排水性沥青路面实践

1、GONGLU JIAOTONG KEJI YINGYONG JISHU BAN公路交通科技 应用技术版排水沥青 (drainage asphalt 路面,又称透水沥青 (porous asphalt 路面,针对表面层来说又称多孔隙沥 青磨耗层 (PAWC, porous asphalt wearing course ,指压 实后空隙率在 20%左右,能够在混合料内部形成排水通 道的新型沥青混凝土面层,其实质为按照嵌挤机理形成 骨架 -空隙结构的开级配沥青混合料。排水路面具有抗 滑,降噪,减少水雾等特点,既利于环保,又利于交通 安全,符合当前的技术发展趋势。排水路面在我国处于 起步的阶段,目前尚

2、无排水性路面设计和施工技术规 范,也无成熟的建设经验。本文以盐通高速公路试验段 为基础,系统的介绍了排水路面的施工的要点及注意事 项,为该类型的路面推广和应用提供依据和参考。1试验段概况盐 通 高 速 公 路 排 水 性 沥 青 路 面 排 水 试 验 段 长 18km 。原路面的结构见表 1,是典型的半刚性基层沥 青路面结构。表 1原路面结构 /cm试验路调整为排水沥青路面结构时,路面结构层次 变化仅限于上面层:将原 4cm 厚的 AK-13A 抗滑表层变 为同厚度的排水沥青面层 DAP-13。原沥青路面的上面层与中面层之间的改性乳化沥青 粘层油取消,改为排水性沥青路面专用的防水粘层材料。课

3、题组对多种材料进行了试验对比,最终决定采用 改性乳化沥青和防水粘层涂料 FYT 作为防水粘结层用 料。防水粘层在排水性沥青路面结构中起着至关重要的 作用,主要有 3个方面:(1 与普通密级配沥青混凝土相比,排水沥青面层 与中面层之间的接触面积减少了约 15%25%,因此要 求具有更高的粘结强度,确保层间的完全连续条件。(2 具有防止雨水下渗的作用,并保证防水功能的 耐久可靠。(3 我国目前路面结构多为半刚性基层沥青路面, 裂缝难以避免。使用延伸性较好的防水粘层材料,可以 作为裂缝的应力吸收层,阻止裂缝的向上反射,确保防 水效果。2原材料及混合料设计指标(1 沥青经过多种方案的比选,课题组决定采

4、用 SBS 改性沥 青 (92% +TPS (8% 及 70#基质沥青 (88% +TPS (12% 制 成高粘改性沥青。 TAFPACK-Super (简称 TPS 是由日本 大有建筑株式会社为排水性沥青路面而专门生产的沥青 改良添加剂,改性的主要目的就是提高沥青的粘度。高 粘度改性沥青应满足表 2所示的技术要求。(2 集料 粗、细集料技术要求如表 3及表 4所示。粗集料应 严格控制针片状颗粒含量、软石含量、压碎值等关键性 指标。填料要求采用石灰岩矿粉,干燥、洁净。进场矿 粉储藏时不得受潮,拌和机回收的粉料不得使用,更不作者简介:杨国涛 (1977- ,男,山东聊城人,在读硕士。排水性沥青路

5、面实践杨国涛 1,杨 军 1,曹东伟 2,刘清泉2(1. 东南大学交通学院,江苏南京210016; 2. 交通部公路科学研究院,北京 100088摘要:排水性沥青路面 (Porous Asphalt Pavement 由于其优良的迅速排水、防止漂滑、降低噪音等性能日益受到人们的重视。我国对于排水性沥青路面研究和应用尚处于起步阶段。文章以盐通高速公路试验路段的施工为基 础,系统地介绍了排水沥青路面的施工方法及其施工的要点,为排水路面在我国的推广和应用提供参考。 关键词:排水性沥青路面;施工方法;施工要点 中图分类号:U416.217文献标识码:B上面层 AK-13A(SBS 改性沥青 4中面层

6、Superpave-20(SBS 改性沥青 6下面层 Superpave-258基层 水泥稳定碎石 38底基层二灰土2065GONGLU JIAOTONG KEJI YINGYONG JISHU BAN得与进场矿粉混杂,矿粉技术要求见表 5。表 2高粘度改性沥青技术要求表 3粗集料技术要求表 4细集料技术要求表 5矿粉技术要求(3 防水粘层防水粘层材料要有出厂合格证、检测报告,进场前 SBS 改性乳化沥青和防水粘层涂料 FYT 要进行检测。(4 混合料的设计指标目前我国还没有对排水沥青路面设计、施工和质量 评价建立规范和标准,课题组查阅了大量国外规范及相关的文献,同时根据盐通路的具体情况又做了

7、大量的室内试验,提出了如表 6的混合料的技术指标要求。表 6排水性沥青混合料技术指标要求3粘层施工(1 中面层的渗水调查Sperpave20表面粗糙,局部粗集料含量多,空隙 多,构造深度大。对于横缝、纵缝、距中间带路缘石和 路肩排水沟 50cm 内等薄弱部位、桥面,项目部在课题 组成员指导下对其渗水情况进行了调查与评价,调查部 位及方法按表 7所示。表 7渗水情况调查部位及方法(2 防水粘层施工根据调查结果,课题组决定采用如下的粘层施工方 案:对于正常路段中面层横缝、纵缝、距中间带路缘 石和路肩排水沟 50cm 内等薄弱部位 (渗水系数大于 50mL/min ,先洒铺 0.3kg/m 2SBS

8、 改性乳化沥青进行局部 处理,完全破乳后再用 0.6kg/m 2SBS 改性乳化沥青进行 全幅洒铺,必须等乳化沥青完全破乳实干后才能进行上 面层施工;对于特大桥等路段使用防水粘层涂料 FYT ,用量 为 1.0kg/m 2。当使用喷涂机施工时逆风向喷涂,用底层 材料喷涂第一层防水涂料,用量 0.6kg/m 2;实干后用面 层材料进行第二次喷涂,用量为 0.30.4kg/m 2,经检查 实干后方可进行上面层施工。4混合料的配合比设计(1 目标配合比设计试验项目技术要求 针入度 (25 ,100g , 5s /0.1mm 40软化点 / 80延度 /cm(15 50(5 20弹性恢复 (25 /%

9、 85质量变化率 /% 0.6针入度残留率 /% 65 1560 动力粘度 /Pa s 50000运动粘度 (170 /mm 2 s-1 3贮存稳定性, 48h 软化点差 / 2.5RTFOT延度 (5 /cm试验项目 技术要求 压碎值 /% 20洛杉矶磨耗损失量 /% 25视密度 /g cm -3 2.60沥青粘附性级 5坚固性试验 /% 12针片状含量 /% 10水洗法 <0.075mm 颗粒含量 /% 1软石含量 /% 2磨光值 BPN 45试验项目 技术要求 视密度 /g cm -3 2.50亲水系数 1塑性指数 4<0.6mm 100<0.15mm 90100<

10、;0.075mm75100试验项目单位 技术要求 备 注视密度 /g cm -3 2.50坚固性 (>0.3mm 部分 /% 12砂当量 /% 60适用于机制砂项 目 频 度 备 注 外观全线人工调查、记录 渗水系数 横缝、纵缝、距中间带路缘石和路边排水沟 50cm 内等薄弱部位、桥面至少 1次按 JTJ059-95中的 T0971-95测定试验项目技术指标要求 马歇尔试件击实次数 /次双面击实, 各 50次空隙率 /%20(±1 析漏损失 /% 0.8标准飞散损失 /% 20浸水飞散损失 /% 30马歇尔稳定度 /kN 3.5流值 /0.1mm 2040残留马歇尔稳定度 /%

11、 80动稳定度 /次 mm -1 3000冻融劈裂试验残留稳定度 /% 70透水系数 /cm s -1 0.1科技成果推广66GONGLU JIAOTONG KEJI YINGYONG JISHU BAN公路交通科技 应用技术版排水性沥青混合料集料级配范围及合成级配见表 8。 (2 生产配合比设计和验证生产配合比设计必须从二次筛分后进入各热料仓的 矿料取样进行筛分,根据筛分结果,通过计算使矿料级 配接近目标配合比设计的合成级配,以确定各热料仓的 矿料和矿粉的比例,供拌和机控制室使用。同时反复调 整冷料仓进料比例,以达到供料均衡。根据析漏和空隙率试验结果确定最佳油石比,再根据性能试验结果检验 生

12、产配合比。5施工关键工序控制(1 施工温度控制施工过程中必须加强排水沥青混合料料温的检测, 包括混合料到场温度、摊铺温度、碾压温度等,检测结表 8排水性沥青混合料目标配合比合成级配级配 各级粒径累计通过百分率 /%1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075级配范围 10090100407110309207176145124937S11009051.616.316.111.697.26.24.9表 9施工温度控制 /果要进行记录,温度控制如表 9所示。(2 施工压实控制排水路面是一种骨架空隙结构,排水混合料对压实 功很敏感,在施工过程中极易出现压实不足或过压现 象。

13、压实不足,混合料的空隙率过大,对路面的耐久性 有很大的影响,而且压实不足,也会影响到骨架的形 成,使路面的路用性能受到很大的影响;过度碾压,会 破坏骨料的棱角,压碎骨料。可以说压实的控制是决定 排水路面施工能否成功又一关键点。为此,课题组在匝 道上对多种压实方案进行了比选,最终采用的碾压方案 如表 10。表 10碾压方案6施工过程中的检测方法排水性沥青混合料施工过程中的检测试验方法依据我国 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 (JTJ052-2000 ,下面列出的是这些试验方法中的特殊要求与注 意问题。(1 温度测量表面温度测量采用标定过的便携式红外温度枪,同 时采用红外热像仪监测;内部温度测量

14、采用数显插入式 热电偶温度计,检测结果要及时记录。为了更好的控制 排水性沥青路面施工温度,课题组采用红外热像仪进行排水性沥青混合料生产、摊铺、压实的温度监测。(2 空隙率测定空隙率测定包括空隙率、连通空隙率与独立空隙 率。空隙率测试按现行规范的体积法进行。连通空隙率 测试方法:测定干燥状态下试件的质量 (A ;然后将试 件放在常温的水中约 1min ,测定水中重量 (C 。连通空隙率 (%=(V-(A-C/w /V*100独立空隙率 (%=100-连通空隙率 (%式中, V 为试件的总体积; w 测试水温对应的水的密度。(3 车辙车辙试件成型宜在现场进行,可使用移动式的轮碾 成型机或压路机,禁

15、止使用二次加热的排水性沥青混合 料成型制作车辙试件进行试验。在工地试验室实测的动 稳定度多在 4500次 /mm 以上,说明了排水混合料具有 较强的抗车辙能力。(4 析漏试验析漏试验采用烧杯法,温度条件为 185,具体操 作参见我国 公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000 。对于排水性沥青混合料,析漏指标是 个较重要的指标,现场实测的析漏值多在 0.4%0.8%间 浮动,可以满足设计要求。(5 渗水系数 主要参照日本 铺装试验法便览 的试验方法,采用 常水压条件的渗水试验。利用未脱模的 MARSHALL 试 件,在其上增加一个套筒,有外部水源向套筒内供水, 套筒有溢流装置可以

16、保持一定常水位,因而水压保持不 变的条件下向下渗透,渗透通过试件的水用一容器收 集,测定一定时间内的渗水量来反映试件的渗水性,渗 水系数通过单位时间的渗水量、试件高度、透水断面面 积的参数计算。渗透系数 k 计算如式k=LQ 21(下转第 70页 机械型号 DD110DD110DD130DD130XP260碾压方案 静压 2遍 静压 3遍 静压 12遍 速度 /km h-11.521.523.54.53.54.53.54.5到场温度 170摊铺温度 155170初压温度 150165, 宜紧跟压路机复压温度 跟着初压终压温度表面 60左右 (重型胶轮压路机时 50左右 67式中, Q 为渗透经

17、过试件的水量, cm 3; t 1 、 t2为测试的开始时间与结束时间; L 为试件的高度 (标准马歇尔试 件, 6.35cm , cm ; A 为试件的横截面面积 (标准马歇尔 试件, 81.03cm 2 , cm 2; h 为水头高度, cm 。(6 现场渗水性试验采用路面渗水仪,按 公路路基路面现场测试规程 (JTJ059-95 中的 T0971-95沥青路面渗水试验方法执行。7结语排水路面在我国工程应用很少。目前我国尚没有对 排水沥青路面设计、施工和质量评价建立规范和标准。 从盐通高速的排水路面的施工,我们有如下的体会和认 识:(1 目前我国的路面施工单位用的施工机械比较先 进,可以满

18、足排水路面的施工的需要。这有利于排水路 面在我国的推广应用。(2 排水路面的结构设计要综合考虑,目前我国的 排水路面大多是针对上面层变更设计,很少有从结构的 整体考虑出发的。例如要考虑到中面层要致密以防止水 的下渗;我国大多用半刚性基层,应用排水面层时如何 有效的防止反射裂缝等等。(3 排水混合料施工最重要的是温度和压实方法。 要选择合适的压实方案,防止压实不足或过压。参考文献:1 排水性沥青路面应用技术研究 课题组 . 盐通高速公路排水试验 段设计指南 S.2 排水性沥青路面应用技术研究 课题组 . 盐通高速公路排水试验 段施工指南 S.3JTJ 058-2000, 公路工程集料验规程 S.4JTJ 052-2000, 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 S.5JTJ059-95, 公路路基路面现场测试规程 S.由试验结果,可以得出如下结论:(1 涂刷透层油试件抗剪强度低于未涂刷透层油抗 剪强度;(2 采用改性乳化沥青下封层材料抗剪强度高于其 他两方案,而热喷改性沥青下封层抗剪强度总体高于采 用 Koch Strat