公路工程建設(shè)中透水瀝青混凝土路面施工技術(shù)

何 平

(四川公路橋梁建設(shè)集團有限公司，四川 成都 610093)

1 透水瀝青混凝土概述

與傳統(tǒng)的瀝青混合物相比，透水瀝青混凝土具有明顯優(yōu)勢。它不僅具有附著能力強、骨料顆粒大等優(yōu)點，而且具有良好的高熱穩(wěn)定性和較大的孔隙率，因而在路面工程中得到了廣泛的推廣和使用[1]。透水瀝青混合料、普通瀝青混合料以及改性瀝青混合料這三種瀝青混合料在級配組成等方面具有明顯差異，具體的差異情況如表1所示。

表1 不同結(jié)構(gòu)類型瀝青混合料對比表

作為一種新型路面，透水瀝青混凝土路面的主要原料是瀝青混合料。該瀝青混合料的特殊之處在于瀝青在透水瀝青專用改性劑的作用下進(jìn)行了改性，且礦料級配設(shè)計優(yōu)于普通級配。此時，將瀝青混合料壓實后的孔隙率約為20%，即使有雨水也可以通過混合料內(nèi)部徑流排出。此外，該混合料具有骨料嵌擠、孔隙數(shù)量多等特點。瀝青混合料的特殊性表明透水瀝青混凝土路面具有良好的透水性。這樣路面不會因為下雨而產(chǎn)生積水，大大提高了路面的防滑性能，保證來往車輛的安全性[2]。同時，當(dāng)路面沒有積水時，路面的反射也會相應(yīng)減小，以此避免路面反光對司機的干擾，提高了行車的安全性。另外，良好的透水性有利于吸收路面噪音，為往來車輛營造良好的交通環(huán)境。

1.1 瀝青路面類型

現(xiàn)階段，在工程中應(yīng)用瀝青路面可分為以下類型：①懸浮密實結(jié)構(gòu)(以AC結(jié)構(gòu)為主)，具有細(xì)集料較多、粗集料少的特點，以懸浮狀態(tài)位于細(xì)集料之間，沒有形成骨架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點是密實度較高、內(nèi)摩擦角小、黏聚力大、溫度穩(wěn)定性較差；②骨架孔隙結(jié)構(gòu)(以O(shè)GFC為代表)，具有孔隙大、細(xì)集料很少的特點，粗集料可以形成嵌擠狀態(tài)，粗細(xì)不連續(xù)，這種結(jié)構(gòu)的特點是內(nèi)摩擦角較大、黏聚力較低、溫度穩(wěn)定性較好；③骨架密實結(jié)構(gòu)(以SMA為主)，為兩種結(jié)構(gòu)的組合，既有粗集料的骨架結(jié)構(gòu)，又有足夠的細(xì)集料填充作用，因此瀝青混合料的密實度、內(nèi)摩擦角和黏聚力均較高，同時具有良好的溫度穩(wěn)定性。

1.2 對比分析

SMA結(jié)構(gòu)類型的瀝青用量最大，AC居中，OGFC結(jié)構(gòu)瀝青用量最小，表面細(xì)料用量越大，則最佳瀝青用量越大；毛體積密度在一定程度上反映了混合料的強度性能，密度越大越密實，則其強度較高。實驗結(jié)果說明，SMA結(jié)構(gòu)類型的強度較優(yōu)；OGFC的孔隙率較大，其他兩種的孔隙率較接近且相對小，反映出OGFC排水功能較好，且具有降低路面噪音的作用，由于AC與SMA兩種結(jié)構(gòu)的強度使用要求較高，因此，孔隙率會比較小。

1)OGFC結(jié)構(gòu)的透水系數(shù)最大，凍融劈裂強度與殘留穩(wěn)定度值較小，表明其排水性能較好，但水穩(wěn)定性能路用能力偏差。

2)SMA的抗水損害能力最好且透水性系數(shù)最小，表明排水功能差。AC結(jié)構(gòu)類型的排水性能與抗水損害能力功能居中。

3)不同結(jié)構(gòu)類型瀝青路面的使用特點存在差異，OGFC排水性能好，因此，路面抗滑能力也較好；AC與SMA的抗水損害能力較好，則路用效果良好。

不同結(jié)構(gòu)類型的混合料中，OGFC的破壞彎曲應(yīng)變值最小，表明低溫使用性能比較差，但其動穩(wěn)定度值比AC大，說明其抗車轍能力比AC結(jié)構(gòu)類型好；而SMA的高、低溫使用性能比較優(yōu)越。

綜上所述，OGFC結(jié)構(gòu)類型的瀝青路面排水及抗滑性能良好，但是低溫與水穩(wěn)性能偏差，而AC與SMA具有較好的路用性能。另外，排水功能與路用性能在一定情況下存在矛盾，存在此消彼漲的規(guī)律。

2 透水瀝青混凝土路面施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 路面結(jié)構(gòu)

路面結(jié)構(gòu)施工是市政道路透水瀝青混凝土路面工程的基礎(chǔ)，具有非常重要的作用。一般情況下，路面的透水瀝青混凝土結(jié)構(gòu)共有三層，分別是面層、基層和墊層。因此，在實際的施工過程中，施工人員應(yīng)根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)層采取不同的施工方法。面層對透水性和粘度有著較高要求，因此施工原料通常為多孔瀝青混合料；基層是路面的基礎(chǔ)，為保證施工順利進(jìn)行，基層必須具有良好的穩(wěn)定性、較強的儲水能力和較高的強度；墊層要有良好的透水性能和過濾能力，同時保證土顆粒不會在泵吸作用的影響下進(jìn)入基層或底基層[3]。

施工時常見的兩種施工技術(shù)主要是路面透水防滑層施工和面層施工。從本質(zhì)上來說，這兩種施工技術(shù)是一樣的，兩者的唯一區(qū)別在于應(yīng)用方向不同。為了避免路面的水對路面以下結(jié)構(gòu)造成破壞，施工人員應(yīng)在路面結(jié)構(gòu)的下方設(shè)置防水層。在透水瀝青的作用下，路面水會排放到道路兩側(cè)，并經(jīng)過排水系統(tǒng)排出。

2.2 路面施工前準(zhǔn)備

為了保證施工質(zhì)量，最大限度發(fā)揮透水瀝青混凝土路面的功能，施工人員做好施工前準(zhǔn)備工作。施工前，施工人員了解并掌握詳細(xì)的施工總則，保證不在雨天和氣溫低于15℃的環(huán)境下施工。同時，完善施工方案，再交由監(jiān)理單位審批。在施工的每個環(huán)節(jié)都應(yīng)提出詳細(xì)的保護措施，做好保護工作。明確施工要求，保證施工質(zhì)量，使透水瀝青混凝土路面性能與實際使用需求相匹配。

在滿足上述要求的基礎(chǔ)上重視施工材料的準(zhǔn)備工作，采用間斷級配方式，嚴(yán)格控制粗、細(xì)兩種集料的含量，確保孔隙率處于18%～22%，同時控制瀝青用量，確保其含量為5%左右。瀝青的選擇以面層結(jié)構(gòu)需要為依據(jù)，既保證瀝青具有良好的高熱穩(wěn)定性，又保證瀝青具有較強的粘結(jié)性。無論是混合料的孔隙率還是混合料的集料種類和瀝青種類都應(yīng)根據(jù)實際需求合理選擇，同時適當(dāng)調(diào)整抗滑面層集料級配，確保瀝青的用量與最佳瀝青膜厚相符。檢驗混合料的孔隙率和礦料的間隙率，一旦發(fā)現(xiàn)檢驗不合格則應(yīng)立即調(diào)整級配。為了確定集料級配和瀝青的最佳用量，工作人員還需對透水瀝青混合料進(jìn)行試驗，根據(jù)不同性能的試驗結(jié)果選擇。

2.3 路面攤鋪施工

攤鋪施工前，施工人員首先從厚度、壓實度、瀝青用量以及礦料級配等方面檢查路面中面層和路面下面層，確保各項指標(biāo)均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。完成上述檢查后，施工人員方可徹底清掃上述兩個面層。同時，施工人員控制濕度，使其與施工要求相符。注意應(yīng)在氣溫15℃以上開展封層施工，且為晴天或陰天。透水瀝青混合料的攤鋪通過機械進(jìn)行。現(xiàn)場人員控制攤鋪機，隨后施工。施工人員控制攤鋪溫度既不高于175℃，也不低于165℃，并控制攤鋪速度為3 m/min。碾壓以靜壓為主，碾壓前根據(jù)施工量選擇壓路機。在實際操作的過程中，施工人員盡量采取全幅攤鋪的方法，從而避免施工接縫處出現(xiàn)明顯痕跡。

2.4 質(zhì)量檢驗評定

施工完成后，工作人員按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求檢驗施工質(zhì)量。檢驗順序依次為面層表面、接縫位置、各構(gòu)筑物的連接情況以及允許偏差的各項目。檢驗面層表面時，保證表面的平整性和表面不出現(xiàn)松散、落渣等情況；檢驗接縫位置時，保證接縫處緊實、平順；檢驗構(gòu)筑物的連接情況時，保證連接的順暢性；檢驗允許偏差的項目時，保證項目偏差不超過允許范圍。

3 市政道路透水瀝青混凝土路面工程施工實證

3.1 材料組成特點

1)礦料級配。透水瀝青路面面層材料通常運用多孔隙瀝青泥合料(Porous Asphalt Concrete，PAC)，其為典型的骨架-孔隙結(jié)構(gòu)，粗集料用量大，因此混合料的性能受骨料的性質(zhì)、形狀、粒度及級配等的影響很明顯，在設(shè)計瀝青混合料時選擇合適的集料非常重要。

2)粗集料。透水性瀝青混合料形成的是骨架-孔隙結(jié)構(gòu)。相較于普通密級配瀝青混凝土，其粗集料用量大，占集料總質(zhì)量的85%左右，集料之間的接觸面積能減少25%左右，接觸點的應(yīng)力提高，粗集料控制的重要指標(biāo)包括集料的壓碎值、針片狀含量和黏附性。此外，粗集料的堅硬性、顆粒形狀、棱角性對透水瀝青混合料的孔隙率具有較大影響，并決定了集料的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)能否形成。

3)細(xì)集料、填料。透水性瀝青混合料所用的細(xì)集料通常指的是0.075～2.36 mm的集料，例如機制砂、石屑、天然砂等。排水式瀝青混合料中細(xì)集料使用量較少。細(xì)集料及石粉等與瀝青之間應(yīng)有較好的黏附性能，且顆粒級配合理，符合中砂的級配和細(xì)度模數(shù)。

4)瀝青膠結(jié)料。透水型瀝青混合料中細(xì)集料較少，粗骨料之間的連結(jié)點少，與空氣接觸面很大，因此前期采用普通瀝青的透水型瀝青混合料通常耐久性不佳。要想提升其耐久性，增強瀝青對集料的黏結(jié)強度，可以摻入高黏度改性劑亦或運用SBS改性瀝青摻加高黏改性劑、SBS改性瀝青并摻加0.3%纖維(木質(zhì)素或聚酯纖維)。加入木質(zhì)素纖維可以提高透水性混合料的強度和性能，尤其在夏季，高溫時瀝青受熱，膨脹纖維內(nèi)部的孔隙存在緩沖余地，從而避免成為自由瀝青而泛油。

3.2 透水瀝青混合料配合比設(shè)計

該項目建設(shè)的主要原材料為改性瀝青，輔助改性的材料為集料、纖維以及填料等。其中集料又分為粗集料和細(xì)集料，粗集料以石灰?guī)r碎石為主，直徑在5～15 mm,細(xì)集料以石灰?guī)r機制砂為主，直徑不超過5 mm。瀝青改性的材料還包括木質(zhì)素纖維和石灰石礦粉。施工人員根據(jù)配方和配比操作，確保改性瀝青的性能指標(biāo)與相關(guān)規(guī)范相符。

與一般瀝青及混合料相比，透水瀝青混凝土存在明顯區(qū)別。由于使用了較粗的礦料作為材料，透水瀝青混凝土無法采用馬歇爾試驗測定其所包含的瀝青含量。為了合理設(shè)計透水瀝青混凝土的配合比，工作人員在此次項目建設(shè)中引入了馬歇爾試件的體積設(shè)計方法。設(shè)計過程中，設(shè)計人員將孔隙率納入重點考慮范圍，在保證孔隙率范圍的前提下設(shè)計和優(yōu)化配合比，具體的設(shè)計結(jié)果如表2所示。

表2 透水瀝青混凝土配比設(shè)計表 %

3.3 透水瀝青混凝土在市政道路中應(yīng)用施工

3.3.1 透水瀝青混凝土拌和及運輸

為了保證透水瀝青混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量，此次項目建設(shè)引入了3 000型間歇式拌和機，并通過人工和機械相結(jié)合的方法添加填料。同時，提高機械應(yīng)用水平，確保填料、集料以及木質(zhì)纖維混合充分。透水瀝青混凝土對混合料的拌和分為干、濕兩種，且拌和時間分別為15 s、40 s。

3.3.2 透水瀝青混凝土攤鋪

此次項目建設(shè)預(yù)設(shè)的市政道路寬度為12 m。在實際施工過程中，施工人員通過全幅梯隊作業(yè)對透水瀝青混凝土進(jìn)行攤鋪，因此，需要兩臺攤鋪寬度為6 m的福格勒攤鋪機進(jìn)行工作。攤鋪過程中，施工人員控制攤鋪機之間的距離，保證兩臺攤鋪機之間的距離長度約為20 m。

3.3.3 透水瀝青混凝土混合料的碾壓

在路面施工過程中，攤鋪和碾壓技術(shù)對路面的平整度和抗病害能力具有直接的影響，在開展攤鋪作業(yè)時，根據(jù)攪拌機的產(chǎn)量、攤鋪的寬度、壓實厚度以及四周的實際情況來確定攤鋪速度，通常將攤鋪速度控制在2～6 m/min，在整個碾壓的過程中，確保速度均勻、緩慢，禁止隨意更改速度，且盡可能一次性完成碾壓。攤鋪作業(yè)完成后，如發(fā)現(xiàn)存在問題或缺陷且不易彌補時，必須鏟平攤鋪好的瀝青混凝土并實施重鋪。在路面施工時，碾壓是一個重要、關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，必須保證壓實機具有可靠穩(wěn)定的壓實功能，如此才能保證和提升路面壓實質(zhì)量。在碾壓時如果提高速度，則要合理增加碾壓路面的次數(shù)，以此保證碾壓的質(zhì)量和效率。若使用輪胎壓路機施工，可適當(dāng)提高碾壓速度，具體控制在5 km/h左右。在碾壓時還可以選擇排壓的方式，以減少漏壓或重壓的情況。

3.4 透水瀝青路面性能檢測

項目施工結(jié)束后，工作人員對施工情況進(jìn)行現(xiàn)場檢測，檢測內(nèi)容包括滲水系數(shù)、壓實度、厚度、外觀平整度等。以設(shè)計要求和相關(guān)規(guī)范為依據(jù)進(jìn)行檢測，保證各項目達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)束語

市政道路透水瀝青混凝土路面工程與市政道路的使用息息相關(guān)，因而受到廣泛關(guān)注。良好的施工質(zhì)量是建設(shè)市政道路的基礎(chǔ)。要想保證施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格規(guī)范施工過程，以相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)操作，同時加強管理，及時反饋。

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