排水防滑降噪沥青路面施工工艺应用探析

2022-11-29龚海生

交通世界 2022年29期

龚海生

（江西省公路工程有限责任公司，江西南昌 330000）

0 引言

排水防滑降噪沥青路面面层使用大空隙沥青混合料，能将路表面雨水迅速从面层结构中排走，能减少水雾和眩光，防止水漂发生，具备优良的抗滑性能和降噪效果。该技术于20世纪90年代引入我国公路工程建设领域后得到一定程度的应用，但是在碾压工艺上因不恰当地应用大吨位胶轮压路机而出现油斑和碾压过密，防水黏结层采用土工布施工而影响层间结合性能。为此，必须对排水防滑降噪沥青路面面层施工程序展开研究，以指导工程实践。

1 工程概况

某省道二级公路路面改造工程试验段位于亚热带季风气候区，夏季高温多雨。根据未来交通量预测结果，公路改造完成后交通荷载会显著增大，对沥青面层及磨耗层提出较高要求。结合交通量预测及气候条件，试验段采用4cm厚的排水防滑降噪沥青磨耗层+10cm厚的半柔性组合式路面，以提升沥青路面抗变形性能、高温稳定性和抗滑降噪性能。

2 施工材料及配合比

2.1 原材料

考虑大空隙排水防滑降噪混合料性能的稳定，本公路路面改造工程选用抗老化、抗剥离、抗水损性能优良，裹覆力强的高黏度SBS改性沥青，材料性能见表1。高黏度SBS改性沥青在国外被定义为60℃动力黏度不低于20 000Pa·s的沥青材料[1]，但从当前我国公路工程建设实践来看，这一规范值显然无法满足公路结构长期使用的需要。为保证抗滑降噪沥青路面结构的耐久性，延长使用寿命，应将其动稳定度控制在4 000次/mm以上、飞散损失控制在12%以下，从而使高黏度SBS改性沥青60℃动力黏度达到50 000Pa·s。

表1 高黏度SBS改性沥青性能

根据表1中检测结果，所使用的改性沥青材料性能满足《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）要求。

集料采用该二级公路路面改造工程所在地产辉绿岩集料和石灰岩矿粉，集料规格按照粒径分为四档：粒径0～2.36mm的1#料、2.36～4.75mm的2#料、4.75～9.5mm的3#料、9.5～13.2mm的4#料。其中，3#和4#混合料压碎值为14.7%，洛杉矶磨耗损失为14.9%，坚固度为7.3，针片状颗粒含量为6.7%，吸水率分别为0.49%和0.38%，各项性能均满足相关规范要求。

2.2 配合比设计

根据体积法展开沥青混合料级配设计，即根据主骨架集料空隙率实测结果进行其空隙体积计算，集料、沥青、矿粉体积及沥青混合料设计空隙体积之和即为主骨架空隙体积。为防止出现集料颗粒影响，应定量控制粒径2.36mm和4.75mm集料的关键性筛孔。此外，还应严格控制粗集料颗粒占比，以减少混合料飞散离析，据此该公路路面改造工程最大公称粒径为13.2mm，在突出主骨架嵌挤作用的基础上，有助于充分发挥细集料的填充及黏结作用；并掺加纤维稳定剂提升沥青膜厚[2]。

结合拌和楼热料仓筛分结果展开排水防滑降噪沥青混合料生产级配试验，最终确定投料比例为1#料∶2#料∶3#料∶4#料∶矿粉=13%∶4%∶35%∶43%∶5%，生产级配和目标级配具体见表2。

表2 排水防滑降噪沥青混合料配合比

结合以上所拟定的生产级配和目标级配，按照4.8%,5.0%和5.3%三种油石比展开马歇尔稳定度试验，并结合飞散试验和析漏试验结果确定最佳沥青用量，试验结果分别见图1（a）和图1（b）。由图1可知，沥青用量和生产级配满足规范要求，最佳油石比为5.0%。

图1 沥青用量试验

按照设计生产配合比和最佳油石比进行沥青混合料马歇尔性能检测试验。检测结果显示，混合料空隙率为20.8%，马歇尔动稳定度为13.2kN，马歇尔残留稳定度为90.8%，飞散损失和析漏损失分别为7.4%和0.45%，动稳定度为5 380次/mm，均满足规范值，并且从沥青混合料的外观看，颗粒表面亮泽，裹覆均匀，沥青用量适度，拌和效果理想。

3 施工工艺应用要点

3.1 施工准备

在施工开始前结合工程运行环境及交通量预测，确定K41+000—K41+800段为试验段，并进行单车道试铺。验证冷料仓混合料级配及皮带实际运转速度，确保实际生产配合比与设计级配吻合。该公路路面改造工程沥青、集料、填料等材料消耗量大，故在施工开始前必须根据施工进度准备充足，并对材料性能展开检验。

大空隙排水防滑降噪沥青混合料采取机械化连续摊铺施工，所使用的机械设备主要包括1台生产能力40m³/h的间歇式混合料拌和机械、2台履带式混合料摊铺机、1辆智能沥青洒布车、4台8～12t钢轮压路机、5辆载重量至少15t且配备保温防雨篷布的自卸车。在机械设备到场后必须进行合理组合配备，并调试和检修，保证性能正常。

该路面工程上面层空隙较大，雨水主要通过上面层排走，下面层必须具备设计强度及防渗水方面的性能。为确保上下面层较好黏结，保证防渗水效果，必须加强路面去尘处理，确保路面干燥清洁。在此基础上应用智能沥青洒布车，按照0.6kg/㎡的用量均匀喷洒乳化沥青，并待其破乳后检测渗水性能，满足设计要求后摊铺混合料面层。

3.2 混合料拌制及运输

通过全自动间歇式拌和机进行防滑降噪沥青混合料拌制，并加强加热、拌和温度及拌和、储存时间控制。在拌和机械开机之初，虽然温度计显示的温度已经达到要求，但内部温度远远不够，为提升内部混合料升温速度，必须在拌和前充分烘干集料。排水防滑降噪沥青混合料制备温度应比常规混合料高10～20℃，严格按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2017）的要求控制出料温度，并通过插入式电偶温度计插入15cm深处测定实际温度。通常情况下，若沥青混合料温度过高，会加速沥青材料氧化、老化，影响混合料黏结力；若混合料温度过低，则容易发生黏轮，导致碾压不密实，增大路面空隙率，影响结构强度。

通过试拌确定混合料拌和时间，并以沥青材料均匀裹覆集料为准，避免混合料发生离析、花白、析漏。该公路路面改造工程排水防滑降噪沥青混合料总拌和周期为75s，储存时间应控制在24h以内，储存过程中混合料温度降低幅度不得超出10℃。施工温控要求为：沥青加热温度控制在165～170℃，集料加热温度控制在190～220℃，混合料出厂温度控制在170～185℃，温度超出195℃的混合料必须弃置，摊铺温度必须在160℃及以上，初压、复压及终压温度分别在150℃、130℃及90℃以上，并待路面温度降至50℃以下后开放交通。

3.3 摊铺

在履带式摊铺机单车道摊铺前先将熨平板预热30～60min，待其温度升高至100℃以上后调整其横坡度、高度、振幅、振频及仰角[3]。为便于在确保初始密实度的基础上防止振碎集料，将摊铺机振动等级设定为五级。摊铺施工过程中，螺旋布料器两侧混合料高度应达到送料器高度的2/3，并应将摊铺速度控制在1～3m/min。摊铺期间如遇裂缝、波浪、离析、油斑等现象，必须立即采取有效措施处理。对于纵向接缝，必须按照5～10cm宽度将热混合料叠铺于已摊铺路面，待下层被软化后将混合料铲走，再通过压路机跨缝碾压密实。

3.4 碾压成型

该沥青路面初压和复压均通过2台8～12t钢轮压路机进行，初压速度控制在2～3km/h，碾压2～3遍，复压速度则应控制在2.5～3.5km/h，碾压4～6遍；终压通过1台钢轮压路机进行，碾压速度为2～3km/h，碾压2～3遍。改性沥青混合料黏性较大，如果使用胶轮压路机会使混合料挤压上浮，影响构造深度和碾压质量。为保证混合料初始密度，防止温度降低，初压应紧跟摊铺机后进行，压路机行进方向必须与行车方向保持一致，并从路外侧开始向路中心碾压。复压是增强混合料密实度、保证空隙率的重要环节，复压应紧跟初压进行，相邻碾压带重叠宽度为10～15cm，碾压方向应与车道方向平行。终压主要起到改善铺层平整度、整理并消除轮痕的作用，终压结束后路面温度应不低于90℃。

4 性能测试

在拌和机中抽样进行混合料性能检测，并在施工期间进行排水防滑降噪沥青路面降噪性能和路用性能的检测，沥青路面空隙率为19.5%，析漏损失为0.04%，动稳定度为8 886次/mm，冻融劈裂强度为93.9%，普通AC-13C沥青混凝土空隙率为4.8%，动稳定度为4 500次/mm，冻融劈裂强度为86.2%。在采用高黏度排水防滑降噪沥青混合料后，试验路段冻融劈裂强度和动稳定度明显提高，意味着沥青路面水稳性和高温稳定性显著提升；同时飞散损失和析漏损失减小，抗剥落性能优良。

排水防滑降噪沥青路面降噪性能检测结果见表3。由表3可知，排水防滑降噪沥青路面噪声值主要与行车速度、车辆载重、路面状况等有关，在干燥状态下噪声最大值为92.3dB（重型车），而在潮湿状态下最大值为85.9dB，均比AC-13C路面噪声小。

表3 排水防滑降噪沥青路面噪声检测结果

在试验路段桩号K41+250、K41+500及K41+750处设置3个测点，各测点处试验段沥青路面构造深度和摆值摩擦系数均比普通AC-13C路面高；在路面潮湿情况下，试验段沥青路面摆值摩擦系数与干燥路面相差不大，但普通AC-13C路面在潮湿情况下摆值摩擦系数比干燥路面至少降低40%，意味着试验段沥青路面具有较高的排水防滑性能（见表4）。