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排水沥青路面在遂广高速公路的应用研究
来源: 贵州质安     发布时间:2017-08-29    点击次数: 1202

排水沥青路面在遂广高速公路的应用研究

遂广高速公路位于四川省遂宁市与广安市境内,是《四川省高速公路网规划(2008-2030年)》调整方案中新增的10条联络线之一。该路线西起于遂宁市蓬溪县金桥乡接绵遂(G93)高速公路,东止于广安市枣山镇接沪蓉(G42)高速公路,路线全长约102.941km。该地域属于四川盆地亚热带湿润季风气候,气候温和,雨量充沛,四季分明,季风气候显著。常年降雨量遂宁市950mm左右,广安市1200mm,其中超过35%的降水量集中于夏季。

由于该地区降水量较大,道路重载交通较多,在雨天容易发生交通事故。为降低该道路交通事故发生率,提高道路安全性能,铺筑了6km单层排水降噪沥青路面试验路。路面结构及厚度为:上面层采用PAC-13排水沥青混合料,厚4cm;中面层采用AC-16沥青混合料,厚6cm;下面层采用AC-20沥青混合料,厚8cm。

原材料

为保证排水沥青路面持续的使用性能,有必要选用优质骨料和高粘度的沥青结合料。沥青采用高粘度改性沥青,由改性沥青作为机制沥青,添加8%的HVA高粘度添加剂制成。粗集料采用玄武岩,细集料采用生产的0~3mm石灰岩机制砂,填料采用石灰岩矿粉。

配合比设计

(1)矿料级配。根据大量的室内试验研究,同时考虑本项目集料加工工艺和集料组成特点,初选3组不同粗细的矿料级配进行马歇尔击实,选择空隙率接近22%的级配作为本文PAC-13排水沥青混合料的最佳级配。

(2)油石比确定。根据所选定的级配曲线,以3.7%、4.1%、4.5%、4.9%、5.3%等5组油石比进行沥青混合料谢伦堡析漏损失和肯塔堡飞散损失试验,根据沥青混合料谢伦堡析漏损失曲线图中的拐点作为最大油石比,沥青混合料肯塔堡飞散损失曲线图中的拐点作为最小油石比,结合遂广高速公路的地理位置、环境及PAC-13排水沥青路面上面层结构特点,确定本文最佳油石比为4.6%(含高粘度添加剂)。

混合料性能

根据选定的级配和最佳油石比,验证混合料析漏损失、飞散损失、马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度、渗水系数等性能。

现场质量检测

(1)渗水。参考在编的《排水沥青路面设计与施工技术细则》规范要求,排水沥青路面的渗水系数应大于3600mL/min。本文采用排水路面快速渗水仪和常规渗水仪共同检测路面的渗水能力,其中排水路面快速渗水仪通过数据线与电脑连接,人工操作电脑自动进行渗水试验,试验结果后在电脑软件界面上显示渗水时间和渗水系数.

可以看出,共检测了25处路面渗水情况,其平均渗水系数为5260.3mL/min,渗水系数都大于3600mL/min,均满足规范要求;对于图中虚线位置左侧的渗水情况而言,其平均渗水系数仅为4491.5mL/min,虽然渗水系数满足要求,但是渗水情况不是很理想。原因在于,虚线左侧为排水沥青路面生产配合比验证路段,混合料级配、沥青用量以及碾压工艺的不当都有可能造成渗水系数偏低,经过后续调整,路面渗水情况逐渐有所好转,基本达到理想的渗水状态。

(2)压实度。排水沥青路面上面层取芯厚度控制标准为±20%;压实度控制标准为标准密度的97%~103%或者理论密度的76%~82%。整理压实度测试记录表,表明厚度和压实度均满足技术要求。

(3)路面表面特性。平整度是影响行车安全、舒适性及运输效益的重要性能,路表面保证一定的平整度可起减振、提高行车速度以及行车舒适性、安全性的作用;抗滑性包括构造深度和摩擦系数,对于排水沥青路面而言,其路面表面粗糙,构造深度大,抗滑性能较好。

(4)平整度。本项目排水沥青路面平整度检测标准规定为:平整度标准差σ≤1.2mm或者国际平整度指数IRI≤2.0m/km。平整度检测频率为每100m一次,检测结果为平均超车道最大和平均平整度分别为0.64mm和0.53mm,行车道最大和平均平整度分别为0.79mm和0.48mm,均小于1.2mm,全部合格,满足要求。

(5)动态摩擦系数。本项目中引用了某国产的动态摩擦系数测试仪(DF仪),分别测试了SMA沥青路面和排水沥青路面在不同速度下的动态摩擦系数值。

可以看出,上述两种路面类型的动态摩擦系数随速度变化的基本规律为:当速度低于40km/h时,动态摩擦系数随着速度的逐渐增加而迅速降低;当速度大于40km/h时,动态摩擦系数随着速度的增加先缓慢降低再逐渐保持稳定。同时,当DF仪测试速度一致时,两种路面类型的动态摩擦系数的大小关系为:排水沥青路面>SMA沥青路面。通过测试结果得出,与SMA沥青路面相比,排水沥青路面的动态摩擦系数值明显提高。

(6)噪声。为进一步验证排水沥青路面的降噪性能,采用噪声测试仪测试了同一车辆在不同路面结构上以不同速度行驶时产生的噪音。测试天气为雨天后,测试车辆为哈弗H5越野车,路面结构分别为排水沥青路面和SMA沥青路面。测试时,噪声测试仪距路面表面高度约0.4m,距测试车辆中心水平距离6m,传声器平行于路面,其轴线垂直于车辆行驶方向。

可以看出,与SMA路面相比,PAC-13排水沥青路面的降噪效果比较明显。而且当车辆行驶速度逐渐增大时,排水沥青路面降低噪音的能力也逐渐增强,可以降低噪声3~6dB。

结论

(1)从原材料选择、配合比设计以及最佳油石比确定的研究方向出发,通过沥青混合料室内试验的各项检测结果,验证了本项目中排水沥青路面设计方法的正确性;

(2)通过现场施工质量检测结果表明,该排水沥青路面各项性能指标均满足施工技术要求,而且可以看出排水沥青路面具有良好的排水、抗滑以及降噪性能。与SMA沥青路面相比,排水沥青路面的动态摩擦系数明显提高,且路面噪声降低了3~6dB。

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