高性能排水性沥青路面技术.pdf

文 章编 号 ：1 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 1 0 ) 0 4 - 0 0 3 9 - 0 4 专题论述_ 高性能排水性沥青路面技术 Hi g h P e r f o r ma n c e Dr a i n a g e As p h a l t P a v e me n t T e c h n o l o g y 陈海燕 ，谈晓青 。方丹薇2 ( 1 _ 上海 建筑 科学研究院 ( 集团) 有 限公司，上海2 0 0 0 3 2； 2 佐 东奥科 贸 ( 上海 )有限公司上海2 0 0 0 4 0 ) 摘要：论述了高性能排水性沥青路面技术特点，介绍了该路面技术的设计、混合料配制标准、技术要求、配比以及施工、检 验 、验 收和 养护 方 法。 关键词：高性能排水沥青；路 面设计；结构 中图 分 类 号 ：U4l 6 2l 7 文 献 标 识 码 ：A 0前 言 高性能排水性沥青混合料，系采用了高性能改性成品 沥青，使沥青混合料具有高强度、高稳定性、高均匀性、 高耐久性、高回弹性、高抗老化性 6 大特点，铺设成排水 性路面后，具有使用寿命高、翻修率低的优点。高性能排 水性沥青路面技术在 6 0 年代由美国率先开发，7 0年代初 引入日 本，至今已经有4 0多年的历史，技术上日 趋成熟。 正确的设计、施工及维护，能使路面的排水、降噪等功能 性使用寿命平均达 7年，道路使用寿命达 1 5 年。铺设面 层高达 2 0 以上的空隙率，使排水性沥青路面具有提高 雨天路面的防滑性、减轻雨天行驶车辆的溅水、减少夜间 路面灯光反射及漫反射等现象、降低车辆行驶时产生的交 通噪音、降低夏季路面的温度。据日本道路公团的资料统 计，与普通沥青路面相比，使用高性能排水沥青路面后， 高速公路每年交通事故从 2 9 0 0多起减少到 4 0 0 多起。由 此可见，高性能排水性沥青路面除了与普通沥青路面具有 完全相同的交通承载能力外，还具有提高交通安全 、有利 于环境保护等多项功能，在道路建设中得到越来越广泛的 应用。 在我国J T G F 4 0 2 0 0 4 公路沥青路面施工技术规范 中也有涉及排水性沥青路面的内容，但对于这种高性能改 性的排水性沥青混合料的研究及运用，仍处于起步阶段。 本文借鉴了日本方面的大量试验数据以及国内外工程实践 经验，供道路科技工作者参考。 1高性能排水性沥青路面设计 1 1路面结构设计 高性能排水性沥青路面适用于公路、城市道路、桥面 铺设、停车场、景观道路、建筑外附属道路、广场、人行 道等的新建与改建、特别适用于北方地区有抗冻融要求的 道路路面，由排水面层、基层、垫层等多层结构组成。 排水面层厚度一般宜为 4 0 5 0 m m，空隙率在 2 0 左 右。路面的排水功能主要体现在面层，而对于路面的基层 等下部结构，我国相应的规范标准都有所规定，设计人员 可以依照我国相应的规范与标准进行设计。图 1 提出的 路面结构形式是E t 本方面使用至今比较成熟、典型的结构 形式。 1 2路 面排水设计 为充分发挥排水功能，不透水层表面应确保横坡和平 整度，应设置通道等能迅速将水排出的设施。排水设计可 按J T G D 5 0 2 0 0 6 公路沥青路面设计规范中对普通沥青 路面的排水要求设计，但该规范对排水性沥青路面的排水 设计以及很多细节方面涉及内容不多，可参考 日 本道路协 会所编的 排水性铺装技术指南 ( 草案 )。 2混合料 目前，高性能排水性沥青混合料的生产方式分二两种， 一 种是采用由专业工厂改性的高性能成品沥青与矿料等搅 拌均匀而成；另一种是在搅拌普通沥青混合料时直接加入 改性剂搅拌均匀而成。高性能改性沥青由专业生产厂采用 普通沥青加入多种添加剂经搅拌均匀后，沥青均匀分布于 改性剂中，成为成品沥青，具有高强度、高稳定性、高均 匀性、高耐久性、高黏度、高回弹性、高抗老化性的特点， 相对于后一种搅拌时直接投入改性剂的生产方式来说。成 本并不高，生产出的排水性沥青混合料品质更能得到保障， 4 2 0 1 0 粉煤灰 3 9 适用于路面耐久性要求更高的排水性铺设。 降 雨 l I l 降 雨 I J J l 图 1 排水性沥青路面结构形式 2 1混合料原材料要求 2 1 1成品沥青 表 1 为佐东奥科贸 ( 上海 ) 有限公司生产的高性能改 性成品沥青的性能指标。由于对普通沥青进行了特殊的改 性，软化点指标比其他沥青高，使沥青混合料形成路面后 稳定性更好。其延度指标高于日 本国家标准，能更好地保 证质量。目前日 本国家标准已取消了6 0 C黏度1 0 0 0 0 0 P a o s 的指标要求，改用高弹性指标，即：一 2 O弯曲抗 拉韧度 I4 0 0 K P a、一 2 0 q c弯曲抗拉模量1 0 0 M P a 。 表 l 成品沥青性能指标要求 注：高性能排水性沥青混合料用于公路工程， 应按公路的标准规范执行若用于城 市道路，则应按城市道路的标准规范执行。 4 0 COAL ASH 4 2 01 0 2 1 2集料 粗集料应洁净、干燥、表面粗糙、坚硬、与沥青黏附 性好，外形应具近似立方体形状，应符合 J T G F 4 0 2 0 0 4 公路沥青路面施工技术规范或符合 D G J 0 8 1 1 8 城市 道路工程施工质量验收规范 中的要求。由于排水性面 层靠包裹了沥青的集料之间点接触连接成整体，如若针片 状集料过多，会在施工碾压过程中造成集料断裂点增多， 影响面层的质量，所以高性能排水性沥青混合料对粗集料 中针片状含量的限制比普通沥青混合料更严，要求针片状 含量不得超过 1 O 。 细集料应符合 J T G F 4 O 一 2 0 0 4 公路沥青路面施工技术 规范或 D G J 0 8 1 1 8 2 0 0 5 城市道路工程施工质量验收 规范中的要求。 填料应符合 J T G F 4 0 2 0 0 4 公路沥青路面施工技术 规范或 D G J 0 8 1 1 8 2 0 0 5 城市道路工程施工质量验收 规范中的要求。由于成品沥青与水泥的匹配性也很好， 所以低标号普硅水泥也也可作为填料可采用的原材料之一。 2 1 _ 3矿料标准级配范围 为使碾压后沥青混合料达到 2 0 的空隙率，矿料级 配必须得到控制。表 2 为高性能排水性沥青混合料的矿料 标准级配范围，是日 本方面在大量试验与实践的基础上取 得的结果，其中第 3 类矿料级配所制得的高性能排水性沥 青面层除具有排水作用外，形成的孔洞总成吸收噪音效果 显著。从综合测试结果看，高性能排水性沥青路面较普通 沥青路面，可降低噪声 5 个分贝。 表 2 矿料标准级配范围 2 6 5 - 1 (1 0 1 9 0 1 0 0 9 5 - 1 0 o 1 0 0 l 3 2 9 2 一 l 0 o 7 2 7 7 9 0 l 0 o 9 5 5 8 0 4 5 7 0 6 2 8 1 4 7 5 9 2 1 l 4 3 1 1 1 3 5 2 3 6 9 1 3 l 1 7 8 2 5 0 6 0 4 -1 7 8 1 5 5 1 7 O 3 0 3 1 2 l O l 4 0 1 5 3 8 4 7 3 1 0 0 0 7 5 2 7 4 7 3 7 适用范围 一般排水性沥青路面有大排水量需求的排永 有排水、 降噪需求的排 性沥青路面 水性沥青路面 注：筛孔为方孔筛，表中的1 、2 、3 分别对应三种不同的矿料标准级配范围。 2 2混合料技术要求 有别于其他沥青混合料，高性能排水性沥青混合料压 实成形后空隙率在 2 0 左右， 2 0 沥青混合料的飞散 损失率1 0 ，渗水系数9 0 0 m L 1 5 s 。 +；+ 一十 勰 T T 墟 藉j 土 一嚣 撼 渗水系数按 T O 7 3 0 2 0 0 沥青混合料渗水试验的 检测方法进行，最后结果换算成 m L 1 5 s 。 我国的J T G F 4 0 公路沥青路面施工技术规范第 5 3 3 节、第 5 3 4节对大孔隙开级配 O G F C沥青混合料也 有技术指标要求，但表 3的技术指标要求比较高，特别是 动稳定度，要求动稳定度 5 0 0 0 次 ra m，而我国规范只 要求动稳定度3 0 0 0 次 m m；另外还增加了 一 2 0沥青 混合料飞散损失率 1 0 这一项，这 2 项指标确保了排 水沥青面层的高耐久性使用寿命。增加的透水系数指标是 为了检测面层的排水性和日后清洁维护的需要。 表3 混合料技术要求 注： 沥青析漏损失率，采用的混合料试样为 2 k g 、耐热接受盘里均匀 摊铺、面积 4 2 0 mmX2 7 0 mm，而我国T 0 7 3 2 2 0 0 0 沥青混合料谢伦堡 沥青析漏试验 采用的是德国规程，混合料试样为 1 k g 、耐热烧杯容 量为 8 0 0 ml 。用烧杯进行沥青析漏试验 ，因为沥青混合料的厚度较大， 沥青析漏较为困难，粘附在烧杯上的沥青量太少，所 以改为面积较大的 接受盘更为合理。有关这方面的阐述，T 0 7 3 2 2 0 0 0 沥青混合料谢伦堡 沥青析漏试验中的条文说明也有涉及。 2 3混合料配合比设计 高性能排水性沥青混合料配合比必须通过试验确定。 由于高性能排水性沥青混合料不同于以往的沥青混合料， 集料粒径非常粗，混合物成形后空隙率又非常之大，故沿 用以往的马歇尔稳定性试验进行调配设计的方法来设计沥 青的决定量是困难的，因此，在高性能排水性混合料的调 配设计中，先满足作为目标的空隙率、并从重视耐久性的 观点出发，要按沥青成膜厚度容许范围的最大值来决定沥 青的设计量，由此根据混合料的析漏试验来决定沥青设计 量，然后再根据密度试验、马歇尔稳定性试验、透水性试 验以及车辙试验来决定最终沥青设计量。排水性沥青混合 料的配合比设计方法，J T G F 4 0 2 0 0 4 公路沥青路面施 工技术规范 中也有涉及。 表 4 较典型的高性能排水性沥青混台料配比及性能 原材料 粗集料细集料 水泥成品沥青 配合 比例 ， 试 验 项目 马歇儿试件击实次数 马歇 尔稳 定度 k N 流值 n M n 空 隙率 连续 空隙率 6 0 、4 8 h浸水 马歇 尔残 留稳 定度 沥青析漏损失率 2 0 C 沥青混合料 的飞散损失率 2 0 C 沥 青混合料 的飞散损 失率 动稳定度 ， ( 次 ra m) 冬融劈裂试验的残 留强度 比 渗水系数 ( m E ( 1 5 s ) 8 9 O 7 0 技术要求 双面击 实 5 O次 4 5 2且 4 l 8且 2 2 l 7 8 O 4且 6 l 0 l O 5 O o o 8 0 9 0 o 4 0 4 7 试验值 3高性能排水性沥青路面施工 3 1混合料的生产与运输 混合料的生产与运输，可按 J T G F 4 0 2 0 0 4 公路沥 青路面施工技术规范或 D G J 0 8 1 1 8 2 0 0 5 城市道路工 程施工质量验收规范有关要求进行。高性能排水性沥青 混合料拌制时的温度宜控制在 1 7 0 1 8 5之间。拌制时 间应通过试拌确定。运输过程中，应采取保温措施，确保 混合料摊铺温度不低于 1 6 5 o C，当温度低于 1 6 0 o C时，混 合料应废弃。拌制温度及摊铺温度均比普通沥青要高，这 是由成品沥青的性能决定的。 3 2 混合料的摊铺与压 实 混合料的摊铺与压实可按 J T G F 4 0 2 0 0 4 公路沥青路 面施工技术规范要求或 D G J 0 8 1 1 8 2 0 0 5 城市道路工 程施工质量验收规范中的有关要求进行。 在摊铺前 ，应对基层或下卧沥青层进行工程质量检查 和验收，不符合要求不得铺筑，特别是下卧层，因为排水 性沥青面层与下卧层的黏结面积本来就比普通沥青面层少， 下卧层的清洁状况对黏结的影响就更为突出。如果已被污 染，必须采用清洗或铣刨，处理后方可铺筑。为使混合料 面层与下卧沥青层有良好的黏结，应采用阳离子喷洒型改 性乳化沥青 P C R作为黏结层兼作防水封层，撒铺量宜不 少于 1 0 L m 。 高性能排水性沥青混合料应采用机械摊铺，要求摊铺 平整，不宜人工修整。摊铺速度宜控制在 3 m m i n左右， 摊铺温度宜控制在 1 7 5 1 6 5。碾压前应配备足量的压 路机，初碾、二次碾压宜选用 1 0 1 2 t 的滚筒式压路机， 终碾宜选用 6 1 0 t 多轮式压路机或 8 1 5 t 胶轮式压路机。 碾压应采用静压方式，不得采用振动。压路机距离摊铺机 不宜过长， 一般不超过2 0 m 。终碾次数以2 次 ( 1 个往返) 为宜。为防止胶轮式压路机轮胎黏附，宜使用少量的水或 4 2 0 1 0 粉煤灰 4 1 石 们蛐 3一 一 溯 5 2 2 1 8 l 7 7 三 者切削用乳化油剂稀释液等涂覆轮胎表面。初压速度宜控 制在 2 k m h ，温度应控制在 1 6 0 1 4 0；复压速度宜控 制在 3 k m h ；终压速度宜控制在 2 k m h ，温度应控制在 9 0 7 0。碾压时，应记录测试温度。为避免施工接缝处 出现明显缝迹，施工时应尽量全幅摊铺。当摊铺机宽度不 足时，宜采用两台摊铺机平行作业。调整拌和机生产率及 摊铺机行走速度 ，配足运料车 ，确保摊铺机的连续喂料 、 连续作业，减少施工接缝的数量。 高性能排水性沥青路面的接缝处不允许重叠，纵向接 缝宜铺筑成梯形，便于邻接的面层黏结牢固，确保接缝两 侧密度相同。若交通条件不允许铺成梯形，为防止纵向接 缝过冷，在铺筑相邻面层时，需将接缝处再加热，加热时， 应避免将面层直接暴露在火焰下。排水面层纵、横向接缝 以及与附属构筑物的衔接部分需充分压实、黏接紧密。在 铺筑面层时，需对透水管进行保护，避免沥青混合料堵塞 透水管孔眼，确保透水性路面结构中的雨水能顺畅地排入 透水管。排水性沥青面层碾压成型后，应避免车辆立即进 人，应在终碾 4 h后或表面温度低于 5 0，且路面足够 坚硬后方可开放交通。 4高性能排水性沥青路面的质量检验与验收 高性能排水性沥青路面的排水面层的质量检验指标 有别于其他沥青混合料面层的质量检验指标，见下表5 。 表 5 排水面层特有的质量检验指标及允许偏差 堡 丝 查 堡旦 塑 塞 堕 垫 墼 塑 皇 丝 墼 立 鲨 1 压实度 9 6 按J T G F 4 0 2 0 0 4 公路沥青路T 0 9 2 4 面施工技术规范 或 城市道 2 渗水系数 m L05 s ) 9 0 0 路 ： 程旖工质量验收规范T 0 9 7 1 高性能排水性沥青路面的质量检验与验收，除表5的 特定指标外，其他均应按 J T G F 4 0 2 0 0 4 公路沥青路面 施工技术规范或 D G J 0 8 1 1 8 2 0 0 5 城市道路工程施工 质量验收规范要求执行。 5路面的养护 高性能排水性沥青路面的养护，应按J T J 0 7 3 2 2 0 0 1 公路沥青路面养护技术规范的要求进行。路面应避免 导致空隙覆盖或堵塞的行为，如路面热熔性不透水交通标 志线的经常变换、 堆放砂土、拌和混凝土等。养护时应注 4 2 coAL AsH 4 20 1 0 意及时清除表面存在的黏土类抛撒物。采用专用透水功能 恢复车定期 ( 正常情况下一般 3 6月， 次 ) 对路面的堵塞 物质进行清除，保持排水面层的空隙畅通。应避免发生可 能导致路面防水黏结层被损坏的行为， 如钉入、钻孔等。 如有发生，应及时采取可靠的修复措施。路面在设计寿命 年限内，应严格控制道路开挖。若一定要开挖，可采用混 合料进行修补，修补量一般不小于一车的量，以保证施工 温度。须配备与高性能排水性沥青混合料同质的维修材料， 当路面发生破损时，按 J T J 0 7 3 2 2 0 0 1 公路沥青路面 养护技术规范及时进行养护与维修。对于较小的坑洞 可采用普通改性沥青混合料维修。 排水面层透水性评价判断方法及相应采取清洁措施如下： 透水性评价值： 在目标区域内，随机确定测试点进行 透水性能测试，每 1 0 0 0 m m 区域内测试 l 0点，取平均 值作为透水性能评价值 C w。 透水性评价值 C w可按 9 7 式进行计算： C w=f V 1 +V 2+ +V l O ) l O ( 9 7) C w一 目标区域内平均渗水系数( m L 1 5 s ) ； V i 一 测试点渗水系数( m L 1 5 s ) 。 透水性评价与清洁维护措施的关系见下表 6 。 表 6 排水面层透水性评价与清洁维护措施 注：不透水是指现场透水仪水面 F降至一定程度后基本保持不动。 在我国已经有高压清洗车，可对排水性路面进行透水 功能的恢复。清洗车的性能如下：清洗时水压 5 5气压、 行走速度 5 - 6 k m h 、满载水时行走时间 1 5 h 。在对杭州 若干排水性沥青路面 ( 历时最长的是杭州的庆春路，已使 用近 4 年，至今路面状况良好) 清洗情况来看，采用清洗 车对路面的积尘物质进行定期 ( 3 6 个月 ) 清除，能保证 路面透水功能的高效恢复。 收稿日期： 2 0 1 0年 3月 3 1日