排水瀝青路面提早開放交通的可行性分析

李俊+曹東偉+李明亮

摘 要：為了分析排水瀝青路面提早開放交通的可行性，采用灑水的方式減少排水瀝青混合料內部熱量，在灑水過程中對不同階段的路表溫度進行實時監測。結果表明：灑水可有效降低排水瀝青路面表面溫度，與鄰近未經灑水降溫的排水瀝青路面相比，開放交通前經過灑水降溫后路表溫度降低約9 ℃。推薦最佳灑水降溫工藝為：以0.3 kg·m-2的灑水量在施劃標線前灑水4遍，施劃標線后灑水2遍。

關鍵詞：排水瀝青路面；路表溫度；灑水設備；降溫

中圖分類號：U416.217 文獻標志碼：B

文章編號：1000-033X（2017）03-0082-04

Abstract： In order to analyze the feasibility of early opening to traffic for porous asphalt pavement， inner heat of porous asphalt mixture was reduced by watering， and pavement temperature in different stages of the watering process was monitored in real time. The results show that the surface temperature of porous asphalt pavement could be about 9 ℃ lower before opening to traffic compared with porous asphalt pavement without watering； the optimal cooling process is recommended with watering 4 times before marking lines and watering 2 times after that with the amount of 0.3 kg·m-2.

Key words： porous asphalt pavement； pavement temperature； watering equipment； cooling

0 引 言

與普通路面相比，排水瀝青路面的大空隙結構將水流通道遷移到路面內部，而非普通路面的路表，因此雨天其路表也是“干燥”的。這不僅增加了雨天行車能見度，而且大幅縮短了剎車距離。此外，排水瀝青路面因其大空隙特征，還具有降低噪聲、減輕眩光、緩解熱島效應、節約材料等突出優點，是道路路表特性品質提升的最佳路面形式[1-3]。

中國公路交通行業正逐步進入“建養并重，趨于養護”的發展趨勢，考慮到排水瀝青路面使用性能的優越性，在舊路改造工程中加鋪排水瀝青罩面的養護工程數量及規模逐年增加。排水瀝青路面作為一種開級配大空隙率的路面結構，其結構強度與粗集料之間的骨架嵌擠作用提供的摩阻力以及高黏度改性瀝青提供的黏結力有關。排水瀝青混合料鋪筑之后，混合料內部結構中粗集料之間的嵌擠骨架已初步成形，但是由于混合料內部溫度較高，高黏度改性瀝青尚未完全發生固化反應，部分自由瀝青還未能滲入粗集料內部形成結構瀝青，故排水瀝青路面結構強度仍未大幅度提升[4-6]。

排水瀝青路面一般在養生24～48 h后方能開放交通，這種養生條件在高速公路新建項目中較易達到，但是在高速公路養護工程中，要考慮到交通順暢、行車安全以及工程成本等問題，滿足上述養生要求的難度較大。《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）和《公路養護技術規范》（JTG H10—2009）均規定：日常養護工程中，攤鋪、壓實后的熱拌瀝青混合料路面，應待攤鋪層自然冷卻且路表溫度低于50 ℃后方可開放交通。《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）中還規定：需要提早開放交通時，可灑水降低混合料溫度。因此在排水瀝青罩面養護工程中，對于需要提早開放交通的路段，可以采用灑水降溫的方式[7-15]。

為了達到提早開放交通的目的，本文依托寧宿徐高速公路2016年度排水瀝青路面工程，選取G2513淮徐高速公路徐淮方向K126+900～K126+700路段約200 m長的排水瀝青路面作為提早開放交通試驗段，研究灑水對排水瀝青路面溫度降低趨勢的影響，并結合試驗段實施情況推薦最佳的灑水降溫工藝。

1 瀝青及瀝青混合料

1.1 瀝青

排水瀝青混合料所使用的瀝青是由92%SBS改性瀝青和8%高黏度添加劑（HVA）復合改性制備的高黏度改性瀝青，其主要技術性質如表1所示。

1.2 瀝青混合料

排水瀝青混合料礦料合成級配結果如表2所示?；旌狭贤鈸?.1%（占瀝青混合料的質量百分比）聚酯纖維，油石比為4.8%，其主要路用性能檢測結果如表3所示。

2 排水瀝青路面灑水降溫工藝

2.1 灑水設備

采用多功能灑水車進行排水瀝青路面灑水降溫作業，灑水車應能單、雙側以及上、下側等多方向可控，且低速行駛時可以提供足夠的壓力以保證霧狀噴灑。

2.2 試驗段鋪筑過程

排水瀝青路面試驗段攤鋪、碾壓等關鍵工序施工情況如表4所示。由表4可知，試驗段整個鋪筑過程共耗時2.5 h，其中攤鋪過程耗時1.25 h，平均攤鋪速度為2.7 m·min-1。根據施工現場溫度監測情況可知，排水瀝青混合料攤鋪溫度均在155 ℃以上，碾壓結束之后排水瀝青路表溫度為70 ℃～75 ℃，遠遠高于規范要求的開放交通的溫度范圍。

由于排水瀝青路面試驗段施工時正值夏日，且碾壓結束時間為12：00，試驗段自然冷卻養生所處

的時間段剛好為太陽熱輻射最為強烈的時段，因此排水瀝青路表溫度下降較慢，試驗段養生至13：00時路表溫度方能降低至60 ℃，此時開始對試驗段進行灑水降溫處理。

2.3 試驗段灑水降溫過程

排水瀝青路面開放交通之前需要施劃標線，因此將試驗段灑水降溫過程以施劃標線為節點分為2個階段：為了保證施劃標線車輛不對剛鋪筑成型的排水瀝青路面造成結構性損壞，第1階段灑水降溫過程主要將路表溫度穩定維持在50 ℃以下，滿足規范對開放交通溫度的要求；標線施劃完畢之后，繼續灑水降溫，避免熱輻射以及混合料儲存熱量等造成路表溫度回升至50 ℃以上。

2.3.1 第1階段灑水降溫過程

待養生至13：00時，超、行車道路表溫度為60 ℃左右，應急車道為50 ℃左右。第1階段降溫開始時約25 t（含水約12 t）的灑水車行走于應急車道進行灑水降溫。

第1遍（往返1次計作1遍，下同）灑水后，路表溫度降至50 ℃左右，由于內部溫度較高，出現明顯的水蒸氣。第2遍灑水后，路表溫度降至40 ℃左右，水蒸氣現象減輕。10 min后溫度上升至45 ℃左右，待養生至13：30時，超、行、應急車道路表溫度基本維持在50 ℃左右，灑水車仍行走于應急車道進行灑水降溫。第3遍灑水后，路表溫度降至45 ℃左右，無明顯的水蒸氣，但有熱浪。第4遍灑水后，路表溫度降至40 ℃左右，熱浪現象減輕。

2.3.2 標線施劃階段

寧宿徐2016年度排水瀝青路面工程設計了熱熔標線和透水標線2種標線。因此，標線施劃耗時較長，試驗段標線施劃共計耗時約2 h。具體為：待養生至14：00時，路表已基本干燥，準備施劃標線；養生至16：00時，標線已全部施劃完畢。標線施劃期間，路表溫度14：00時為45 ℃，15：00時為50 ℃，16：00時為45 ℃。

2.3.3 第2階段灑水降溫過程

待養生至16：30時，標線強度已基本形成，路表溫度維持在45 ℃左右，灑水車行走于行車道進行灑水降溫。

灑水5～6遍后，路表溫度降至38 ℃左右，可輕微感覺到熱浪；灑水7～8遍后，路表溫度降至36 ℃左右，幾乎感覺不到熱浪；灑水9～10遍后，路表溫度降至34 ℃左右，感覺不到熱浪；灑水11～16遍后，路表溫度均維持在34 ℃左右。

至此，灑水降溫過程全部結束，17：30時路表溫度回升至40 ℃左右。養生至18：00時，開放交通，試驗段養生共計約6 h。此時，試驗段路表溫度維持在約37 ℃，鄰近未灑水路段路表溫度維持在46 ℃左右。

為了方便分析灑水過程中溫度降低的變化趨勢，將試驗段整個灑水過程中的各個階段監測溫度繪制成圖，如圖1所示。

由圖1可知，通過灑水降低路表溫度主要發生在前兩遍灑水過程中，第2遍灑水之后路表溫度較灑水前降低了15 ℃，降低幅度達到了25%。此后由于混合料內部積存的熱量仍比較大，加之熱輻射作用，路表溫度有所回升，在第3遍灑水前路表溫度由45 ℃升高至50 ℃，發生了路表溫度的第1次回升。

第4遍灑水后，路表溫度繼續降低，基本上穩定維持在50 ℃以下，但是在此后標線施劃過程中溫度出現了第2次回升，雖然有熱輻射的作用，但也表明此時混合料內部積存了一定的熱量。在標線施劃過程中，隨著熱輻射的減少以及混合料內部溫度的進一步散失，路表溫度第1次出現了未經灑水而主動降低的現象。

第6遍灑水后，路表溫度降低至38 ℃，此后雖然連續進行了10次灑水，但是路表溫度僅降低了4 ℃左右；考慮到自然冷卻帶來的影響，此時繼續灑水已經起不到降低溫度的作用。與未經灑水降溫的排水瀝青路面相比，開放交通前試驗段路表溫度維持在37 ℃左右，而未灑水路段路表溫度維持在46 ℃左右，降低幅度為9 ℃，表明采取灑水的方式可以有效降低排水瀝青路面的路表溫度。

2.3.4 灑水降溫工藝

灑水車罐內儲存12 t水，試驗段面積為2 350 m2，分16次全部噴灑完畢，通過計算可知，每次灑水量為0.32 kg·m-2。通過在灑水過程中觀測水的下滲現象認為：每次灑水量不宜過小，以免路表溫度較高時水分蒸發量過大，導致排水瀝青路面溫度降低不均勻；但每次灑水量也不宜過大，以免發生水漫流，造成水資源的浪費，灑水量過大亦會加劇水損壞，對排水瀝青路面的路用性能產生不利影響。

根據研究結果，推薦排水瀝青路面最佳的灑水降溫工藝為：以每次0.3 kg·m-2的灑水量在施劃標線前灑水4遍，施劃標線后灑水2遍。

3 試驗段總結

試驗段開放交通3 d后，未見明顯的車轍或掉?，F象，表明采用灑水降溫的方式降低了混合料內部溫度，在短期內不會對排水瀝青路面造成明顯的損壞。建議對交通試驗段進行長期觀測，并結合室內試驗驗證長期灑水降溫是否會對排水瀝青路面使用性能產生不利影響。

由于交通試驗段設置在中央分隔帶開口處，車輛至此處需借道行駛，會有頻繁的車輛減速制動行為，尤其是重車制動時，會在局部路面留下明顯的輪跡帶。因此，對于排水瀝青路面設置在需借道行駛、服務區、收費站或其他需制動減速的路段，建議將交通試驗段安排在鋪筑作業的起點位置，這樣既增加了相對養生時間，必要時還可增加灑水遍數。

4 結 語

（1）由于排水瀝青混合料內部儲存的熱量以及熱輻射作用，灑水量不足時路表溫度在降低之后出現2次回升現象，分別是在2～3遍灑水期間以及標線施劃期間。

（2）與鄰近未經灑水降溫的排水瀝青路面相比，開放交通前試驗段路表溫度維持在37 ℃左右，而未灑水路段路表溫度維持在46 ℃左右，降低幅度為9 ℃，表明采取灑水的方式可以有效降低排水瀝青路面的路表溫度。

（3）對于需要提早開放交通的排水瀝青路面，推薦排水瀝青路面最佳的灑水降溫工藝為：采用每次0.3 kg·m-2的灑水量，在施劃標線前灑水4遍，施劃標線后灑水2遍。

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[責任編輯：黨卓鈺]