降噪排水沥青路面原材料组成及现场配合比研究.pdf

Intelligent Building and Construction Machinery智能建筑与工程机械2023年 8月Aug 2023第5卷 第8期Vol.5 No.80引言随着我国公路事业的高速发展，沥青路面作为高等级公路常用路面类型，其耐久性、安全性得到了广泛关注。我国大多数地区夏天雨季较长，很容易出现路面积水问题，加上夏季高温，必定会影响路面的稳定性。这对沥青路面的排水性能提出了更高的要求。降噪排水沥青路面作为一种新型路面，不仅具有良好的降噪功能，还能提高路面的抗滑能力，有效抑制水雾表面，对于提高沥青路面使用性能意义重大1。1降噪排水沥青路面的概述降噪排水沥青混凝土路面作为一种骨架空隙型结构，空隙大且多，雨天条件下，路面雨水可迅速排出，可保证路面无积水，还不会产生水雾、水漂等问题，大幅提升了汽车行驶的安全性。按照现行技术规程相关规定，对于大空隙沥青路面结构而言，可将其分为 3 种典型类型。一是 A 型排水降噪路面结构，即铺筑上下面层时，采用不同级配类型的混合料。比如，降噪排水沥青混凝土用于上面层，密级配沥青混凝土用于下面层的结构设计模式，可以有效避免上面层的水分向下面层渗透，还可以将一层防水封层设置到上下面层之间，从而保证路面的排水效果。二是 B 型排水降噪路面结构，即在路面面层和基层当中均采用排水降噪类型。这种结构形式可以有效避免雨水向土基渗透，以此提升路基的稳定性。还可将一层防水层设于排水基层和土基间，有效避免渗入雨水。相比 A 型排水降噪路面结构，B 型路面面层和基层均采收稿日期：2023-03-01作者简介：郭海洋（1988），女，河南南阳人，本科，工程师，研究方向：公路工程路基路面设计。降噪排水沥青路面原材料组成及现场配合比研究郭海洋（河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南 郑州 450018）摘 要：路面面层会产生不同程度的病害问题，并对沥青路面的使用性能造成严重影响。降噪排水沥青路面作为一种新型功能性路面，具有安全、舒适、环保等优势，因此得到了大力推广与应用。依托案例，对降噪排水沥青路面原材料组成及现场配合比情况进行了分析与探讨，以期改善沥青路面使用性能，延长路面使用寿命。关键词：降噪排水沥青路面；原材料组成；现场配合比；矿料中图分类号：U41文献标识码：A文章编号：2096-6903(2023)08-0004-03智能建筑与设计施工用降噪排水类沥青混合料，具有更强的透排水性能，但在路面强度、承载力方面，则比 A 型要差。三是 C 型排水降噪路面结构，它属于全透式。在结构形式方面基本等同于 B 类型，但无需进行防水层设置，雨水可直接由基层渗透到土基。相比上述两种类型，C 型的排水能力最强，但承载力不足，实际应用中需加固处理土基。无论采用哪一种类型的路面结构，均要保证所采用的材料及配合比科学、合理。2工程概况某公路改造工程，属于双向六车道工程，是两个城市间的重要通道。气候调查报告显示，本地区为亚热带海洋性气候，雨水充沛，年降雨量多，气候温和。由于本路段位置较为重要，为了保证行车的安全性与舒适性，决定采用降噪排水沥青材料进行路面设计及施工。该材料不仅能够保证路面排水畅通，避免路表积水，还可以达到降低噪声的目的，改善周围的人居环境，并起到很好的环保效果2。3 原材料组成3.1 矿料在降噪排水沥青路面设计中，原材料是关键。矿料是沥青路面材料的一种，基于降低成本及就近原则3，在粗集料选择时，可采用当地公司所生产的辉绿岩。要保证粗集料的密度、通过率等均可达到规定要求。粗、细集料的技术指标如表 1 所示。按照沥青混合料配合比设计相关规定，通常情况下，需在 15%以上控制设计空隙率，当空隙率达到设计要求，才可实现降噪透水的功效。对于沥青混合料的空隙率而言，细集料用量多少很关键，特别是规格为2.36 4.75 mm 的细集料，其含量的多少将对混合料空隙率的大小起决定性作用4。2023年 第8期 5 对现有原材料级配研究发现：在 13.2 mm 筛孔条件下，S10 料的通过率较低，这种情况下会造成粗集料过粗的现象。在 9.5 mm 筛孔条件下，S12 料的通过率较高，相比规范要求，该类粗集料偏细。在2.36 4.75 mm 筛孔条件下，S15 料的含量较高，在30%以上。基于给定的级配范围，合成级配调整很难全面兼顾所有筛孔的通过率，尤其是 2.36 4.75 mm筛孔的含量过高。这种情况势必会对路面结构的透水、排水造成一定影响。分析现场生产的具体情况，若采用了 S15 料，极易出现拌和溢料情况，不仅会增加成本，还会降低生产效率。基于以上分析，在沥青混合料配合比设计中，最终采用了 S16 料，也就是 0 3 mm 的机制砂材料。3.2 结合料沥青混合料结合料，采用 ESS070#基质沥青，其各项技术指标需满足规定要求。高粘改性剂可采用TPS 改性剂，以改善沥青的黏度，进而延长沥青的使用寿命。4 目标配合比设计分析为了最大限度发挥降噪排水沥青的性能优势，需要严格控制其孔隙率。在本试验路段，由于路面车辆频繁制动，极易出现混合料层间粘结问题5，进而导致路面粗粒料脱落问题严重。为了提高路面的耐久性，将试验路段沥青混合料配合比设计目标空隙率设为 17%，但基于混合料的技术要求考虑，需要适当调整矿料级配，最终确定目标设计空隙率为 20%。初选级配是在既定级配范围内，通过率的特征变化点是 2.36 mm，在目标配合比设计中，可通过不同级配进行分析，如表 3 所示。沥青用量分析要根据试验数据结果，并结合以往的工程经验，不同级配的沥青用量估算比例不同。具体为：级配 1 为 4.7%，级配 2 为 4.8%，级配 3 为 4.9%，规格粒径/mm通过率/%1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075粗S10101510079.510.90.30S12510100999.51.4细S150510099.966.138.125.515.99.05.2S160399.792.576.355.732.816.16.8表 1 粗、细集料的技术指标规格毛体积密度/（g/cm3）表观密度/（g/cm3）S102.702.74S122.672.72S152.662.66S162.722.72表 2 粗、细集料的密度情况级配 4 为 5.0%。通过马歇尔试验最终确定 4 组不同级配的各项技术指标，经分析不同级配的稳定度均可达到 5 kN 以上，满足规定要求。在空隙率方面均在 17%以上。但在具体分析中发现，孔隙率和 2.36 mm 的筛孔符合线性公式，可得出孔隙率为 17%，而 2.36 mm 筛孔的通过率却达到了 20.5%左右。这种情况下，需要适当调整级配，调整后合成级配如表 4 所示。5 生产配合比设计分析根据规定的目标配制混合料，并采用最佳级配完成配合比试验6。在生产配合比设计当中，TPS 的添加方法有两种：一是通过 TPS 改性剂的应用，改善普通沥青材料，从而增强沥青的粘度。二是将 TPS 改性剂结合骨料进行混合使用，增加材料与材料之间的摩擦。在拌合环节，TPS 改性剂将也会同时熔化、分散。在两种方式的对比分析中发现，第二种方式更迅速、更简单。因此，采用第二种方式添加 TPS 改性剂。由于所选择的试验段车辆多，且制动频繁，加上路面排水情况不佳，所以在 TPS 改性剂掺加当中，可按照 15 85 的比例掺加 TPS 改性剂和沥青材料，并适当调整目标配比的级配。根据施工现场实际情况可知，本地（A 地区）料场少，且砂量不够，实际生产配合比试验当中，可采用其他产地的机制砂（B 地区）。为此，需适当调整混合料的目标配比，并绘制目标配合比曲线图进行两种砂的配合比对比分析。分析发现，1.18 4.75 mm 筛孔尺寸当中，B 地区砂配制的沥青混合料当中存在一些问题。在生产配合比设计过程中发现，去除 3 6 mm 筛下的热仓料基本上不会影响最终的生产配合比。但经过实际应用发现，这种方法会大幅增加 3 6 mm 溢料情况。针对这种情况，需要再次进行调整。根据内掺法，确定生产配合比，如表 5 所示，并得出不同掺加比例下的混合料沥青用量马歇尔试验物理体积指标，即空隙率。其中，掺加比例 1#4#组别中空隙率分别为 17.3%、19.5%、18.4%、21.2%，最终试验路段决定采用级配 1#的生产配比。6结束语排水降噪沥青路面作为一种新型路面，应用效果郭海洋：降噪排水沥青路面原材料组成及现场配合比研究智能建筑与工程机械 6 第5卷良好，可以提升沥青路面的抗滑能力，解决路面摩擦系数低的难题7。沥青混合料配合比设计合理，才能保证施工质量，才能达到预期施工目标。参考文献1 周叶飞.防滑降噪沥青路面施工工艺及质量控制措施J.技术与市场,2021(6):191-192.2 陈迎超.排水降噪防滑沥青路面材料的设计与施工研究J.交通世界（上旬刊）,2021(10):140-141.3 眭子凡,易文,刘益芳,等.防滑降噪沥青混合料透水性能分析掺加比例筛网尺寸/mm矿粉/%沥青/%11611031#40.334.914.95.84.13#40.435.114.95.83.84#40.439.110.65.84.1表 5 生产配合比J.工程建设,2021(3):13-17.4 龚海生.排水防滑降噪沥青路面施工工艺应用探析J.交通世界（中旬刊）,2022(10):70-72.5 李翔.空隙率对排水沥青路面的抗冻性能影响分析J.福建交通科技，2021(4):44-46+77.6 李骅.空隙特征对排水路面降噪性能的影响研究D.南京:南京航空航天大学,2018.7 罗琪.降噪排水沥青路面设计与工程应用D.广州:华南理工大学,2014.名称矿料用量/%通过率/%级配 1级配 2级配 3级配 41613.29.54.752.361.180.60.30.150.07510154040404010079.4510.90.320000005104644424010010099.059.461.370000003810121410010010099.7492.4876.3155.7132.7816.096.82矿粉666610010010010010010010098.9988.065.0级配 110010091.7863.9318.4614.0312.1110.468.566.574.45级配 210010091.7863.9420.2615.8513.6311.579.216.894.58级配 310010091.7863.9622.0717.6715.1612.699.877.214.72级配 410010091.7863.9823.8819.516.6813.810.527.534.86表 3 不同级配下沥青混合料的级配组成分析表 4 调整后合成级配结果名称矿料用量/%通过率/%1613.29.54.752.361.180.60.30.150.07510154210079.4510.90.320000005103610010099.059.461.3700000031610010010099.7492.4876.3155.7132.7816.096.82矿粉610010010010010010010098.9988.065.0合成级配10010091.462.225.521.318.214.911.27.95.0