排水防滑面層結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)研究

連艷霞

（邢臺路橋建設(shè)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(fù)加載和水平荷載等；有環(huán)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(jī)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(jìn)入基層，在車輛荷載的作用下，基層強(qiáng)度降低，甚至軟化成泥漿；二是水進(jìn)入瀝青層結(jié)構(gòu)內(nèi)部，在車輛荷載的反復(fù)作用下，產(chǎn)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(dǎo)致瀝青與集料之間的黏結(jié)力喪失；三是瀝青路面設(shè)計不科學(xué)，厚度分工不明確，瀝青高溫性能不穩(wěn)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(jié)構(gòu)的路用性能進(jìn)行了試驗(yàn)，并加以驗(yàn)證。

1 排水防滑面層設(shè)計

瀝青排水面層的設(shè)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(qiáng)瀝青和石料的黏結(jié)力，通過試配確定級配范圍。

1.1 原材料要求

（1）碎石、機(jī)制砂、礦粉符合《公路工程瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的要求。

（2）瀝青和排水防滑層的技術(shù)要求，分別見表1和表2。

表1 高分子復(fù)合橡膠改性瀝青（FG—1型）技術(shù)要求

表2 排水防滑層技術(shù)要求

2 配合比設(shè)計

2.1 瀝青的確定

通過上百次的試驗(yàn)，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(yàn)結(jié)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(jié)構(gòu)，設(shè)計厚度一般為4cm，按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的要求，瀝青面層集料的最大粒徑與壓實(shí)厚度相匹配，對嵌擠型混合料，壓實(shí)厚度不宜小于最大粒徑的2～2.5倍，因此，設(shè)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(fā)現(xiàn)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(xì)料通過量大，細(xì)料較細(xì)，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(qiáng)度，保證了路面的穩(wěn)定性。

圖1 排水防滑面層與OGFC—16級配曲線比較圖

3 試驗(yàn)對比

3.1 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對比

采用相同的原材料，將OGFC—16和排水防滑兩種級配進(jìn)行對比，石料選用石灰?guī)r，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(yàn)規(guī)程》（JTJ 052—2000）進(jìn)行試驗(yàn)并根據(jù)《公路工程瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的整理，見表5。

表5 試驗(yàn)結(jié)果對比

從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，排水防滑面層的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于OGFC面層。

3.2 壓剪試驗(yàn)

排水防滑面層受到輪胎的壓剪作用，為此設(shè)計了45°角壓剪試驗(yàn)。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）中T0702—2011擊實(shí)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(shí)各50次，室溫下放置8h脫模，放置24h進(jìn)行壓剪試驗(yàn)，試驗(yàn)環(huán)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(jié)構(gòu)的抗剪能力大于OGFC—16，其高溫穩(wěn)定性較好，路面結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

3.3 70℃浸水車轍試驗(yàn)

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(wěn)定度對比試驗(yàn)。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(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）中T0703—2011輪碾法成型試件，并在室溫下放置48h。試驗(yàn)方法參照T0719—2011瀝青混合料車轍試驗(yàn)方法，將試件放置在水箱中，通過調(diào)整車轍試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)參數(shù)，將環(huán)境溫度控制在70±1℃的范圍內(nèi)，其他操作與標(biāo)準(zhǔn)車轍試驗(yàn)相同。

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

4 結(jié)論

本文進(jìn)行了排水防滑路面的優(yōu)化配比設(shè)計和性能試驗(yàn)研究，積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，先后在邢峰線、邢臺市東三環(huán)、大廣高速公路京衡段等鋪筑了試驗(yàn)路。與普通路面結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)排水效果明顯，路面構(gòu)造深度衰減緩慢，抗滑性能優(yōu)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(yàn)規(guī)程[S].

[2]JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].