透水耐车辙沥青混合料在路面养护中的应用

胡秋宝

（江西港口集团有限公司,江西 南昌 330000）

0 引言

近年来，在社会经济不断发展的背景下，我国相当一部分公路的车流量和重载车量比例逐年增加。公路车流量的居高不下，重型车辆、超载车辆的超负荷作用，加剧了路面开裂、车辙等公路病害的发生，并且其中尤以车辙病害最为严重。这要求新时期公路路面建设必须注意提高路面承载能力和抗车辙能力[1]。在湿润多雨地区，水导致的公路病害现象一直较为严重，为保障公路安全运行，需要加强公路排防水，大幅提升路面应对水害的机能和功效。否则前述两种情况复合叠加，公路路面的技术和质量维护更加面临挑战。

江西某高速公路为适应地区多雨、交通流量和重载比率有增无减的线路养护需要，在原路车辙病害维修养护过程中，应用透渗水耐车辙沥青混合料路面技术。该技术复合应用路面抗车辙和防排水技术，在路面抗车辙强韧度和合适的透渗水间隙之间取得合理均衡，达到既耐车辙又透渗水的双重组合功效，是多雨和多重载同时存在地区颇具实用性的公路路面养护技术。该文将分析该技术在工程中的具体应用。

1 工程概况

江西省某高速公路为双向四车道，采用半刚性基础层沥青路面，执行《公路沥青路面设计规范》（JTJ014—97）设计，设计寿命周期为15年。自从建成通车以后，车流量和重载车量比例逐年增加，长时期超负荷运行，结构层综合性能逐年降低。

一方面沥青混合料路面自然老化，另一方面公路所在地区高温多雨、原路面防排渗透能力不足与长时期超负荷运行叠加。多种因素影响，致使多处路面产生大量失稳型车辙，深度多在15 mm以上，最深达到48 mm。伴随公路应用年限的增加，车辙深度快速发展，迫切需要给予维修养护。

在公路维修养护过程中，出于地区公路路面质量尽可能长期保持的需要，对该公路病害路段采用了透渗水耐车辙路面养护技术。新路面不但满足适应交通量大负荷状况的耐车辙，还利于适应地区多雨环境的透渗水路面，同时尽可能地延长使用寿命[2]。

2 透渗水耐车辙路面混合料配比设计

2.1 原材料

玄武岩粗骨料，5～10 mm、10～15 mm 粒度；石灰岩机制砂细骨料，0～3 mm粒度；石灰岩矿石粉为添加料；借助高黏改性剂制备的高黏沥青。

（1）骨料。透渗水耐车辙路面沥青混合料，采取常规骨架间隙结构设计，相比于一般密级配沥青混凝土，只是透水性混合料粗骨料的用量较大，约占骨料总质量的85%，骨料间的接触面积较少，比密级配混合料少25%左右。此沥青混合料中的骨料接触点应力相对较高，所以骨料的形状、性质、粒径和级配对混合料的功效影响很大。因此，在混合料设计时，检测粗骨料的功效尤其重要。透渗水耐车辙路面粗骨料的关键控制技术指标是软石含量不能高出1%，破碎比不能高出18%。

（2）沥青。路面混合料容易受空气、阳光等环境因素侵蚀。车辆在雨天行驶过程中，胎路间会产生较高的动水压力。假如沥青与混合料的结合力不足，则易导致沥青混合料发生剥离。对于兼顾排水功效的沥青混合料，通常所用的沥青对集料的黏附性更高，结合力更持久、抗剥离能力更强、抗水损以及防飞散功效更优异。所以宜选择高黏度的改性沥青或者是在改性沥青中适当掺入橡胶、纤维等材料，以增加黏度。

规范要求 60 ℃的动力黏度应高出 20 000 Pa·s，这一点通过应用高黏度改性沥青即可获得。但排防水混合料用于高级别公路或车流量大的道路时，只选用2 000 Pa·s的黏度作为重点控制标准，还不能达到透水功能和路面持久性要求。现实工程中，用于高速公路和交通流量较大城市道路的高黏度改性沥青的黏度远大于20 000 Pa·s，普遍达 100 000 Pa·s。

2.2 目标配比

（1）矿料配比初选。在选择骨料时，依据分骨料的筛选结果先选择粗、中、细3个级配。然后，依据PAC沥青混合料的特性，将油石比暂定为5%，分别制备马歇尔试件。两侧分别施以50次击实，成型马歇尔试样并测试。

（2）矿料筛分与级配需求。为确保施工质量，对搅拌站开展生产调试，通过抽样验证PAC-13沥青混合料的生产配比。对 0～3 mm 热料库、5.5～11 mm 热料库和11～15 mm热料库的骨料采取四等分法采样，测量其表观相对密度和毛体积相对密度，所有测试结果都满足规范要求。

对热料库的几种矿料开展筛分，筛分结果见表1。

表1 料仓矿料筛分结果

依据目标级配和各热料库的骨料筛选情况，确定矿料掺量比为2#仓∶4#仓∶5#仓∶矿石粉=7.8∶41∶47∶4.0。

（3）最佳沥青石油比。按B级配标准，以4.40%、4.70%、5.0%、5.30%、5.60%五组石油比，分别配制混合料并进行谢伦堡析漏实验。结合析漏指标，考虑PAC-13高黏度沥青混合料的功效特点，确定该次目标配比最佳油石比是5%。

（4）级配检测。搅拌站内拌和的混合料，随机抽取3组，开展抽提筛选实验。筛选结果显示，PAC-13沥青混合料的级配状态在设计标准内。

3 透渗水耐车辙路面层施工与质量控制

依据养护方案，对该高速公路的部分深车辙区段，增铺 PAC-13排防水混合料。整个施工过程对施工质量进行控制，并对透渗水耐车辙路面层的功效进行评价。

3.1 混合料运送

混合料运送要特别注意：

（1）因为混合料具有较大黏性，送料车的车厢与底部必须涂上隔离剂，防止混合料与车厢黏合[3]。

（2）送料车应该前后移动，分3次装载，以避免发生离析。

（3）摊铺机前应有适量的送料车等候，不宜过少导致摊铺机停机等料，也不宜过多等待卸料，以保证摊铺工作的连续稳定。

（4）用完整的两层帆布覆盖送料车，用于防雨保温以及防止环境污染。

运送混合料使用40 t自卸车。运送中采用双层帆布覆盖保温，对运到现场的混合料温度开展测量，温度控制在 165～175 ℃。

3.2 混合料摊铺

PAC-13混合料的摊铺与普通沥青混合料的摊铺程序总体相似。摊铺机就位后，根据松散摊铺系数1.20调节熨平板高度，并预热到100 ℃以上。摊铺使用2台不同的摊铺机开展梯队施工。控制两台摊铺机间隔距离在大约10 m，摊铺速率控制在大约1.5～2.0 m/min。摊铺温度对于PAC-13沥青混合料非常重要，所以在该次实验路路面的摊铺过程中，应随时进行温度采样，保证摊铺温度在 165～170 ℃。

3.3 混合料碾压

因为透渗水耐车辙路面的间隙率在18%～25%，粗骨料基本是点对点触接，易于压密操作。但是也面临易于压碎的问题，一旦发生压碎，部分混合料会因此失去黏结能力，造成飞散、掉粒等路面病害。透渗水耐车辙混合料路面的碾压操作，既要保证压密，还要控制压密频次，防止过度碾压致使粗骨料压碎，影响施工质量和路面稳固性[4]。

初压选用2台12 t双钢轮压路机，每台配备1台摊铺机，进行两遍碾压。测量温度是159 ℃，符合温度不低于150 ℃的要求。

复压选用2台30 t胶轮压路机，进行两遍碾压。测量温度是136 ℃，符合温度不低于130 ℃的要求。

终压选用1台12 t双钢轮压路机，进行两遍碾压。测量温度是138 ℃，符合温度不低于130 ℃的要求。

4 透渗水耐车辙路面功效评价

4.1 厚度与压密度检测

当温度降至50 ℃以下时，在完成施工的路段，选择沥青面层致密均匀的路段取芯，对岩心样品进行厚度和致密度检测，检测结果见表2所示。数据显示，排防水复合料路面厚度与压密度达标，中面层黏结良好，满足排防水复合料路面质量需求。

表2 排防水复合料路面厚度与压密度测量结果

4.2 路面质量指标评价

主要技术评价指标包括平度、构造深度、摩擦和透渗水系数。透渗水系数用渗水仪测量，平度用三米尺测量，摩擦系数用摆式摩擦系数测试仪测量，结构深度用铺沙法测量。路面质量专业指标检测结果具体见表3所示。检测数据显示，PAC-13透渗水耐车辙路面的各项质量技术指标均满足需求。

表3 路面质量专业指标检测结果

4.3 耐车辙功效评价

开展沥青复合料结构层的内聚力检测。路面耐车辙功效检测结果具体见表4所示。

表4 路面耐车辙功效检测结果

续表4 路面耐车辙功效检测结果

由表4数据可知，抗拉强度、内聚力和弹塑模量均表明排防水面层有良好的耐车辙性能。并且增铺了沥青层以后，路面结构的内部温度在一定程度上有所降低，进一步提高了路面的耐车辙功效。

5 结论

该文开展了透渗水耐车辙沥青混合料路面养护技术研究，主要结论：

（1）透渗水耐车辙路面混合料配比设计。粗骨料占骨料总质量的85%，骨料间的接触面积比密级配混合料低25%左右，软石含量不能高出1%，破碎比不能高出18%。最佳油石是5%。防水沥青混合料60 ℃下的黏度保持在 20 000 Pa·s以上，软化点能够保持在 80 ℃以上，20 ℃韧性能够保持在15 Nm以上，20 ℃黏韧性能够保持在20 Nm以上，黏度应为常规沥青的200倍左右。

（2）透渗水耐车辙路面层施工过程中的质量控制要点。混合料搅拌过程自动控制，拌和用时控制在60～70 s；沥青混合料必须均匀覆裹沥青，无灰料以及粗细骨料分离等情况；骨料的加热温度控制在180 ℃，SBS改性沥青控制在160 ℃，出厂温度控制在175 ℃上下；40吨自卸送料车，分3次装载，以避免发生离析；两层帆布覆盖送料车，防雨保温，现场控制温度在165～175 ℃；2台12 t双钢轮压路机台初压，温度控制须不低150 ℃，2台30 t胶轮压路机复压，温度控制不低于130 ℃；1台12 t双钢轮压路机终压，两遍终压碾压，温度控制不低于130 ℃；路面间隙率在18%～25%；防止过度碾压致使粗骨料压碎，影响施工质量和路面稳固性。

（3）通过路面质量指标检测分析，验证了该透渗水耐车辙路面符合技术指标需求。