大空隙排水降噪瀝青路面的應用

萇偉濤

（石家莊市交建高速公路建設管理有限公司，河北 石家莊 050000）

一、引言

大空隙瀝青路面因具有良好的排水性能，在我國公路工程中得到了較為廣泛的應用。在設計時，遵循連續(xù)開級配的方式，使得所形成的瀝青混合料的空隙率較大，能夠將道路中的積水等及時排出，降低了路面出現(xiàn)水霧的可能性，并起到降噪和排水的功能。但同樣因為大空隙的影響，使其在應用時相比于傳統(tǒng)路面而言有著較高的施工設計要求。

二、工程概況

本文所選試驗路段為雙向六車道高速公路，設計行車時速80km，該路段為舊路處治路段，積水現(xiàn)象較為嚴重，為達到排水效果，需在路段鋪筑大空隙瀝青混合料。施工時，需將原有的面層結構重新清除，再根據(jù)設計要求進行大空隙路面的鋪筑。與傳統(tǒng)路面相比，大空隙瀝青道路所需的細集料用量較少，且大多采用粒徑在4.75mm以下的優(yōu)質細沙。試驗所采用的瀝青混合料具有20%的空隙率，以4.4%作為其最佳瀝青用量。

三、大空隙瀝青路面性能

（一）橫坡度對排水性能的影響

在進行橫坡模擬試驗時，需在車轍板端部鋪設墊片調節(jié)兩端高度。試驗所選用的路面橫坡為1～3%，梯度為0.5%，分別開展了5組試驗。本試驗采用水力坡度對排水效果進行表征，通過試件兩端的水位標高來計算水位高度差。基于達西定律計算試件在飽和穩(wěn)定滲流狀態(tài)下的參數(shù)，由試驗數(shù)據(jù)可知，水力坡度在1%的橫向坡度上升到3%時表現(xiàn)出不斷上升的趨勢，具體從0.03升高至0.062升。水流動力可采用水力坡度進行表征，兩者呈現(xiàn)正比例關系，即隨著橫坡度不斷增加，水力坡度持續(xù)上升，兩者有著0.99的相關指數(shù)。故對于透水性瀝青路面而言，隨著橫坡的不斷加大，其排水性能也不斷增強。對于排水瀝青路面上的降水而言，在確保路表不出現(xiàn)積水現(xiàn)象，以及設計空隙率要求的前提下，可根據(jù)現(xiàn)場需要選取路面橫坡度，以確保其具有足夠的水穩(wěn)定性。

（二）空隙率對排水性能的影響

在開始試驗前，需先制備三組不同空隙率的試件，一組試件共包括3個。本次試驗所采用的方法為：將套管豎立在馬歇爾試件上，在套管中灌入水源。在套管中安裝溢流裝置，以此確保水位處于正常水平，此時，試件中不斷有水下滲，并且保持恒定的水壓。在容器中匯聚試件滲透的水，以一定時間內容器里的水量對試件滲水性進行表征。結果表明，對于排水瀝青混合料而言，其橫向水力傳導系數(shù)是豎向水力傳導系數(shù)的兩倍，故在該實驗中確定其橫向水力傳導系數(shù)時，僅需測量其豎向水力傳導系數(shù)即可。所得試驗結果如表1所示。

表1.各試件滲透系數(shù)

由數(shù)據(jù)可知，大空隙瀝青路面的豎向和橫向滲透系數(shù)隨著空隙率的增加呈現(xiàn)不斷增加的趨勢。隨著瀝青混合料空隙率不斷加大，水力傳導系數(shù)均在不斷上升，兩者呈現(xiàn)正比例關系。因此，在透水路面的設計過程中，可通過提高瀝青混合料的空隙率提高路面的排水性能，但提高排水瀝青路面的空隙體積，容易增加流體動壓力的沖洗效果，此時，將會出現(xiàn)瀝青和骨料脫落的現(xiàn)象，從而導致水損壞。

綜上所述，瀝青混合料的空隙率以及瀝青路面的橫坡度均與大空隙瀝青路面的排水性能有較強的相關性。因此，在設計大空隙排水瀝青路面時，需綜合考慮其所處環(huán)境。

此外，在考慮瀝青路面的排水性能時，還需考慮其路用性能的需求，因此在配合比設計時，不僅需要滿足空隙率要求，還需確保瀝青混合料具有足夠的強度。

四、施工技術

（一）拌和

采用間歇式拌和機進行拌和施工，同時嚴格控制集料和瀝青的投放；由于施工中采用的是高黏度改性瀝青，因此，在拌和瀝青混合料時，需嚴格遵循各材料的標準要求進行拌和。對于改性瀝青而言，應將其拌和溫度控制在165～175℃，對于礦料而言，應將其拌和溫度控制在180～190℃，兩者的出料溫度均應控制在175～185℃。若施工時，溫度不滿足要求，應將其廢棄。

現(xiàn)場施工的具體拌和要求應根據(jù)試拌結果來確定。在拌和時，需確保混合料滿足以下條件：根據(jù)設計順序投放各混合料，在全部材料均投放完成后，確保拌和機器保持一定的運行速度，整個拌和時間應在70s以內，并確保集料無聚集和離析情況出現(xiàn)。相比于傳統(tǒng)的瀝青混合料，大空隙瀝青排水瀝青混合料拌和時間較長，大約多出10s左右。

（二）運輸

在運輸時，嚴格控制混合料溫度，確保其滿足施工要求，避免集料溫度過低而削弱混合料性能。當混合料運輸?shù)浆F(xiàn)場時，應遮蓋兩層保溫布，保證溫度在175℃以上，確保其符合攤鋪要求。

（三）攤鋪和碾壓施工

在攤鋪施工前，將熨平板加熱至110℃，并確保夯錘壓實裝置處于開啟狀態(tài)。攤鋪時，嚴格控制攤鋪機行駛速度處于1～3m/min左右，并確保其不隨意停止工作，以避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。大空隙瀝青路面密級配道路主要以壓實度作為其控制要點，因此，在碾壓施工時，一定要保證大空隙排水路面在滿足空隙率要求的基礎上，滿足力學強度的要求。若施工時采用的壓實功較大，將會壓碎大粒徑集料，導致無法達到預期空隙率要求，降低排水降噪性能。若壓實功較小，則無法滿足壓實度要求。在碾壓施工過程中，應采用12t以下的鋼筒式壓路機進行碾壓施工，同時嚴格控制施工溫度以及壓實次數(shù)，保證施工質量。

五、結語

通過上述分析可知，水力坡度和滲透系數(shù)均可表征大空隙瀝青路面的排水性能，并且其排水性能與瀝青混合料的空隙率以及道路的橫坡度有較大的關聯(lián)性。隨著空隙率和橫坡度不斷增加，其排水性能也在不斷提高。因此，在設計時，應綜合具體情況設計大空隙瀝青路面。在大空隙瀝青路面碾壓施工時，應嚴格控制其空隙率，確保其能夠在較大程度上發(fā)揮路用性能。