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摘要

为了补强宁宿徐高速公路沥青路面的结构，提高其性能和服务水平，采用“PAC－13＋PAC－20”双层排水沥青路面结构形式对旧路面进行罩面养护，并对双层排水路面沥青混合料的配合比进行设计，分析上、下排水层的层间黏结性能，以及双层排水沥青路面的排水和降噪功能。研究结果表明：采用0.2kg·ｍ-^2的黏层油用量，可保证上、下排水层的层间透水性和黏结性；双层排水沥青路面具有更加优异的排水、降噪功能。

关键词

双层排水沥青路面

罩面

黏结性能

降噪

引言

中国高速公路已铺筑的排水沥青路面基本上采用单层结构，为了进一步提升排水沥青路面的排水、降噪功能和防空隙堵塞能力，双层排水沥青路面应运而生［1－3］。双层排水沥青路面由较薄的细粒式排水层（上排水层）和较厚的中粒式排水层（下排水层）组成。

目前，国内外针对双层排水沥青路面已开展了相关研究，TangGQ等总结了国内外双层排水沥青路面的研究现状，分析了混合料的设计方法以及施工工艺，并介绍了其典型结构形式［4］；白晓瑾等根据“OGFC－10＋OGFC－13”双层结构的研究结果，推荐了OGFC－10和OGFC－13适用的矿料级配范围，并基于马歇尔试验进行了混合料的目标配合比设计，分析了上、下排水层沥青混合料的路用性能［5］；林楠、邱丽鹏等结合国内外双层排水沥青路面的施工经验，提出了施工时原路面的处理方式及需要考虑的环境和设备因素［6－7］；吴文彪、王宏畅、裴建中、LiuM、SandbergU等分析了空隙率、结构形式及厚度等因素对双层排水降噪沥青路面噪声的影响，分析了其噪声特性，研究了双层排水降噪沥青路面噪声改善措施［8－12］；HamzahMO等研究了双层排水沥青路面的空隙堵塞规律，认为双层排水沥青路面具有优异的防止空隙堵塞性能［13－14］；WelkerAL、蒋玮等采用真空设备对双层排水降噪沥青路面进行清孔，对清孔得到的杂物进行成分分析，认为双层排水降噪沥青路面除了能更好地减少路表径流之外，还有优异的净水作用［15－16］；汪军伟、李建宁等对基于半刚性基层的普通沥青路面、单层排水降噪沥青路面和双层排水降噪沥青路面结构的弯沉、层底拉应力进行计算分析，并对不同路面结构进行比较，探讨半刚性基层双层排水降噪沥青路面结构的可行性［17－18］；曹兴松、王毅等介绍了遂资高速公路“PAC－10＋PAC－10”双层排水沥青路面的施工工艺，并测试了其应用效果［19－20］。综上所述，目前国外针对双层排水沥青路面设计、排水降噪性能以及抗飞散、抗空隙堵塞等开展了较多的研究，工程应用也较成熟，而国内对双层排水沥青路面的研究则刚刚起步，已做的工作主要是概念性的宣贯，也有部分研究针对“OGFC－10＋OGFC－13”或“PAC－10＋ＰＡＣ－１６”的小粒径双层结构的设计及路用性能。

本文依托江苏宁宿徐高速公路年度沥青路面养护工程，在国内首次采用“PAC－13＋PAC－20”的大粒径双层排水沥青路面结构对旧路进行罩面养护，对双层排水沥青路面沥青混合料的配合比进行设计，推荐上、下排水层层间黏层油的适宜用量，并分析双层排水沥青路面结构的排水、降噪性能。

工程概述

实体工程位于江苏宁宿徐高速公路有限公司所辖路网中的淮徐高速公路（G）宿迁至徐州段，该段高速公路于年9月建成通车，沥青路面的服务年限已接近其设计使用年限（15年）。在自然因素及交通荷载的反复作用下，路面品质逐年劣化，虽然江苏宁宿徐高速公路有限公司每年都会对技术状况较差路段的路面进行养护维修，但路面的总体使用性能仍在衰退。为了提高路面结构的耐久性、延长路面的使用寿命，同时进一步提升宁宿徐高速公路的服务水平，在宁宿徐高速公路年度沥青路面养护工程中，选取淮徐高速公路中路面结构性能仍满足要求但表面功能较差的路段，在对旧路病害进行预处理后，采用“PAC－13＋PAC－20”的双层结构对旧路进行罩面。罩面前后的路面面层结构组合如表1所示。

双层排水沥青路面的使用性能

原材料及混合料配合比

（1）原材料

本文采用的粗集料为5～10ｍｍ、10～15ｍｍ玄武岩（用于PAC－13上排水层）和5～10ｍｍ、10～20ｍｍ玄武岩（用于PAC－20下排水层），细集料为0～3ｍｍ石灰岩，填料为石灰岩质矿粉，以上材料均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-）的相关技术要求。排水沥青混合料作为一种典型的骨架－空隙结构沥青混合料，不使用3～5ｍｍ的粗集料［21］。

排水沥青混合料一般使用高黏度改性沥青作为沥青胶结料［22］。故本文采用的沥青胶结料为９２％SBS改性沥青和8％高黏度添加剂（HVA）通过复合改性制备的高黏度改性沥青，其主要性能参数如表2所示。

（2）混合料配合比

排水沥青混合料的力学性能、使用性能以及排水、降噪功能等与其空隙率具有较好的相关性，本文以20％（真空密封法）的空隙率作为排水沥青混合料的目标空隙率［23］。PAC－13和PAC－20沥青混合料的矿料合成级配如表3所示。PAC－13中掺加0.1％聚酯纤维（以沥青混合料质量计），最佳油石比为4.8％，设计空隙率为19.7％（真空密封法）、21.6％（体积法）；PAC－20中未掺加纤维稳定剂，最佳油石比为4.5％，设计空隙率为19.9％（真空密封法）、21.8％（体积法）。

沥青混合料的路用性能

本文采用的PAC－13和PAC－20沥青混合料的路用性能检验结果，如表4所示。

上、下排水层层间黏结性能

本文采用SBS改性乳化沥青作为上、下排水层间的黏结材料，SBS改性乳化沥青的蒸发残留物含量为55％、洒布量为0.2ｋｇ·ｍ^－2（以固含量计）。上排水层铺筑结束后钻取双层排水沥青路面芯样，采用专用夹具进行层间剪切、拉拔试验，试验设备为万能试验机，试验温度为25℃，剪切和拉拔速率均为5ｍｍ·ｍｉｎ^－1。双层排水沥青路面层间剪切、拉拔试验结果如表5、6所示。

为了分析黏层油对双层排水沥青路面排水功能的影响，本文选取淮徐高速公路徐淮方向Ｋ＋处行车道右轮迹带位置，分别测试铺筑PAC－20后、喷洒黏层油后、铺筑PAC－13ＰＡＣ后路面的渗水系数，结果如表７所示。

由表5～7可知，SBS改性乳化沥青的洒布量为0.2ｋｇ·ｍ^－2（以固含量计）时，既能保证双层排水沥青路面上、下排水层间的良好黏结，又不会对路面的排水功能产生较大影响。说明0.2ｋｇ·ｍ^－2的黏层油洒布量是保证“PAC－13＋PAC－20”双层排水沥青路面层间的渗透性、黏结性的适宜用量。

双层排水沥青路面的排水降噪功能

双层排水沥青路面除应具有优异的抗高温车辙、抗低温缩裂、抗水损坏、抗飞散损坏等结构性使用性能外，还应表现出良好的排水、降噪等功能性使用性能。本文分别测试了“PAC－13＋PAC－20”双层排水沥青路面的渗水系数和车辆通过时的瞬时交通噪声，并与邻近路段的单层排水沥青路面和密级配沥青混凝土路面的排水、降噪功能进行比较。

（1）排水功能

为与AK－13密级配沥青路面和PAC－13单层排水沥青路面进行对比，本文采用《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60-）中的“沥青路面渗水系数测试方法”，测试了不同结构形式沥青路面的渗水系数，测试结果如表8所示。

由表８可知，“PAC－13＋PAC－20”双层排水路面渗水系数的现场测试结果为ｍＬ·ｍｉｎ^－1，大于PAC－13单层排水路面的渗水系数（ｍＬ·ｍｉｎ^－1），而邻近的AK-13密级配沥青混凝土路面基本不渗水。双层排水沥青路面的排水功能优于单层排水沥青路面的主要原因是，双层排水沥青路面内部连通空隙的体积更大，路面内部的排水通道更通畅，因此路面的排水效率更高。

（2）降噪功能

为与AK-13密级配沥青路面和PAC－13单层排水沥青路面进行对比，本文采用HT－型便携式噪声计测试了不同结构形式沥青路面的交通噪声。测试时将便携式噪声计摆放在测试车道的标线位置，然后HAVALH6型测试车辆以固定速度驶过测点，记录噪声计的瞬时最大噪声，此瞬时最大噪声即为被测试路面的交通噪声。不同结构形式沥青路面的噪声测试结果如表9所示。

由表9可知：“PAC－13＋PAC－20”双层排水路面的交通噪声小于PAC－13单层排水路面的交通噪声，噪声降低最高达3.0ｄＢ；与AK-13密级配沥青路面相比，双层排水路面的降噪效果更加显著，交通噪声降低最高达7.0ｄＢ。双层排水沥青路面具有更加优异的降噪功能，主要是因为其内部的消声通道较单层排水沥青路面更加通畅，不仅能吸收高频噪声，也能吸收低频噪声。

结语

（１）采用92％SBS改性沥青和8％高黏度添加剂（HVA）复合改性工艺制备的高黏度改性沥青，其60℃动力黏度高达80万Ｐａ·ｓ以上，用它制备的PAC－13和PAC－20沥青混合料的动稳定度均在10次·ｍｍ^－1以上，在空隙率约20％的前提下，能够较好地适应高温重载条件。

（２）采用0.2ｋｇ·ｍ^－2（以固含量计）的SBS改性乳化沥青作为双层排水沥青路面层间的黏层油，层间极限剪切强度和极限拉拔强度均达到0.4ＭＰａ左右，且洒布黏层油后PAC－20的渗水系数仅减小了2％左右，既能保证双层排水沥青路面上、下排水层的层间良好结合，又不致堵塞下排水层的空隙而降低路面的整体排水、降噪功能。

（３）双层排水沥青路面内部连通空隙的体积较单层排水沥青路面更大，路面内部的排水、消声通道更通畅，其渗水系数可达ｍＬ·ｍｉｎ^－1以上，交通噪声较单层排水沥青路面可降低3.0ｄＢ、较密级配沥青路面降低7.0ｄＢ，表明双层排水沥青路面具有优异的排水、降噪功能。

参考文献：

［１］邹艳琴，陈博，陶家朴．多孔排水沥青路面［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２０１０，２７（１１）：４３－４６．

［２］魏莘欣，陈华鑫，夏慧芸．降雨量对排水沥青路面交通安全的影响［Ｊ］．长安大学学报：自然科学版，２０１６，３６（３）：１３－１８．

［３］李俊，曹东伟，李明亮．排水沥青路面提早开放交通的可行性分析［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２０１７，３４（３）：８２－８５．

［４］ＴＡＮＧＧＱ，ＬＩＭＬ，ＪＩＴＪ，ｅｔａｌ．ＣｕｒｒｅｎｔＳｔａｔｕｓｏｆＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｗｏ－ＬａｙｅｒＰｏｒｏｕｓＡｓｐｈａｌｔ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ＆Ｍａ－ｔｅｒｉａｌｓ，２０１４，７１６－７１７：４４３－４４７．

［５］白晓瑾，袁誉飞．双层排水降噪沥青路面混合料目标配合比设计［Ｊ］．市政技术，２０１４，３２（１）：１４２－１４５．

［６］林楠，郭锋．双层多孔沥青路面关键技术分析［Ｊ］．路基工程，２０１３（３）：１０－１４．

［７］邱丽鹏．沥青双层摊铺设备及施工特点［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２０１６，３３（１１）：１０３－１０７．

［８］吴文彪，张玉富，李淑明，等．双层多空隙沥青混凝土路面降噪性能研究［Ｊ］．公路，２０１１（１１）：１８６－１８９．

［９］王宏畅，黄晓明，廖公云，等．双层多孔隙沥青路面吸音降噪有限元分析［Ｊ］．环境工程学报，２０１１，５（１２）：２９１０－２９１４．

［１０］裴建中，张嘉林．排水沥青路面空隙空间信息获取方法［Ｊ］．长安大学学报：自然科学版，２０１０，３０（１）：６－１１．

［１１］ＬＩＵＭ，ＨＵＡＮＧＸ，ＸＵＥＧ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＤｏｕｂｌｅＬａｙｅｒＰｏｒｏｕｓＡｓｐｈａｌｔＰａｖｅｍｅｎｔｏｆＵｒｂａｎＳｔｒｅｅｔｓｏｎＮｏｉｓｅＲｅｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＢｕｉｌｔＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１６，５（１）：１８３－１９６．

［１２］ＳＡＮＤＢＥＲＧＵ，ＭＩＯＤＵＳＺＥＷＳＫＩＰ．ＴｈｅＩｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｔｈｅＢｏｔｔｏｍＬａｙｅｒｉｎＤｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒＰｏｒｏｕｓＡｓｐｈａｌｔｆｏｒＮｏｉｓｅＲｅ－ｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｃｏｕｓｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａ，２０１２，１３１（４）：３２２５．

［１３］ＨＡＭＺＡＨＭＯ．ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣｌｏｇｇｉｎｇＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＤｏｕｂｌｅＬａｙｅｒＰｏｒｏｕｓＡｓｐｈａｌｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥａｓｔｅｒｎＡｓｉａＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｔｕｄｉｅｓ，２００５，６：９６８－９８０．

［１４］ＨＡＭＺＡＨＭＯ，ＡＢＤＵＬＬＡＨＮＨ，ＶＯＳＫＵＩＬＥＮＪＬＭ，ｅｔａｌ．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣｌｏｇｇｉｎｇＢｅｈａｖｉｏｕｒｏｆＳｉｎｇｌｅ－ｌａｙｅｒａｎｄＴｗｏ－ｌａｙｅｒＰｏｒｏｕｓＳｓｐｈａｌｔ［Ｊ］．ＲｏａｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆ＰａｖｅｍｅｎｔＤｅｓｉｇｎ，２０１３，１４（１）：１０７－１２５．

［１５］ＷＥＬＫＥＲＡＬ，ＪＥＮＫＩＮＳＪＫＧ，ＭＣＣＡＲＴＨＹＬ，ｅｔａｌ．Ｅｘ－ａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＭａｔｅｒｉａｌＦｏｕｎｄｉｎｔｈｅＰｏｒｅＳｐａｃｅｓｏｆＴｗｏＰｅｒｍｅａｂｌｅＰａｖｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎ＆ＤｒａｉｎａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，１３９（４）：２７８－２８４．

［１６］蒋玮，沙爱民，肖晶晶，等．透水沥青路面对洁净水体和地表径流水质的影响［Ｊ］．长安大学学报：自然科学版，２０１７，３７（１）：１０－１６．

［１７］汪军伟．半刚性基层双层排水降噪沥青路面结构计算分析［Ｊ］．交通科技，２０１６（５）：７２－７５．

［１８］李建宁，刘崭，吴德军．排水性沥青路面半刚性基层的防裂性能研究［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２０１３，３０（９）：５５－５７．

［１９］曹兴松，杨晓强，段宝东，等．双层排水沥青路面实践与创新应用研究［Ｊ］．重庆建筑，２０１６，１５（１１）：３３－３６．

［２０］王毅，唐国奇，魏娟，等．双层排水路面在遂资眉高速公路工程中的应用［Ｊ］．交通科技，２０１４（２）：８０－８３．

［２１］赵飞．排水降噪沥青混合料设计及施工［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２０１２，２９（９）：４３－４６．

［２２］徐希娟，戴经梁．改性沥青在排水性沥青路面中的应用［Ｊ］．长安大学学报：自然科学版，２００９，２９（３）：２７－３１．

［２３］田黎民，刘崭，吴德军．排水性沥青路面排水层最佳空隙率研究［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２０１３，３０（５）：６２－６５．

全文完。作者简介：段宝东（１９６４－），男，河南沈丘人，高级工程师，研究方向为道路结构与材料。登陆