试论多孔隙沥青碎石排水基层的应用

试论多孔隙沥青碎石排水基层的应用

柳美廷

黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司

我国不断加大对排水基层应用的重视程度，柔性路面透水基层是研究的主要对象。在多数人思想观念中，沥青路面容易出现病害，最为突出的就是渗漏。渗水问题会给路基路面造成相当严重的影响与破坏。将多孔隙排水基层科学设置在沥青面层下部，是有效排除水分的方式之一，也可降低裂缝出现的可能性。因此，针对多孔隙沥青碎石排水基层应用展开的探究十分重要。是改善渗水漏水问题的重要途径，逐步完善我国交通道路体系。

一、工程概况

本路段设计使用初期标准轴载作用次数为11663次/d，水泥混凝土路面设计使用年限为30a，设计使用年限内标准轴载累计作用次数为1.26×108。路基宽度为20m。双向四车道；路肩2×1.5m，采用硬路肩；中央分隔带采用1.5m防撞墙。原设计采用路面边缘排水系统，k2228+100～+600试验段改为多孔隙沥青碎石排水基层排水系统。目前，对于在混凝土路面下应用多孔隙沥青碎石，国内的经验尚有欠缺，也未形成相应的规范。本文仅从结构层设计上，混合料配合比设计和施工技术方法3个方面进行分析。

二、路面结构层设计要点

通过对原工程设计路面进行分析后可以发现，水泥混凝土路面厚度为26cm，使用的水泥型号为C40，其中还要包括水泥稳定级配碎石基层以及级配砂砾底基层，厚度分别为20cm。通过对板底弯拉应力进行测定后可以发现，其准确数值为498MPa。三层式结构实该路面在开展施工作业时使用的主要结构，这是综合考虑设计要求以及施工试验段路面后取得的结果。注意将水泥混凝土路面，多孔隙沥青稳定碎石排水基层述职控制在限定范围内，前者必须稳定保持在26cm，后者为10cm，最小不可低于8cm。板底弯拉应力也有所改变，由原来的498MPa转变至485MPa。结合工程需求以及区域内现状，可进一步明确多孔隙沥青碎石排水的弹性模量，必须严格控制在600MPa。在计算设计弯沉值时，可利用诺莫图进行，不超过60即可说明设计弯沉时满足相应标准与需求。

三、配合比设计要点

1.恰当选择级配

对于材料组成设计要求，参考国内外的级配设计经验，《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)中规定：多孔隙沥青稳定碎石的集料公称粒径宜为26.5mm或19mm。对细集料的用量作出了明确的规定：小于0.075mm的颗粒含量不得大于2%；小于2.36mm的颗粒含量不得大于15%，小于4.75mm的颗粒含量不得大于20%；《公路排水设计规范》(JTJ018-97)条文说明中给出了2种参考级配；此外在一些设计手册中也给出一些参考级配。在实验室选择《公路排水设计规范》沥青处治中第1种级配进行试验，级配范围实际上是按照密实级配理论，根据渗透系数的要求剔出细料后选用的。方案1选为级配中值，目的是分析该种级配的基本指标的试验结果情况，以便做出调整；方案2加多细料的比例，目的是分析细料增多后基本指标的变化情况，也为最后施工配合比的确定做好试验室的准备工作。.

2.试验结果分析

2种配合比沥青混合料的体积指标基本上相差不多，也就是说从排水性能上来讲，这2种方案应该大体上是一致的。力学指标差异较大，方案2的稳定度比方案1大，但是残留稳定度方案1却比方案2好。谢伦堡析漏损失的试验结果反映了方案1的自由沥青更少；肯塔堡飞散损失的试验结果反映了方案1的水稳定性要好于方案2。人们普遍认为多孔隙沥青混合料的空隙率选为20%左右较为合理；而其他的指标对于透水性基层，人们的看法还存在不一致的现象，规范中也未做出明确的规定。考虑到结构层为透水性基层，综合考虑各项指标，参考相关的资料，认为选择方案1较为合理。

3.控制沥青用量

水泥混凝土路面设计规范中对多孔隙沥青碎石的推荐用量为2.5%～3.5%，按国内外经验，为保证沥青混合料的水稳定性，沥青用量一般不应低于2.5%。

（1）空隙率

一般认为多孔隙沥青混合料的空隙率在20%左右比较合适，各种沥青用量在本级配中均能满足透水性的要求，主要是综合考虑马歇尔稳定度、耐久性、水稳性、透水性等指标综合确定最佳沥青用量。

（2）马歇尔稳定度

我国推荐要求马歇尔稳定度大于5kN(日本要求不低于3.5kN)，流值为20～40mm，残留稳定度大于80%，选用油石比为3.5%较为合理，试验结果可以满足要求。

（3）谢伦堡析漏损失试验

该指标反映自由沥青用量的多少，一般认为在沥青用量与析漏损失量关系图中，如果出现了明显的转折，则认为该用量为所能保持的最大沥青用量。

（4）渗透系数

可以按Hazen公式、Moulton公式或者其他经验公式进行估计。但由于渗透系数影响因素较为复杂，经验公式仅考虑了几个关键因素，与实测结果有差距，应该以实测渗透系数为准。目前规范中并未明确规定测排水基层渗透系数的方法，我们采用华南理工大学的渗透系数测定装置，测定渗透系数为1100m/d以上，可以满足透水性的要求。

（5）强度要求

按照公式估算沥青混合料的弹性模量应该在1000MPa以上，在其他资料中也有一些经验回归公式可以参考。在级配选择时，可以根据这些经验公式估计关键粒径的通过率。综合以上因素考虑，本试验路段采用3.5%的油石比。

结语：保障配合比的一致性是开展实际施工作业时必须满足的要求，其对比对象为实验室开展的配合比试验结果。明确判断各项指标测试是否满足要求与标准。严格按照施工规范以及施工流程开展施工作业，已经取得理想效果。上述工程排水基层因交通影响而未严格控制通车，所以会有不可避免的小车辙出现，车辙位置与规模并不明显，只存在于局部区域，这对后续施工工作来说是极大的经验与教训，在开展透水性基层施工工作时有效控制车辆通行。多孔隙沥青碎石排水基层的应用前景与空间相当广阔，需不断加大探究与深入力度。

参考文献：

[1]丁国盛.大孔隙沥青稳定碎石排水基层应用技术分析[J].中国公路,2017(23)：114-115.

[2]余丽.城市道路透水性沥青路面结构研究[D].湖南大学,2013.