大間隙率瀝清混凝土混合料橋面鋪裝設計要點分析

余小江

（江西省交通設計研究院有限責任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

大間隙率結構具有良好的滲透水效果，可有效避免雨天打滑、車輛濺水、起霧、高噪聲等，對提高橋面雨天行車安全，具有顯著作用。本文將以某工程為例，重點闡述大間隙率瀝青混凝土混合料橋面鋪裝設計要點，旨在為同類橋面鋪裝設計應用提供技術參考。

1 工程概況

某橋梁工程長4 866.1m，為雙向六車道橋面，載荷和安全級別為公路-Ⅰ級，設計速率120km/h。由于氣候原因，該地區中小強度降水頻率高，降水量大。為保障車輛行駛安全，該工程設計采用大間隙率瀝青混合料橋面鋪裝體系，排水路面下面層采用密級配瀝混凝土結構，上面層采用大間隙率瀝青混凝土，上下面層間及橋面板與下面層間均配置防滲黏結層。

2 大間隙率瀝青混合料橋面鋪裝設計

2.1 鋪裝層結構

鋪裝層為雙層結構，上層采用厚度為4cm的PAC-13大間隙率高黏瀝青混凝土，下層采用厚度為6cm的AC-20C SBS改性瀝青，上下層間由改性乳化瀝青構成黏結層，SBS改性瀝青下層與橋面刨洗層間為同步碎石橡膠瀝青防水黏結層。

2.2 鋪裝層材料

（1）瀝青料

在大間隙率瀝青混合料中，瀝青的作用是黏聚骨料。橋面裝鋪過程中，由于受到大間隙率結構和滲透性能的影響，瀝青混合料的觸水面積相對大且接觸水的時間相對較長，其黏聚性退化速度也相對較快。瀝青黏聚力不足，導致混合料裝鋪橋面容易發生坑洼、車轍、松散等病害，所以在選擇大間隙率瀝青鋪裝材料時，需確保瀝青黏聚功效符合技術要求。本案例設計所用高黏度變性瀝青功效參數如表1所示。

表1 案例設計所用高黏度變性瀝青功效參數

（2）粗骨料

粗骨料應滿足強韌度和耐磨性技術要求，盡可能選用無風化、韌度強、表面粗糙清潔的骨料。在施工過程中扁平料和針片料易被壓碎，會造成混合料級配不足，骨料黏聚力過弱。扁平料和針片料嚴重破碎所形成的細小粒料有可能堵塞混合料孔隙，一定程度地降低混合料孔隙率，從而影響大間隙率瀝青混合料的排水除噪功能，所以應控制優質粗骨料、扁平料和針片料的比例。案例工程中大間隙率瀝青混合料設計，采用公稱粒度＞2.36mm、占比≥85%的PAC13玄武巖作為粗骨料。

（3）細骨料

采用無風化、堅硬、無雜質、潔凈、干燥的細骨料材料。案例大間隙率瀝青混合料設計，采用PAC13機制砂作為細骨料，其功效參數如表2所示。

表2 機制砂細骨料功效參數

（4）填充料

PAC13填充料選擇石灰巖礦粉，其功效參數如表3所示。

表3 石灰巖礦粉填充料功效參數

2.3 混合料配比

大間隙率瀝青橋面鋪裝的混合料級配設計要點。

（1）間隙率

大間隙率瀝青混合料的排水功能與間隙率密切相關。為使路面具有良好的排水性能，需要維持足夠大的間隙率。案例橋址區大部分年份降水量均在1 000mm以上，雖然屬于多雨區，但強降水頻率并不高，所以滿足中雨及以下的排水需求，即可以滿足85%以上的降雨排水要求。我國高速公路排水路面的目標間隙率一般設定為20%，結合這一標準，工程設計將瀝青混合料目標間隙率設定為20%。

（2）級配

初始級配擬定為細、中、粗3種級配，2.36mm過篩率范圍為10.5%～16.5%，具體擬定的3個等級如表4所示。

表4 初始級配參數對應表

取4.9%的初始瀝青量，分別按3個級配成型試樣，采用插值法得出20%間隙率對應的2.36mm過篩率是13.7%。由表4所示級配的有關數據可以看出，級配2可以滿足20%目標間隙率的需求。

（3）瀝青最佳用量

以級配2為例，先獲得瀝青初始用量，再按±1%和±0.5%備選，共獲得5種瀝青用量，據此分別對試件進行成型，然后開展析漏試驗、飛散試驗及馬歇爾穩定性試驗，明確瀝青用量區間，最后參照馬歇爾穩定性選擇最優瀝青用量。

3 橋面鋪裝防滲黏結層

防滲黏結層是橋面系統的重要組成部分，積水滲透過度會嚴重影響橋面板與鋪裝層間的黏結力，也可能導致橋梁鋼筋銹蝕損壞。橋面大間隙率瀝青混凝土鋪裝具有更嚴格的防滲黏結層功能和質量要求。

3.1 防滲黏結層功能要求

基于防滲黏結層功能要求，相關材料選擇要求如下。

（1）力學功能好且穩定，尤其是高溫環境下

由于防滲黏結層起到連接上下層的作用，所以材料必須有很強的黏結力，以適應面層應變，從而保證鋪裝層與橋面板不分離。橋面溫度變化速率、幅度均比常規路面要快、要大，所以材料必須能夠滿足極不利溫度條件，確保力學功能穩定的要求，同時還要保證是防滲透黏結材料，在短時間高溫下，不流動、不脆化、不劣化，以利于工程施工操作。

（2）持久性好

在溫度、氧氣、水等因素作用下，防滲黏結層強度、韌性、彈塑性、黏結力等功效因結構老化易不斷降低。若持久性不好，層間黏結力就會很快受到損害，從而縮短鋪裝層的正常使用周期。

（3）與其他材料相協調

防滲黏結層位于瀝青混凝土和橋面板二者之間，需要起到上下結合的作用。防滲透黏結層也是應力吸收層，需要具有一定的形變適應能力，以抵御上下層間因相對移位而形成的內應力。

3.2 防滲黏結層功能實現

防滲黏結層結構設計不僅要結合黏結層厚度和力學指標，還要綜合考慮材料性能。案例橋梁整體結構具有較強的柔性，橋面應變略高于傳統橋型，因此需要防滲黏結層在延伸性、彈塑性、黏結強韌度等方面具有更好的性能。另外，橋面鋪裝層會更頻繁和強烈地經歷溫度變化考驗，橋梁鋪裝層的溫度變化速率比普通路面層要快，這些特殊性對防滲黏結層材料設計選擇提出更高需求。用于大間隙率瀝青橋面鋪裝的防滲黏結層材料技術要求如表5所示。

表5 大間隙率瀝青橋面鋪裝防滲黏結層技術要求

防滲黏結層材料主要有乳化SBS變性瀝青、SBS變性熱瀝青、環氧灌封樹脂、橡膠瀝青和橋面防滲透涂料。橋面防滲透涂料的主要化學成分是陽離子氯丁橡膠乳化瀝青。橡膠瀝青應用70#基礎瀝青摻合橡膠粉制成，分別進行了幾種材料的黏結強韌度試驗、剪切試驗、拉拔試驗、防滲透功效試驗、延展性試驗和耐熱試驗。

對5種常見防滲黏結層材料的試驗結果進行比較，重點考察黏結強韌度、拔拉強韌度和抗剪切強韌度3個技術指標。綜合評價結果顯示，環氧灌封樹脂具有優異的功效，但其成本較高。橡膠瀝青的技術指標滿足應用需求，且施工操作比環氧灌封樹脂簡單，便于工程施工過程中的質量控制，因此案例工程選用橡膠瀝青作為防滲黏結層材料。

4 結語

綜上所述，本文以某工程為例，對大間隙率瀝清混凝土混合料橋面鋪裝結構、材料、黏結層設計技術進行了研究。案例橋選用雙層鋪裝系統，基于排水功能，上面層目標間隙率設定為20%；鋪裝的上層為PAC-13大間隙率高黏瀝青混凝土（4cm），下層為AC-20C SBS改性瀝青（6cm），上下層間由改性乳化瀝青構成黏結層；橋面刨洗層與鋪裝下層間，采用橡膠瀝青作為防滲黏結層材料，形成同步碎石橡膠瀝青防水黏結層，厚度設計為1mm。實踐證明，該橋面鋪裝所用技術有效，保障了橋面承載力、牢固性及排水功能。