所在地產輝綠巖集料和石灰巖礦粉，集料規格按照粒徑分為四檔：粒徑0～2.36mm的1#料、2.36～4.75mm的2#料、4.75～9.5mm的3#料、9.5～13.2mm的4#料。其中，3#和4#混合料壓碎值為14.7%，洛杉磯磨耗損失為14.9%，堅固度為7.3，針片狀顆粒含量為6.7%，吸水率分別為0.49%和0.38%，各項性能均滿足相關規范要求。

2.2 配合比設計

根據體積法展開瀝青混合料級配設計，即根據主骨架集料空隙率實測結果進行其空隙體積計算，集料、瀝青、礦粉體積及瀝青混合料設計空隙體積之和即為主骨架空隙體積。為防止出現集料顆粒影響，應定量控制粒徑2.36mm和4.75mm集料的關鍵性篩孔。此外，還應嚴格控制粗集料顆粒占比，以減少混合料飛散離析，據此該公路路面改造工程最大公稱粒徑為13.2mm，在突出主骨架嵌擠作用的基礎上，有助于充分發揮細集料的填充及黏結作用；并摻加纖維穩定劑提升瀝青膜厚[2]。

結合拌和樓熱料倉篩分結果展開排水防滑降噪瀝青混合料生產級配試驗，最終確定投料比例為1#料∶2#料∶3#料∶4#料∶礦粉=13%∶4%∶35%∶43%∶5%，生產級配和目標級配具體見表2。

表2 排水防滑降噪瀝青混合料配合比

結合以上所擬定的生產級配和目標級配，按照4.8%,5.0%和5.3%三種油石比展開馬歇爾穩定度試驗，并結合飛散試驗和析漏試驗結果確定最佳瀝青用量，試驗結果分別見圖1（a）和圖1（b）。由圖1可知，瀝青用量和生產級配滿足規范要求，最佳油石比為5.0%。

圖1 瀝青用量試驗

按照設計生產配合比和最佳油石比進行瀝青混合料馬歇爾性能檢測試驗。檢測結果顯示，混合料空隙率為20.8%，馬歇爾動穩定度為13.2kN，馬歇爾殘留穩定度為90.8%，飛散損失和析漏損失分別為7.4%和0.45%，動穩定度為5 380次/mm，均滿足規范值，并且從瀝青混合料的外觀看，顆粒表面亮澤，裹覆均勻，瀝青用量適度，拌和效果理想。

3 施工工藝應用要點

3.1 施工準備

在施工開始前結合工程運行環境及交通量預測，確定K41+000—K41+800段為試驗段，并進行單車道試鋪。驗證冷料倉混合料級配及皮帶實際運轉速度，確保實際生產配合比與設計級配吻合。該公路路面改造工程瀝青、集料、填料等材料消耗量大，故在施工開始前必須根據施工進度準備充足，并對材料性能展開檢驗。

大空隙排水防滑降噪瀝青混合料采取機械化連續攤鋪施工，所使用的機械設備主要包括1臺生產能力40m3/h的間歇式混合料拌和機械、2臺履帶式混合料攤鋪機、1輛智能瀝青灑布車、4臺8～12t鋼輪壓路機、5輛載重量至少15t且配備保溫防雨篷布的自卸車。在機械設備到場后必須進行合理組合配備，并調試和檢修，保證性能正常。

該路面工程上面層空隙較大，雨水主要通過上面層排走，下面層必須具備設計強度及防滲水方面的性能。為確保上下面層較好黏結，保證防滲水效果，必須加強路面去塵處理，確保路面干燥清潔。在此基礎上應用智能瀝青灑布車，按照0.6kg/㎡的用量均勻噴灑乳化瀝青，并待其破乳后檢測滲水性能，滿足設計要求后攤鋪混合料面層。

3.2 混合料拌制及運輸

通過全自動間歇式拌和機進行防滑降噪瀝青混合料拌制，并加強加熱、拌和溫度及拌和、儲存時間控制。在拌和機械開機之初，雖然溫度計顯示的溫度已經達到要求，但內部溫度遠遠不夠，為提升內部混合料升溫速度，必須在拌和前充分烘干集料。排水防滑降噪瀝青混合料制備溫度應比常規混合料高10～20℃，嚴格按照《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2017）的要求控制出料溫度，并通過插入式電偶溫度計插入15cm深處測定實際溫度。通常情況下，若瀝青混合料溫度過高，會加速瀝青材料氧化、老化，影響混合料黏結力；若混合料溫度過低，則容易發生黏輪，導致碾壓不密實，增大路面空隙率，影響結構強度。

通過試拌確定混合料拌和時間，并以瀝青材料均勻裹覆集料為準，避免混合料發生離析、花白、析漏。該公路路面改造工程排水防滑降噪瀝青混合料總拌和周期為75s，儲存時間應控制在24h以內，儲存過程中混合料溫度降低幅度不得超出10℃。施工溫控要求為：瀝青加熱溫度控制在165～170℃，集料加熱溫度控制在190～220℃，混合料出廠溫度控制在170～185℃，溫度超出195℃的混合料必須棄置，攤鋪溫度必須在160℃及以上，初壓、復壓及終壓溫度分別在150℃、130℃及90℃以上，并待路面溫度降至50℃以下后開放交通。

3.3 攤鋪

在履帶式攤鋪機單車道攤鋪前先將熨平板預熱30～60min，待其溫度升高至100℃以上后調整其橫坡度、高度、振幅、振頻及仰角[3]。為便于在確保初始密實度的基礎上防止振碎集料，將攤鋪機振動等級設定為五級。攤鋪施工過程中，螺旋布料器兩側混合料高度應達到送料器高度的2/3，并應將攤鋪速度控制在1～3m/min。攤鋪期間如遇裂縫、波浪、離析、油斑等現象，必須立即采取有效措施處理。對于縱向接縫，必須按照5～10cm寬度將熱混合料疊鋪于已攤鋪路面，待下層被軟化后將混合料鏟走，再通過壓路機跨縫碾壓密實。

3.4 碾壓成型

該瀝青路面初壓和復壓均通過2臺8～12t鋼輪壓路機進行，初壓速度控制在2～3km/h，碾壓2～3遍，復壓速度則應控制在2.5～3.5km/h，碾壓4～6遍；終壓通過1臺鋼輪壓路機進行，碾壓速度為2～3km/h，碾壓2～3遍。改性瀝青混合料黏性較大，如果使用膠輪壓路機會使混合料擠壓上浮，影響構造深度和碾壓質量。為保證混合料初始密度，防止溫度降低，初壓應緊跟攤鋪機后進行，壓路機行進方向必須與行車方向保持一致，并從路外側開始向路中心碾壓。復壓是增強混合料密實度、保證空隙率的重要環節，復壓應緊跟初壓進行，相鄰碾壓帶重疊寬度為10～15cm，碾壓方向應與車道方向平行。終壓主要起到改善鋪層平整度、整理并消除輪痕的作用，終壓結束后路面溫度應不低于90℃。

4 性能測試

在拌和機中抽樣進行混合料性能檢測，并在施工期間進行排水防滑降噪瀝青路面降噪性能和路用性能的檢測，瀝青路面空隙率為19.5%，析漏損失為0.04%，動穩定度為8 886次/mm，凍融劈裂強度為93.9%，普通AC-13C瀝青混凝土空隙率為4.8%，動穩定度為4 500次/mm，凍融劈裂強度為86.2%。在采用高黏度排水防滑降噪瀝青混合料后，試驗路段凍融劈裂強度和動穩定度明顯提高，意味著瀝青路面水穩性和高溫穩定性顯著提升；同時飛散損失和析漏損失減小，抗剝落性能優良。

排水防滑降噪瀝青路面降噪性能檢測結果見表3。由表3可知，排水防滑降噪瀝青路面噪聲值主要與行車速度、車輛載重、路面狀況等有關，在干燥狀態下噪聲最大值為92.3dB（重型車），而在潮濕狀態下最大值為85.9dB，均比AC-13C路面噪聲小。

表3 排水防滑降噪瀝青路面噪聲檢測結果

在試驗路段樁號K41+250、K41+500及K41+750處設置3個測點，各測點處試驗段瀝青路面構造深度和擺值摩擦系數均比普通AC-13C路面高；在路面潮濕情況下，試驗段瀝青路面擺值摩擦系數與干燥路面相差不大，但普通AC-13C路面在潮濕情況下擺值摩擦系數比干燥路面至少降低40%，意味著試驗段瀝青路面具有較高的排水防滑性能（見表4）。

表4 試驗段抗滑性能測試結果

5 結語

工程應用結果表明，所設計出的排水防滑降噪瀝青路面結構穩定性優良，同時還具備磨耗層功能，并能克服半柔性材料的弊端；防水黏結層高黏度改性瀝青材料熱灑布施工技術還能有效解決排水性瀝青磨耗層下承層所存在技術難題。應用結果可為大空隙排水降噪防滑瀝青混合料路面結構的推廣應用提供參考借鑒。