排水性瀝青路面結(jié)構(gòu)

1、排水性瀝青路面結(jié)構(gòu)一、概述排水性瀝宵路面采用大空隙開級配瀝宵混合料 設(shè)計空隙率 17-17- 23%23%作表 層，排水表層下的中、下瀝宵面層必須采用密實型瀝宵混凝土，使雨天滲入到 排水功能層內(nèi)的水橫向除到路面結(jié)構(gòu)以外，是一種高性能、高品質(zhì)的高速公路 路面結(jié)構(gòu)類型。1.1. 必要性普通瀝宵路面降雨后由丁存在外表水膜，路面抗滑能力降低，同時導(dǎo)致水 漂、濺水、水霧等問題，對行車平安會造成隱患。日本調(diào)查發(fā)現(xiàn)，普通鋪面的高 速公路雨天事故率是晴天事故率的 9 9 倍；我國雨天事故率是晴天事故率的 5 5 倍 左右,多雨地區(qū)的高速交通平安問題更為突出。排水性瀝宵路面有以下的優(yōu)點：排水瀝宵路面外表粗糙，構(gòu)

2、造深度大，抗滑性能高。排水性瀝宵混合料的大空隙構(gòu)造具有很好的排水功能，故路面 在雨天外表不積水，防止了高速行車車輛形成“水漂的可能性。車輛行駛 時不會產(chǎn)生濺水和水霧現(xiàn)象，車輛行駛視線好，大大提高雨天行車的平安性。 日本調(diào)查發(fā)現(xiàn)采用排水瀝宵路面后雨天事故可減少80%80%。排水瀝宵路面還是一種低噪音路面，與普通密級配路面相比，可以降低噪音3dB3dB 左右；在雨天條件下，排水瀝宵路面會有非常明顯的降噪效果。2.2. 國外應(yīng)用由丁排水性瀝宵路面優(yōu)良的使用品質(zhì)與效勞功能,排水性瀝宵路面在西 歐、美國與日本高速公路得到了非常廣泛使用。西歐丁上世紀6060 年代、美國丁雨水阿睡排出路面I圖1排水性瀝青路

3、面結(jié)構(gòu)示意圖7070 年代開始推廣使用此種路面。排水瀝宵路面在日本被稱為“超級路面，從 8080 年代后期開始研究，雖然起步較晚，但開展較快，目前已形成較為完善的排 水性瀝宵混合料設(shè)計方法，應(yīng)該說日本是研究和應(yīng)用排水性瀝宵路面最成功的 國家，日本道路公團那么強制規(guī)定所有新建或改建的高速公路外表層必須采用排 水性瀝宵路面。在城市道路的交義口，出丁減噪與平安目的城市街道，排水路 面也被較多使用。二、我國適用范圍根據(jù)交通部西部科技工程?山區(qū)公路瀝宵面層排水技術(shù)的研究?、江蘇省 科技工程?排水性瀝宵路面應(yīng)用技術(shù)研究?研究成果，結(jié)合國外大量工程經(jīng) 驗，提出現(xiàn)階段我國修筑排水性瀝宵路面的適用范圍。1.1.

4、 適用公路類型現(xiàn)階段排水性瀝宵路面適用公路類型宜限制丁高速公路，有出入口控制、 全立交的城市快速路也可以考慮使用。2.2. 氣候條件2.1.2.1. 降雨量：年降雨量在 800mm800mm2.2.2.2. 溫度：冬季冰雪較少地區(qū)3.3. 地域與省份：根據(jù)我國氣溫資料與省會城市 3030 年平均降雨量，推薦在長 江沿線及以南區(qū)域修筑排水性瀝宵路面，具體有安徽、江蘇、上海、武漢、福建、廣東、海南、廣西、江西、湖南、云南、貴州、重慶和四川。圖2-1 1971 2000年南方各省年平均降雨量三、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1.排水性瀝宵路面典型結(jié)構(gòu)推薦我國目前階段排水性瀝宵典型結(jié)構(gòu)如下防水粘結(jié)層排水功能層中面層

5、 密級配瀝青混凝土下面層 密級配瀝青混凝土半剛性基層或柔性基層底基層路基圖3-1排水性瀝青路面典型結(jié)構(gòu)2.2.排水功能層類型的選擇排水性瀝宵路面面層類型的選擇可根據(jù)降雨量按下表選擇表3-1排水性瀝青路面面層類型選擇降雨量800 1200mm1200 1600mm1600mm以上設(shè)計空隙率18 20%20 22%21 23%類型PAC10或PAC13PAC13PAC13厚度35cm45cm5 6cm適應(yīng)的降雨強度6.3-11.5mm/h9.2-12.8 mm/h12.2-16.3mm/h以上說明：PAC10表示最大公稱粒徑為10mm的排水性瀝青混合料；交通量較大，重車較多的情況，設(shè)計空隙率考慮低

6、限；車道寬度大如6車道可考慮高限；降雨強度按小時平均計算；城市減噪目的雙層式排水性瀝青路面。3.3.其他結(jié)構(gòu)層類型選擇與推薦中面層采用密實型瀝宵混凝土，具體類型選擇時第一要考慮密實防水，其 次在高溫地區(qū)、重載車輛較多條件下要兼顧抗車轍性能，具體可按下表。表3-2排水性瀝青路面中面層類型選擇考慮因素密實防水密實、抗車轍類型與厚度4cm以上含AC13F5cm以上含AC16F6cm以上含AC20F5cm以上含AC13C5cm以上含SUPERPAVE136cm以上含AC16C采用半剛性基層時，宜采取抑制反射裂縫的結(jié)構(gòu)性措施，如增加下面層厚 度，設(shè)置土工網(wǎng)格或瀝宵碎石層等。4.4. 防水粘結(jié)層防水粘結(jié)層

7、在排水性瀝宵路面結(jié)構(gòu)中起兩個方面的主要作用：與普通密 級配瀝宵混凝土相比，排水瀝宵面層與中面層之間的接觸面積減少了約15%15%25%,25%,因此設(shè)置防水粘結(jié)層可以增加界面結(jié)合強度，確保層間的完全連續(xù)條 件。防止雨水下滲到中面層出現(xiàn)水損壞，提高路面結(jié)構(gòu)耐久性。此外，我國目前路面結(jié)構(gòu)多為半剛性基層瀝宵路面，裂縫難以防止。使用 延伸性較好的防水粘層材料，可以作為裂縫的應(yīng)力吸收層，阻止裂縫的向上反 射，確保防水效果。結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對排水功能層與中面層層間結(jié)合進行抗剪強度驗算：T T 層間 T T R R式中：T T 層間為排水功能層與中面層層問計算剪切應(yīng)力；T T R R 為高溫 T T 溫度時實際

8、測定的層間剪切強度。5.5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計方法排水性瀝宵路面與其他瀝宵路面最主要的區(qū)別是外表功能層的不同，因此 在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計上差異并不大，可以采用我國?公路瀝宵路面設(shè)計標準?(JTJ014-97)(JTJ014-97)設(shè)計方法設(shè)計排水性瀝宵結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同瀝宵、不同設(shè)計空隙率 的排水瀝宵混合料試驗結(jié)果，推薦排水功能層結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)如表1 1。表1排水瀝青混合料的設(shè)計參數(shù)混合料類型15 C抗壓模量(MPa)20 C抗壓模量(MPa)15C劈裂強度(MPa)PAC133005002504000.71.0PAC164006003005000.60.9說明：瀝青采用高粘度改性瀝青四、路面外表排水系統(tǒng)設(shè)計與典

9、型方案1.1.設(shè)計內(nèi)容與方法排水瀝宵路面的路面排水設(shè)計包括路表水入滲設(shè)計、路面內(nèi)部排水系統(tǒng)設(shè) 計和排水層退水時間檢驗三個局部。1 1路表水入滲設(shè)計主要根據(jù)降雨強度和滲透系數(shù)確定路表水入滲率;2 2路面內(nèi)部排水系統(tǒng)設(shè)計主要是選擇確定路肩排水結(jié)構(gòu)形式案，按照水力 學(xué)滲流計算方法確定表層內(nèi)部排水狀況，根據(jù)滲流量大小進行內(nèi)部排水系統(tǒng)各 附屆設(shè)施設(shè)計，包括集水溝的寬度、深度、集水管開孔面積、集水管管徑等參 數(shù);3 3排水面層內(nèi)的退水時間檢驗，按下式進行:t=里ln _ 2hK i Dxmax2.2.排水性瀝宵路面路肩局部排水方案排水性瀝宵路面路肩排水方案有 1010 多種，下面是幾種典型方案圖4-1路肩

10、散排方案6c伸面層AC-20I8cn面層AC-25I8cm5: o:n 二m_ : :1 c Z-上L- - - - -碎石盲溝 5m道5PA管防水粘結(jié)層2%3%4c祉面層PAC13基層水泥穩(wěn)定碎石式中：h為排水表層鋪裝厚度; 為排水表層材料的有效空隙率； 度。Dmax為排水表層材料的最大粒徑；Kx為排水表層材料的橫向滲透系數(shù);l為排水滲流長度；nei為道路的綜合坡圖4-2淺碟型排水溝方案降雨降雨排水功能層排水功能層艷水孔艷水孔圖4-3 U型排水暗溝方案3.3.特殊部位排水設(shè)計在超高路段、縱坡較大和橋面等特殊部位，路表排水設(shè)計方案局部有特殊 調(diào)整方案從略。五、排水瀝青路面材料設(shè)計1.1.原材料

11、1.1.1.1.瀝宵排水性瀝宵路面要求使用高粘度改性瀝宵，其技術(shù)要求見下表。表5-1高粘度改性瀝青技術(shù)要求試驗工程單位技術(shù)要求備注針入度25 C , 100g ,1/10mm40 605s)軟化點C 80(15C)Cm法50(5C)Cm 20溶解度% 99彈性恢復(fù)(25 C)% 85密度(15C)kg/cm3實測RTFOT試驗殘留物薄膜加熱質(zhì)量變化率% 65粘附性(25 C)N.m 20粘結(jié)力(25 C)N.m 1560 C動力粘度Pa.s法35000閃點C 230貯存穩(wěn)定性，48h軟化點差C 48低溫柔性-20C ,2h后繞 巾5mm棒一周無裂紋耐熱性160C ,30min,涂膜無流淌、不起

12、泡粘結(jié)強度MPa 0.5 251C ,字形延伸率%冬00不透水性0.3MPa 30min不透水耐酸性2%H2SO4溶液.浸泡15d.無變化耐堿性2%NaOH溶液.浸泡15d.無變化抗剪強度(剪切角a =4(5)MPa 1.225 C 0.450 C拉拔強度MPa 0.525 C 0.250 C抗低溫凍融柔性+20 C -20 C各2h,20次循環(huán)涂膜無裂紋涂膜枯燥時間表干,2h不粘手實干,12h無粘著說明：剪切強度與拉拔強度宜采用瀝青混合料材料。2.2.配合比設(shè)計級配對排水性瀝宵混合料性能有非常至關(guān)重要的影響，要求既保證瀝宵混 合料具備較大的空隙率滿足排水功能；粗骨料顆粒也要形成充分的嵌擠結(jié)構(gòu)

13、，使排水瀝宵混合料各種性能穩(wěn)定而耐久。推薦工程中常用最大公稱粒徑13.2mm13.2mm和 16mm16mm 的排水瀝宵混合料級配范圍見下表。表5-3排水性混合料集料級配范圍篩孔尺寸(mm)通過率(%)最大公稱粒徑13.2mm最大公稱粒徑16mm16.010090100113.290 100-9.540 604.7510 3010 322.369208201.187177170.66146140.35125120.1549490.0753737配合比方法如下：檢驗原材料的技術(shù)指標；根據(jù)空隙率預(yù)估公式確定 初步配比方案；根據(jù)瀝宵膜厚度和集料外表積預(yù)估瀝宵用量，不同瀝宵按不 同膜厚計算；擊實成型

14、MASHALLMASHALL 試件與車轍試件，檢驗體積指標，主要是 空隙率能否到達目標空隙率的要求；如果到達要求后再按土0.5%,0.5%, 1%1%變化瀝宵用量，分別進行析漏試驗、飛散試驗確定根據(jù)最正確瀝宵用量，通常以瀝宵 析漏試驗的反彎點作為最正確瀝宵用量，而且析漏量一般不超過0.8%0.8%燒杯法, ,參照馬歇爾試驗結(jié)果，選擇適宜的瀝宵用量作為最正確瀝宵用量；最后對混合 料性能試驗進行驗證，包括排水性能、抗水損壞性能、飛散試驗與車轍試驗 等。試配排水性瀝宵混合料集料級配時，目標空隙率可根據(jù)下兩式估算：NMAS=13.2mmNMAS=13.2mm 時，y = 0.3755 0.0083 P

15、2 360.0038 P0 075 0.0015 P點.NMAS=16.0mmNMAS=16.0mm 時,y = 0.2611 + 0.0008 P13.2- 0.0075 P2.36- 0.0022 P式中：y為空隙率；P2.36為 2.36mm2.36mm 孔徑篩孔通過率；P.75為 0.075mm0.075mm孔徑篩孔通過率；P13.2為 13.2mm13.2mm 孔徑篩孔通過率；P為 4.75mm4.75mm 孔徑篩孔通過率和 2.36mm2.36mm 孔徑篩孔通過率之差。3.3.排水瀝宵混合料設(shè)計技術(shù)要求排水性瀝宵混合料應(yīng)具有優(yōu)良的抗滑和排水功能，同時乂要有其他良好的 路用性能，如強

16、度特性、抗車轍、抗水損壞、抗飛散等，更主要的無論是效勞 功能特性還是材料強度性能，都要有很好耐久性。排水性混合料設(shè)計時的技術(shù) 指標因滿足下表要求。表5-4排水性混合料設(shè)計技術(shù)要求試驗工程單位技術(shù)要求備注MASHALL試件擊實次數(shù)次雙面50空隙率%17 23依工程需要確TE穩(wěn)定度kN 3.5析漏損失% 0.8飛散損失% 80凍融劈裂試驗TSR% 70浸水飛散損失% 0.15滲水量ml/15s 900六、其他1.1. 施工排水性瀝宵路面施工中的關(guān)鍵技術(shù)是混合料的溫度控制和壓實工藝。多條 試驗路的工程實踐說明，利用現(xiàn)有的拌合、攤鋪、壓實等施工設(shè)備情況下就可 以修筑高質(zhì)量的排水性瀝宵路面；施工單位經(jīng)過

17、簡單培訓(xùn)可以掌握排水性瀝宵 路面施工技術(shù)。2.2. 施工質(zhì)量管理與控制在質(zhì)量管理與控制方面，對排水瀝宵混合料要加強溫度檢測；2.36mm2.36mm 和0.075mm0.075mm 通過率嚴格控制；車轍、水損壞和CANTABROCANTABRO 散損失作為施工中的常規(guī)檢測指標予以重點監(jiān)測。排水性瀝宵路面施工后的質(zhì)量檢驗指標與標準也 有所變化。3.3. 本錢費用與同厚度的抗滑表層相比，排水性瀝宵路面的本錢要增加10103030 % %。與SMASMA 各面相比，初期本錢根本持平或略有增加，但路面耐久性會比SMASMA 各低。4.4. 存在問題排水性瀝宵路面有下面 2 2 個技術(shù)問題： 在使用 5 5 年以后， 路面空隙有會 有一定堵塞，排水功能會逐漸下降。冬季會消耗更多的融雪劑。七、技術(shù)資料與參考文獻1山區(qū)公路瀝青面層排水技術(shù)的研究課題總報告，交通部公路科學(xué)研究所 ，東南大學(xué)，重慶 渝鄰高速公路，2004年9月2公路瀝青路面施工技術(shù)標準(JTG F40-2004),北京：人民交通出版社，20043日本道路協(xié)會，排水性鋪裝技術(shù)指針(案)，東京：丸善株式會社，19964交通部公路科學(xué)研究所等，高速公路瀝青路面抗滑技術(shù)標準研究?報告，2003年1月5 Prithvi S. K