公路排水降噪薄層罩面養(yǎng)護技術(shù)研究

作者簡介：

李其斌（1988—），工程師，主要從事公路養(yǎng)護、養(yǎng)護工程建設(shè)管理等方面工作。

為研究公路排水降噪薄層罩面養(yǎng)護技術(shù)，文章通過室內(nèi)試驗對排水降噪瀝青混合料配合比設(shè)計進行分析，并結(jié)合實際國道公路工程養(yǎng)護項目試驗段，對排水降噪薄層罩面實際應(yīng)用效果進行檢驗。結(jié)果表明：對于高溫重載環(huán)境可適當提高排水降噪瀝青混合料中粗骨料的含量，對于寒冷環(huán)境可適當提高排水降噪瀝青混合料中細集料的含量與2.36 mm通過率；試驗段排水降噪薄層罩面能夠有效恢復(fù)舊路抗滑性能，同時開級配大空隙的特殊結(jié)構(gòu)使其能顯著改善舊路排水性能與降噪性能，從而改善舊路的行車舒適性與安全性。

排水降噪薄層罩面；公路養(yǎng)護；配合比設(shè)計；抗飛散性能；抗滑性能

U416.2A250903

0?引言

截至2022年底，我國公路養(yǎng)護里程已達535.03萬km，占公路總里程比重為99.9%，大量早期建設(shè)的公路亟須進行養(yǎng)護和維修，我國逐步由早期的建設(shè)為主的階段轉(zhuǎn)入養(yǎng)護為主階段。排水降噪薄層罩面是一種以排水、降噪以及提高雨天行車安全性為導(dǎo)向的薄層罩面技術(shù)，一定程度上借鑒了排水瀝青路面的設(shè)計理念，通過其骨架空隙型結(jié)構(gòu)，使瀝青混合料具有較大的空隙率與構(gòu)造深度的特點，從而賦予瀝青混合料排水、降噪、提高抗滑性能、抑制水霧等優(yōu)點［1-2］。目前，我國排水性瀝青混合料主要用于新建排水路面中，針對養(yǎng)護性薄層罩面的相關(guān)研究較少，且工程實踐運用較為缺乏［3］。因此本文結(jié)合室內(nèi)試驗與試驗路段檢驗等手段，研究公路排水降噪薄層罩面養(yǎng)護技術(shù)，以期為排水降噪薄層技術(shù)在我國養(yǎng)護工作中的應(yīng)用提供參考和借鑒。

1?原材料

1.1?瀝青

本文采用高黏改性瀝青作為排水降噪薄層罩面瀝青膠結(jié)料，主要技術(shù)指標如表1所示。

1.2?粗集料

本文采用干燥潔凈、顆粒均勻、高耐磨耗性、質(zhì)地堅硬的輝綠巖作為排水降噪薄層罩面粗集料，其主要技術(shù)指標如表2所示。

1.3?細集料

本文采用干燥潔凈、無風(fēng)化、無雜質(zhì)的輝綠巖作為排水降噪薄層罩面細集料，主要技術(shù)指標如表3所示。

1.4?填料

本文采用由石灰?guī)r磨細得到的礦粉作為排水降噪薄層罩面填料，其主要技術(shù)指標如表4所示。

2?排水降噪薄層罩面配合比設(shè)計

根據(jù)《排水瀝青路面設(shè)計與施工指導(dǎo)規(guī)范（JTG/T 3350-03-2020）》（以下簡稱《規(guī)范》），排水降噪薄層罩面的級配類型選用細粒式開級配PA-10，目標空隙率取20%，依據(jù)規(guī)范級配2.36 mm篩孔通過率中值與中值±3%范圍，得到三種初選級配，如表5與圖1所示。瀝青膜厚度取14 μm，根據(jù)經(jīng)驗公式（1）預(yù)估瀝青用量，計算得到三種初選級配的初拌瀝青用量為5.3%、4.9%、4.5%。

飛散、坑槽等病害是排水瀝青路面最容易發(fā)生的結(jié)構(gòu)性破壞形式，此病害將會嚴重影響排水瀝青路面的壽命、行車安全性與舒適性。因此，飛散損失是排水瀝青路面的重要性能指標，需通過飛散損失值控制瀝青結(jié)合料用量的下限。本文以PA-10-1、PA-10-2、PA-10-3三種級配，分別以初擬瀝青用量5.3%、4.9%、4.5%為中值，按0.5%的變化瀝青用量分別成型5組試樣，分別進行飛散試驗與析漏試驗，結(jié)果如表6與圖2及圖3所示。

由圖2、圖3可知：

（1）三種級配的排水降噪薄層罩面飛散損失值隨著瀝青用量的增加而減小。這是由于瀝青用量的增加使得結(jié)構(gòu)瀝青含量增大，從而提高骨料之間的粘結(jié)性能，宏觀表現(xiàn)為瀝青混合料抗飛散性能增強。而隨著瀝青用量的不斷增加，析漏損失值逐漸增大，且增幅也逐漸提高。這是由于當瀝青用量較小時，提高瀝青用量能夠增加結(jié)構(gòu)瀝青含量。當結(jié)構(gòu)瀝青含量飽和時，增加瀝青含量將提高自由瀝青含量，從而導(dǎo)致瀝青混合料內(nèi)自由流淌的瀝青含量增加［4］。因此，需要通過析漏損失值控制排水降噪薄層罩面的瀝青用量上限值，通過飛散損失值控制其瀝青用量下限值。

（2）對于PA-10-1級配，當瀝青用量為6.3%時，析漏損失＞0.8%，不滿足《規(guī)范》要求。析漏損失曲線的拐點坐標約為5.6%瀝青用量，飛散損失曲線的拐點坐標約為5.0%瀝青用量。對于PA-10-2級配，3.9%～5.9%的瀝青用量均滿足《規(guī)范》中析漏損失與飛散損失的要求。析漏損失曲線的拐點坐標約為5.2%瀝青用量，飛散損失曲線的拐點坐標約為4.6%瀝青用量。對于PA-10-3級配，當瀝青用量為3.5%時，飛散損失＞15%，不滿足《規(guī)范》要求。析漏損失曲線的拐點坐標約為4.6%瀝青用量，飛散損失曲線的拐點坐標約為4.3%瀝青用量。

綜上所述，分別選取4.8%、4.4%、4%作為三個級配的最小瀝青用量OAC1，分別選取5.8%、5.4%、5%作為三個級配的最大瀝青用量OAC2。在OAC1～OAC2范圍內(nèi)，進一步開展馬歇爾試驗，試驗結(jié)果如表7所示。

由表7可知，對于PA-10-1級配，當瀝青用量為4.8%時，試件空隙率與馬歇爾穩(wěn)定度均可滿足要求，確定其最佳瀝青用量為4.8%；對于PA-10-2級配，當瀝青用量為4.4%與4.9%時，試件空隙率與馬歇爾穩(wěn)定度均可滿足要求，選用馬歇爾穩(wěn)定度測試值相對較高的4.4%瀝青用量作為其最佳瀝青用量；對于PA-10-3級配，當瀝青用量為5.0%時，試件空隙率與馬歇爾穩(wěn)定度均可滿足要求，確定其最佳瀝青用量為5.0%。

3?排水降噪罩面路用性能

排水降噪罩面的多孔結(jié)構(gòu)使其具備良好的排水、降噪、抗滑特性，同時也使其內(nèi)部材料暴露在外界環(huán)境中，對其耐久性、水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性等路用性能提出了更高要求［5］。本文通過高溫車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水飛散試驗、浸水馬歇爾試驗及滲水試驗，對PA-10-1、PA-10-2、PA-10-3三種排水降噪瀝青混合料的各項路用性能進行分析，試驗結(jié)果如表8所示。

由表8可知，三種排水降噪瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗飛散性能、水穩(wěn)定性能以及排水性能均滿足規(guī)范要求，其中PA-10-1型排水瀝青混合料動穩(wěn)定度與滲水系數(shù)低于其他兩種混合料，而低溫彎曲破壞應(yīng)變、浸水飛散損失值與殘留穩(wěn)定度高于其他兩種混合料，這是由于PA-10-1型排水瀝青混合料細料含量較多、瀝青用量較大（4.8%），使其在低溫環(huán)境下具備良好的柔韌變形能力，同時能夠提高抗水損害與抗飛散性能，但在高溫與荷載作用下更容易發(fā)生車轍變形。綜上所述，應(yīng)結(jié)合具體使用需求與區(qū)域氣候環(huán)境特點調(diào)整排水降噪罩面級配組成。對于高溫重載環(huán)境，可適當提高粗骨料含量；對于寒冷環(huán)境，可適當提高細集料含量與2.36 mm通過率。

4?試驗段應(yīng)用效果檢驗

本試驗段依托西部陸海新通道廣西普通國省干線公路路面服務(wù)能力提升工程。由于上思信良至公正K3503+000～K3511+822段國道公路在繁重的交通荷載作用下出現(xiàn)路面抗滑性能衰減的問題，同時由于所處地區(qū)雨水豐沛（年平均降雨量約為1 300 mm），導(dǎo)致近期頻繁出現(xiàn)雨天車輛打滑現(xiàn)象，相關(guān)管養(yǎng)單位研究決定，結(jié)合路面實際情況，采用加鋪3 cm排水降噪薄層罩面進行處治。

考慮到該項目位于夏炎熱區(qū)且交通任務(wù)繁重，排水降噪瀝青混合料采用PA-10-3型級配，試驗段鋪設(shè)完成后，對其滲水系數(shù)、構(gòu)造深度、擺值等相關(guān)指標進行測試，結(jié)果如表9所示。

由表9可知，試驗段現(xiàn)狀路面加鋪排水降噪薄層罩面后，其滲水系數(shù)、擺值與構(gòu)造深度指標顯著提高，且車輛噪音指標下降6.1 dB。PA-10-3型排水降噪薄層罩面能夠有效提高舊路抗滑性能，同時開級配大空隙的特殊結(jié)構(gòu)使其能顯著改善舊路的排水性能與降噪性能，從而提高舊路的行車舒適性與安全性。

5?結(jié)語

本文通過肯塔堡飛散試驗、謝倫堡析漏試驗、高溫車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗等室內(nèi)試驗對排水降噪瀝青混合料配合比設(shè)計進行研究，并結(jié)合實際國道公路工程養(yǎng)護項目試驗段對排水降噪薄層罩面實際應(yīng)用效果進行檢驗，得出以下主要結(jié)論：

（1）應(yīng)結(jié)合具體使用需求與區(qū)域氣候環(huán)境特點調(diào)整排水降噪罩面級配組成，對于高溫重載環(huán)境可適當提高粗骨料含量，對于寒冷環(huán)境可適當提高細集料含量與2.36 mm通過率。

（2）排水降噪薄層罩面能夠有效恢復(fù)舊路的抗滑性能，同時開級配大空隙的特殊結(jié)構(gòu)使其能顯著改善舊路排水性能與降噪性能，從而改善舊路的行車舒適性與安全性。

參考文獻

［1］ 王燦升，鄒?杰，彩雷洲，等.功能型路面國內(nèi)外研究綜述［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2020，16（10）：53-59.

［2］張?杰.空隙率對PAC路面抗滑特性的影響研究［J］.西部交通科技，2021（5）：54-58，195.

［3］謝祥根，張懷宇.高速公路排水路面的設(shè)計與施工技術(shù)研究［J］.中外公路，2021，41（1）：54-58.

［4］鄧娟華，鄒?杰，彩雷洲，等.多車道排水瀝青路面排水能力影響因素研究［J］.西部交通科技，2021（1）：57-60.

［5］包惠明，湛?瑋，馮?超，等.基于灰關(guān)聯(lián)理論的再生排水路面的性能分析［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報，2022，44（1）：13-17.