排水沥青路面(PAC-13)在沿海多雨地区高速公路的应用

何 熹

(1.广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001；2.南宁市筑路技术与筑路材料工程技术研究中心，广西 南宁 530001)

0 引言

广西沿海地区所属区域为亚热带向热带过渡性质的海洋季风气候，夏、秋两季雨量充沛，年平均降雨量在2 000 mm以上，是中国湿热多雨的地方之一。

经调查，目前已通车的广西沿海高速公路改扩建一期工程(南宁至钦州段)因路幅宽度增加较多(由双向四车道扩建为双向八车道)，在强降雨或长时间降雨后，局部路面(如连续超高段、缓和曲线零坡点、竖曲线低洼处等)会出现排水不畅而积水汇集的问题，在车辆行驶时会引发行驶不适或打滑现象，易诱发交通安全事故，雨天行车安全显得尤其重要。在双向八车道宽幅沥青路面需要快速、高效排水的建设需求下，某项目采用排水沥青路面(PAC-13)施工(下文统称排水沥青路面)，利用该工艺空隙率大的特点，有效地将路面积水快速排出，从而解决因宽幅路面易积水等引发的行车隐患问题，全面提升改扩建工程的安全性能和服务水平。

1 施工特点及施工原理

1.1 施工特点

PAC(Porous Asphalt Concrete)-13排水沥青路面是一种使用高黏度沥青材料包裹集料嵌挤的骨架-空隙结构，形成空隙率高达15%～25%的沥青混合料路面，具有雨天路面不藏水、无水膜、抗滑、提高行车安全、降低行车噪音等特性和大空隙率的特点。

1.2 适用范围

排水沥青路面施工工艺适用于降雨量大的地区的高等级公路、对噪音有严格要求控制的城市道路及隧道路面工程。

1.3 施工原理

在不透水的沥青混凝土层面上铺筑空隙率在20%左右的大空隙沥青混凝土抗滑表层，其实质为单一粒径碎石按照嵌挤机理形成骨架-空隙结构的开级配沥青混合料[1]，这可使雨水通过该层内部的连通空隙沿路面横坡排出路外，而不至于在路表形成水膜和径流，提高雨天行车的安全性、舒适性，实现了道路抗滑、抗车辙及降噪排水的环保功能[2]。

2 应用实例

2.1 工程概况

广西某沿海高速公路设计时速为120 km/h，原为双向四车道，路基宽度为26 m，改扩建后为双向八车道，路基宽度增加至42 m。为有效解决沿海地区宽幅路面易积水等行车隐患问题，路面面层采用排水沥青路面(PAC-13)施工。

2.2 排水沥青路面配合比设计

2.2.1 配合比设计原理

(1)排水路面混合料质量检查的主要指标为空隙率，采用马歇尔试件的体积设计方法作为配合比设计。

(2)配合比设计完成后，须对混合料进行高温性、水稳性等试验。

(3)排水沥青路面上面层混合料采用标准马歇尔击实试验方法，双面击实各50次，击实温度为165 ℃左左，本工艺实践项目采用SBS类(I-D类)聚合物改性沥青。

(4)PAC-13改性沥青混合料马歇尔试件技术指标要求如表1所示。

表1 PAC-13改性沥青混合料马歇尔试件技术指标要求表

(5)高温稳定性能指标采用车辙试验的方法，车辙试件成型时按照现场压实度98%的标准备料。本工艺实践项目沥青路面上面层用改性沥青混合料要求60 ℃时的动稳定度≥6 000 次/mm。

(6)水稳定性指标采用48 h残留稳定度评价水稳定性，具体指标要求为浸水马歇尔残留稳定度≥85%，马歇尔冻融劈裂试验具体指标要求为冻融劈裂试验的残留强度比≥80%。

2.2.2 原材料试验

(1)沥青

排水沥青混凝土采用某公司生产的高黏度添加剂(HVA)和SBS改性沥青进行复合改性的方案，掺配比例为高黏度添加剂：SBS改性沥青=8∶92。SBS类(I-D类)聚合物改性沥青及排水路面专用改性沥青各项指标均应符合技术指标要求。

(2)集料

排水沥青路面混凝土混合料所用粗细集料均采用辉绿岩，其中，集料质量技术指标及细集料级配范围见表2、表3。

表2 集料质量技术指标要求表

表3 细集料级配范围技术指标要求表

(3)矿粉

排水沥青路面混凝土混合料所用矿粉均应采用石灰岩和岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料磨细的矿粉[3]，必须保持干燥、洁净、无风化、无杂质。

(4)纤维

在特重载交通中，排水沥青路面混凝土混合料添加聚酯纤维作为增塑稳定材料，聚酯纤维掺量为沥青混合料质量的(0.1±0.02)%(外掺)。纤维技术指标应符合聚酯纤维技术指标要求。

2.2.3 配合比设计

(1)级配范围

排水沥青路面混凝土级配范围要求如表4所示。

本工艺实践项目按设计文件要求，目标配合比和生产配合比以及施工配合比的混合料级配如表5～6、图1所示。

表4 级配范围技术要求表

表5 矿料组成设计表

表6 排水沥青混合料的矿料掺配比例表

图1 排水沥青混合料矿料级配图

(2)油石比

排水沥青(PAC-13)混凝土混合料以满足空隙率的要求为标准，以析漏-飞散试验确定最佳沥青用量。根据目标配合比确定的最佳油石比OAC=4.8%，用二次筛分后的热矿料制作三组试件分别进行析漏飞散试验。按最佳油石比4.8%进行试拌，各项指标均应满足设计意见和规范要求。

(3)水稳定性检验

采用沥青路面施工最佳油石比生产的PAC-13改性沥青混合料制备马歇尔试件，测定浸60 ℃水48 h后和浸60 ℃水30 min后的马歇尔稳定度及测定冻融循环后的劈裂强度，分别以浸水残留稳定度和冻融劈裂抗拉强度比评价其水稳定性能[4]。相关技术要求为：浸水残留稳定度MS0≥85%，冻融劈裂试验残留强度比≥80%。

(4)谢伦堡析漏试验(烧杯法)

在试验条件185 ℃±2 ℃条件下，将混合料保温1 h后进行析漏测试[5]。技术要求(或设计要求)≤0.8%。

(5)肯塔堡飞散试验

将成型的马歇尔试件在20±0.5 ℃水温下浸泡20 h，然后采用洛杉矶磨耗试验机旋转300次进行飞散测试[6]。技术要求(或设计要求)为：≤15%。

(6)高温稳定性检验

采用沥青路面中面层试验路施工最佳油石比4.8%生产的PAC-13改性沥青混合料制备马歇尔试件车辙试件，分别进行60 ℃车辙试验。技术要求或设计要求为：DS>6 000 次/mm。

2.3 施工工艺

2.3.1 防水粘结层施工

为保证排水沥青路面与中面层层位间的封水和粘结效果，排水沥青路面施工前进行SBS改性热沥青防水粘结层施工。洒布量为1.3 kg/m2，洒布均匀、不漏底，应达到封水、防渗、粘结效果。

2.3.2 混合料拌和

(1)采用4000型间歇式混合料拌和设备。

(2)高黏剂HVA和聚酯纤维投放添加分别采用自动计量投放添加设备，加装配备摄像头监控投放和电铃提醒投放设备，精度控制在±2%范围之内。

(3)集料加热温度为185 ℃～200 ℃，SBS改性沥青加热温度为160 ℃～170 ℃，沥青混合料出厂温度控制在175 ℃～185 ℃。

(4)拌和顺序和时间：骨料+纤维+高黏度添加剂干拌15 s，喷洒沥青3～5 s后，再添加矿粉湿拌35 s，整个循环周期为65～67 s。

2.3.3 混合料运输

(1)混合料的运输应考虑拌和摊铺能力、运输距离、道路状况，应选择大吨位运输车。

(2)自卸车运输前车厢内应进行清理，涂刷隔离剂。运输过程中必须覆盖保温。

(3)装料时车辆前后移动，尽量减少混合料的离析。

(4)出场前检测混合料温度，合格后方可运输至现场。

(5)必须由专人指挥运料车卸料，离摊铺机保持10～30 cm的距离停车，挂空挡后指挥摊铺机推动运料车前进。

2.3.4 混合料摊铺

(1)松铺系数根据实测确定。

(2)采用平衡梁控制平整度和厚度。

(3)摊铺机提前0.5～1 h预热熨平板，温度≥110 ℃。

(4)根据拌和站的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度、摊铺宽度等确定合适的摊铺速度，确保缓慢、均匀、连续不间断地摊铺。摊铺过程中不得随意变换速度[6]。

(5)摊铺机应调整到最佳状态[7]。

(6)摊铺温度必须符合相关标准要求。

2.3.5 混合料碾压

施工碾压机械采用双钢轮压路机、胶轮压路机和双钢轮压路机的组合形式。双钢轮初压4遍，胶轮复压2遍，双钢轮终压1遍，全碾压过程压路机设备均采用静压方式。初压温度控制在155 ℃～165 ℃，胶轮压路机复压温度控制在80 ℃～90 ℃。

排水沥青路面混合料的碾压原则上不开振压，如遇特殊情况局部需要人工补料的，在混合料温度偏低时可开振压1～2遍。

碾压设备要紧跟、慢压，且严格要求控制碾压遍数，不能超压也不能漏压。

2.3.6 养护

(1)为防路面污染，在施工结束后，封闭交通时间≥24 h。

(2)遇到紧急情况必须开放交通通行时，必须等路面温度完全冷却后再开放交通。为防出现车辙现象要严禁车辆在路面上采取制动或急转弯，且车轮胎必须保持洁净。

3 效益分析

排水沥青路面施工工艺以广西某改扩建工程K24+700～K25+470左幅为例进行经济效益计算，排水沥青路面(PAC-13)与SMA-13沥青路面上面层施工方案相比，平均每平方仅多投资8元，虽然造价略微增加，但却能达到良好效果。

4 结语

通过本文研究，排水沥青路面具有雨天路面不藏水、无水膜、抗滑、提高行车安全、降低行车噪音等特性和大空隙率的特点，能有效降低因宽幅路面易积水等引发的行车安全隐患问题，全面提升高速公路路面行车安全性能和服务水平。排水沥青路面(PAC-13)是一种集功能性、安全性于一身的新型沥青路面，在沿海多雨地区的高速公路建设中具有良好的推广前景。