降噪排水瀝青路面原材料組成及現場配合比研究

摘 要：路面面層會產生不同程度的病害問題，并對瀝青路面的使用性能造成嚴重影響。降噪排水瀝青路面作為一種新型功能性路面，具有安全、舒適、環保等優勢，因此得到了大力推廣與應用。依托案例，對降噪排水瀝青路面原材料組成及現場配合比情況進行了分析與探討，以期改善瀝青路面使用性能，延長路面使用壽命。

關鍵詞：降噪排水瀝青路面；原材料組成；現場配合比；礦料

中圖分類號：U41" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2023）08-0004-03

0 引言

隨著我國公路事業的高速發展，瀝青路面作為高等級公路常用路面類型，其耐久性、安全性得到了廣泛關注。我國大多數地區夏天雨季較長，很容易出現路面積水問題，加上夏季高溫，必定會影響路面的穩定性。這對瀝青路面的排水性能提出了更高的要求。

降噪排水瀝青路面作為一種新型路面，不僅具有良好的降噪功能，還能提高路面的抗滑能力，有效抑制水霧表面，對于提高瀝青路面使用性能意義重大[1]。

1 降噪排水瀝青路面的概述

降噪排水瀝青混凝土路面作為一種骨架空隙型結構，空隙大且多，雨天條件下，路面雨水可迅速排出，可保證路面無積水，還不會產生水霧、水漂等問題，大幅提升了汽車行駛的安全性。

按照現行技術規程相關規定，對于大空隙瀝青路面結構而言，可將其分為3種典型類型。

一是A型排水降噪路面結構，即鋪筑上下面層時，采用不同級配類型的混合料。比如，降噪排水瀝青混凝土用于上面層，密級配瀝青混凝土用于下面層的結構設計模式，可以有效避免上面層的水分向下面層滲透，還可以將一層防水封層設置到上下面層之間，從而保證路面的排水效果。

二是B型排水降噪路面結構，即在路面面層和基層當中均采用排水降噪類型。這種結構形式可以有效避免雨水向土基滲透，以此提升路基的穩定性。還可將一層防水層設于排水基層和土基間，有效避免滲入雨水。相比A型排水降噪路面結構，B型路面面層和基層均采用降噪排水類瀝青混合料，具有更強的透排水性能，但在路面強度、承載力方面，則比A型要差。

三是C型排水降噪路面結構，它屬于全透式。在結構形式方面基本等同于B類型，但無需進行防水層設置，雨水可直接由基層滲透到土基。相比上述兩種類型，C型的排水能力最強，但承載力不足，實際應用中需加固處理土基。

無論采用哪一種類型的路面結構，均要保證所采用的材料及配合比科學、合理。

2 工程概況

某公路改造工程，屬于雙向六車道工程，是兩個城市間的重要通道。氣候調查報告顯示，本地區為亞熱帶海洋性氣候，雨水充沛，年降雨量多，氣候溫和。由于本路段位置較為重要，為了保證行車的安全性與舒適性，決定采用降噪排水瀝青材料進行路面設計及施工。該材料不僅能夠保證路面排水暢通，避免路表積水，還可以達到降低噪聲的目的，改善周圍的人居環境，并起到很好的環保效果[2]。

3 原材料組成

3.1 礦料

在降噪排水瀝青路面設計中，原材料是關鍵。礦料是瀝青路面材料的一種，基于降低成本及就近原則[3]，在粗集料選擇時，可采用當地公司所生產的輝綠巖。要保證粗集料的密度、通過率等均可達到規定要求。粗、細集料的技術指標如表1所示。

按照瀝青混合料配合比設計相關規定，通常情況下，需在15%以上控制設計空隙率，當空隙率達到設計要求，才可實現降噪透水的功效。對于瀝青混合料的空隙率而言，細集料用量多少很關鍵，特別是規格為2.36～4.75 mm的細集料，其含量的多少將對混合料空隙率的大小起決定性作用[4]。

對現有原材料級配研究發現：①在13.2 mm篩孔條件下，S10料的通過率較低，這種情況下會造成粗集料過粗的現象。②在9.5 mm篩孔條件下，S12料的通過率較高，相比規范要求，該類粗集料偏細。③在2.36～4.75 mm篩孔條件下，S15料的含量較高，在30%以上。基于給定的級配范圍，合成級配調整很難全面兼顧所有篩孔的通過率，尤其是2.36～4.75 mm篩孔的含量過高。這種情況勢必會對路面結構的透水、排水造成一定影響。④分析現場生產的具體情況，若采用了S15料，極易出現拌和溢料情況，不僅會增加成本，還會降低生產效率。

基于以上分析，在瀝青混合料配合比設計中，最終采用了S16料，也就是0～3 mm的機制砂材料。

3.2 結合料

瀝青混合料結合料，采用ESS070#基質瀝青，其各項技術指標需滿足規定要求。高粘改性劑可采用TPS改性劑，以改善瀝青的黏度，進而延長瀝青的使用壽命。

4 目標配合比設計分析

為了最大限度發揮降噪排水瀝青的性能優勢，需要嚴格控制其孔隙率。在本試驗路段，由于路面車輛頻繁制動，極易出現混合料層間粘結問題[5]，進而導致路面粗粒料脫落問題嚴重。為了提高路面的耐久性，將試驗路段瀝青混合料配合比設計目標空隙率設為17%，但基于混合料的技術要求考慮，需要適當調整礦料級配，最終確定目標設計空隙率為20%。

初選級配是在既定級配范圍內，通過率的特征變化點是2.36 mm，在目標配合比設計中，可通過不同級配進行分析，如表3所示。

瀝青用量分析要根據試驗數據結果，并結合以往的工程經驗，不同級配的瀝青用量估算比例不同。具體為：級配1為4.7%，級配2為4.8%，級配3為4.9%，級配4為5.0%。

通過馬歇爾試驗最終確定4組不同級配的各項技術指標，經分析不同級配的穩定度均可達到5 kN以上，滿足規定要求。在空隙率方面均在17%以上。但在具體分析中發現，孔隙率和2.36 mm的篩孔符合線性公式，可得出孔隙率為17%，而2.36 mm篩孔的通過率卻達到了20.5%左右。這種情況下，需要適當調整級配，調整后合成級配如表4所示。

5 生產配合比設計分析

根據規定的目標配制混合料，并采用最佳級配完成配合比試驗[6]。在生產配合比設計當中，TPS的添加方法有兩種：一是通過TPS改性劑的應用，改善普通瀝青材料，從而增強瀝青的粘度。二是將TPS改性劑結合骨料進行混合使用，增加材料與材料之間的摩擦。在拌合環節，TPS改性劑將也會同時熔化、分散。在兩種方式的對比分析中發現，第二種方式更迅速、更簡單。因此，采用第二種方式添加TPS改性劑。

由于所選擇的試驗段車輛多，且制動頻繁，加上路面排水情況不佳，所以在TPS改性劑摻加當中，可按照15∶85的比例摻加TPS改性劑和瀝青材料，并適當調整目標配比的級配。

根據施工現場實際情況可知，本地（A地區）料場少，且砂量不夠，實際生產配合比試驗當中，可采用其他產地的機制砂（B地區）。為此，需適當調整混合料的目標配比，并繪制目標配合比曲線圖進行兩種砂的配合比對比分析。分析發現，1.18～4.75 mm篩孔尺寸當中，B地區砂配制的瀝青混合料當中存在一些問題。在生產配合比設計過程中發現，去除3～6 mm篩下的熱倉料基本上不會影響最終的生產配合比。但經過實際應用發現，這種方法會大幅增加3～6 mm溢料情況。針對這種情況，需要再次進行調整。

根據內摻法，確定生產配合比，如表5所示，并得出不同摻加比例下的混合料瀝青用量馬歇爾試驗物理體積指標，即空隙率。其中，摻加比例1#～4#組別中空隙率分別為17.3%、19.5%、18.4%、21.2%，最終試驗路段決定采用級配1#的生產配比。

6 結束語

排水降噪瀝青路面作為一種新型路面，應用效果良好，可以提升瀝青路面的抗滑能力，解決路面摩擦系數低的難題[7]。瀝青混合料配合比設計合理，才能保證施工質量，才能達到預期施工目標。

參考文獻

[1] 周葉飛.防滑降噪瀝青路面施工工藝及質量控制措施[J].技術與市場，2021（6）：191-192.

[2] 陳迎超.排水降噪防滑瀝青路面材料的設計與施工研究[J].交通世界（上旬刊），2021（10）：140-141.

[3] 眭子凡，易文，劉益芳，等.防滑降噪瀝青混合料透水性能分析[J].工程建設，2021（3）：13-17.

[4] 龔海生.排水防滑降噪瀝青路面施工工藝應用探析[J].交通世界（中旬刊），2022（10）：70-72.

[5] 李翔.空隙率對排水瀝青路面的抗凍性能影響分析[J].福建交通科技，2021（4）：44-46+77.

[6] 李驊.空隙特征對排水路面降噪性能的影響研究[D].南京：南京航空航天大學，2018.

[7] 羅琪.降噪排水瀝青路面設計與工程應用[D].廣州：華南理工大學，2014.