高速公路瀝青路面滲水性能（完整版）

1、高速公路瀝青路面滲水性能摘要通過對三條在建高速公路瀝青路面滲水系數(shù)的測試 , 分析得出瀝青路面滲水性能與 瀝青混合料的類型、路面現(xiàn)場空隙率、構(gòu)造層厚度及路面外表構(gòu)造深度有關(guān)。測試結(jié)果 統(tǒng)計(jì)分析說明一樣空隙率下 ,粗級(jí)配的混合料更易滲水 ;一樣級(jí)配下 , 路面現(xiàn)場空隙率越 大,外表構(gòu)造深度越大 ,路面越易滲水 ; 路面滲水系數(shù)隨路面厚度的增加而減少 ;建議瀝 青路面滲水系數(shù)應(yīng)作為高速公路施工中一項(xiàng)質(zhì)量控制指標(biāo) , 并初步提出控制標(biāo)準(zhǔn)的建議 值。關(guān)鍵詞:道路工程;瀝青路面;滲水;混合料類型 ;現(xiàn)場空隙率 ;構(gòu)造深度;厚度PERMEABILITYOFASPHALTPAVEMENTATEXPRESSW

2、AYABSTRACTPermeability test was done at three expressways in 2001.Based on the test data, it isconcluded that permeability of asphalt pavement is affected by mixture type, in place airvoid,thickness of layer and surface structure; coarse mixture is more permeable to water than denseone with the same

3、 in place air void. Increasing in place air void and surface structurec- an causelarger permeability; thicker pavement is less permeable to water; permeability shoul-d be workedas a quality control index, and a suggested control value is given based on the st-atistical analysis.Key words: road engin

4、eering; asphalt pavement; permeability; mixture type; in place air void;surface structure; thickness隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開展，中國高速公路的建立進(jìn)入了一個(gè)頂峰期。 在建立過程中，道路 工作者們積極總結(jié)成功經(jīng)歷，應(yīng)用先進(jìn)研究成果，使中國高速公路建立質(zhì)量不斷提高。然 而,在此過程中中國高速公路也出現(xiàn)了這樣或那樣的病害，其中最典型的是瀝青路面的早期損壞。瀝青路面的早期損壞根本上都與水有關(guān)，主要表現(xiàn)為在通車后的第一個(gè)雨季， 瀝青路面出現(xiàn)不同程度的車轍、外表松散、坑洞等損壞。這種現(xiàn)象在南方多雨地區(qū)尤其 明顯，并

5、造成一定經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因而，進(jìn)展瀝青路面的滲水試驗(yàn)，研究影響瀝青 路面滲水性能的各項(xiàng)因素，制定適宜的控制標(biāo)準(zhǔn)，改善施工控制手段，為解決水損壞問題 保證瀝青路面質(zhì)量，延長瀝青路面的使用壽命具有重要的意義。為此，本研究對2001年 在建的三條高速公路瀝青路面進(jìn)展了滲水試驗(yàn)，并在試驗(yàn)點(diǎn)或附近現(xiàn)場取芯，旨在對瀝 青路面滲水性能的影響因素、控制標(biāo)準(zhǔn)等方面作初步的探討。一.瀝青路面滲水性能測試雖然道路工作者已逐漸認(rèn)識(shí)到了瀝青路面水損壞的危害性，但具體到對瀝青路面滲 水性能進(jìn)展檢測與評(píng)價(jià)，并制定相應(yīng)的瀝青路面滲水控制指標(biāo)的工作并沒有得到足夠重 視。中國"公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程"中

6、雖列入了瀝青路面滲水系數(shù)的檢測方法，但滲 水系數(shù)只作為反映路面瀝青混合料級(jí)配組成的一個(gè)間接指標(biāo)，并沒有作為瀝青路面質(zhì)量 檢驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)列入施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中，因而,這項(xiàng)檢測在一定程度上并沒有得 到執(zhí)行。1. 測試儀器國外興旺國家高速公路網(wǎng)已建成多年，但對瀝青路面滲水的研究仍在進(jìn)展中。美國 瀝青技術(shù)協(xié)會(huì)（NCAT）比擬了四種現(xiàn)場瀝青路面滲水測試儀器,重點(diǎn)考察儀器測試結(jié)果的 準(zhǔn)確性、可重復(fù)性及測試方法的可操作性等方面的性能，最終推薦的路面滲水系數(shù)計(jì)算 公式為k型ln魚Ath2式中：k為滲透系數(shù)；a為水管截面積；L為試件高度，現(xiàn)場測試時(shí)假設(shè)為測試層厚度； A為試件截面面積，現(xiàn)場測試時(shí)假設(shè)為滲水儀

7、內(nèi)水與路面的接觸面積 ；t為滲水時(shí)間; hl為測試開場時(shí)水頭高度；h2為測試完畢時(shí)水頭高度。中國瀝青路面滲水儀在參考了日本同類儀器構(gòu)造的根底上 ,形成測試規(guī)程中的形式 , 滲 水系數(shù)定義為瀝青層一定面積在單位時(shí)間內(nèi)滲水量。 相對于 NCAT 的試驗(yàn)儀器及計(jì)算方 法, 中國瀝青路面滲水系數(shù)物理意義更加明確 , 測試方法簡單。本次研究即采用中國 "公 路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程 " 所列方法測試瀝青路面滲水性能。2. 測試方法考慮到瀝青路面滲水往往與離析、粗集料集中、壓實(shí)度缺乏等有關(guān)46 ,本次研究在測試瀝青路面滲水系數(shù)的同時(shí)也測定這些指標(biāo)。 為了使測試的滲水系數(shù)更好地代 表瀝青路

8、面的實(shí)際性能 , 本次研究采用了如下測點(diǎn)選擇方法。2.1 路段選擇(1) 考慮瀝青混合料類型對瀝青路面滲水性能的影響 , 選擇了同一構(gòu)造層 , 一樣集料 最大公稱粒徑 , 不同級(jí)配的路段。(2) 考慮厚度對瀝青路面滲水性能的影響 , 選擇同一構(gòu)造層 , 同一級(jí)配 , 不同厚度的 路段 , 同時(shí)研究集料最大公稱粒徑與厚度的匹配關(guān)系。(3) 考慮壓實(shí)度對瀝青路面滲水性能的影響 , 選擇同一構(gòu)造層 , 不同路面空隙率的路 段。路面空隙率采用表干法測定 , 可以借用已取芯樣的數(shù)據(jù) , 或在滲水系數(shù)測定后在檢測 點(diǎn)處取芯測定。(4) 考慮構(gòu)造深度對瀝青路面滲水性能的影響 , 選擇同一構(gòu)造層 , 不同路面

9、構(gòu)造深度 的路段。路面構(gòu)造深度采用鋪砂法測定。2.2 測點(diǎn)選擇在攤鋪機(jī)后面測三條線 ,分別為距攤鋪帶兩邊緣 0.5 m , 及兩線之間的中心線 ,定距 離每隔10 m測一次。也可在路段已取芯樣點(diǎn)附近 20 cm處進(jìn)展?jié)B水情況測試，測點(diǎn)處的 密度、空隙率、厚度等指標(biāo)以芯樣點(diǎn)代替。二. 影響瀝青路面滲水系數(shù)的因素1. 現(xiàn)場空隙率及混合料類型1.1 上面層本研究對在建的三條高速公路上面層進(jìn)展了滲水試驗(yàn) , 并在試驗(yàn)點(diǎn)現(xiàn)場取芯 , 比照 現(xiàn)場空隙率與滲水系數(shù)的關(guān)系。上面層混合料類型有 A K13A及SM A-13。通過回歸分析說明 : 現(xiàn)場空隙率和滲水系數(shù)存在相關(guān)關(guān)系 (圖 1 、圖 2) , 一般隨

10、路 面現(xiàn)場空隙率的增加 , 路面滲水系數(shù)呈增大趨勢 , 但每條路的相關(guān)系數(shù)不同 , 且差異較大。A K13A相關(guān)關(guān)系最好的是XX某標(biāo)段,回歸系數(shù)到達(dá)0.84,但三條高速公路A K13A測 點(diǎn)匯總到一起時(shí),滲水系數(shù)與現(xiàn)場空隙率的相關(guān)系數(shù)只有 0.35左右。相關(guān)度比擬低的主 要原因是在路面現(xiàn)場空隙率在 8%以上時(shí),滲水系數(shù)急劇增加，超過了模擬方程m I AK13A妙木系數(shù)與空隙率的關(guān)系優(yōu)選-上怖繪人1二禹濃朋試藐數(shù)撕刃總"尸0G2,3嚴(yán)山/f-Q,J40I uuuMQO6004UU空圖2三條贏速公路AK1恥移術(shù)毎數(shù)幻空BB率的關(guān)系0的增長速度；同時(shí)，在現(xiàn)場空隙率比擬小的一些點(diǎn)出現(xiàn)了滲水系

11、數(shù)比擬大的現(xiàn)象 ，可能是 這些點(diǎn)所處路面內(nèi)空隙雖小，卻相互連通，導(dǎo)致路面滲水較大。由此也可看出，僅僅控制 路面現(xiàn)場空隙率不能保證瀝青路面不出現(xiàn)水分的大量滲入聚集。從XX某標(biāo)段的關(guān)系圖（圖1）可以看出，當(dāng)A K13A的空隙率超過6 1 7%時(shí)，滲水系數(shù)迅 速增加,轉(zhuǎn)折點(diǎn)的滲水系數(shù)為50ml/min,因此在以滲水系數(shù)作為控制指標(biāo)時(shí)，應(yīng)考慮控制 在50ml/min以內(nèi)。假設(shè)僅考慮路面現(xiàn)場空隙率作為控制指標(biāo)時(shí) ，對于A K13A而言,應(yīng) 要求其不得高于7%表1統(tǒng)計(jì)了三條高速公路上面層A K13A的滲水試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在滿足上面層現(xiàn)場空隙 率要求的情況，有43.2%的點(diǎn)滲水系數(shù)大于20 ml/min,有21.

12、6%的點(diǎn)滲水系數(shù)大于40 ml/min。根據(jù)現(xiàn)有瀝青路面施工水平，并綜合回歸分析和統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，建議瀝青上面 層滲水系數(shù)的控制指標(biāo)宜為40ml/min。S t AK1JA J1WE#水乘數(shù)統(tǒng)訃1 jh 1 Pcmubilih nieffLicnt stuchik'! of AK13A滲水系數(shù)/n rti m 1訓(xùn)足*件的點(diǎn)數(shù)比例旳a KI2567. 57> 201643. 24> 4082b 62> MJ718.92> M6Ifi. 22> 100410-81> LSO25.41> 20025.4137IQ0懷注2401年屢上面fflAKlU

13、的現(xiàn)場空懺率聽求為3H- 7%,«1 中魏計(jì)時(shí)去掉了空晾率大于1%的數(shù)捅本次研究對SMA-13面層滲水系數(shù)及壓實(shí)度的測試僅選擇了一個(gè)路段 ,由于該路段施工 質(zhì)量控制較好，測試點(diǎn)皆不滲水，因而無法得到壓實(shí)度對 SMA路面滲水系數(shù)的影響關(guān)系 式。施工中可暫參考A K13A滲水系數(shù)的控制指標(biāo)。1.2中面層本研究測試的中面層瀝青混合料類型有AC20 I及按Superpave方法設(shè)計(jì)的混合料Superpave20。中面層AC20 I的數(shù)據(jù)分析同樣說明（圖3）,隨著空隙率的增大,滲水系 數(shù)也增大，兩者間存在關(guān)系。但幾條路的相關(guān)系數(shù)均較小 ，如XX某標(biāo)的相關(guān)系數(shù)只有 0.297。原因可能是因?yàn)樗鶞y

14、試路段中面層壓實(shí)較好,現(xiàn)場空隙率根本在 4%7%以內(nèi),范圍較窄，相對應(yīng)的路面滲水系數(shù)也比擬小，數(shù)據(jù)集中，無法找到適宜的模擬方程。EE二111-沾諺整坯C20i水系數(shù)與空統(tǒng)率的關(guān)董表2統(tǒng)計(jì)了幾條高速公路中面層的滲水試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在滿足中面層現(xiàn)場空隙率要求的情況有28.7%的點(diǎn)滲水系數(shù)大于20 ml/min,有23 .4%的點(diǎn)滲水系數(shù)大于40 ml/min。從統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果來看，建議中面層采用滲水系數(shù)作控制指標(biāo)時(shí)，控制值宜為40ml/min 。4血嚴(yán)砂化20滲朮系數(shù)與空隙率的關(guān)票.sd -an那探祐娜2 AC20 !中面層滲水系數(shù)統(tǒng)計(jì)I'ah 2 Permt'ahilin ciieff

15、 k jemit«f A(淨(jìng)農(nóng)慕數(shù)?4n min，1需足條件的曲數(shù)比WL飆> 2027巫72> 402223,40> 6()19” 15> 801212.77> 10092 57a 20044.2694100%XX某標(biāo) Superpave20的滲水系數(shù)與現(xiàn)場壓實(shí)度之間的關(guān)系如圖 4所示?？梢钥闯?當(dāng)Superpave20的現(xiàn)場空隙率大于6%寸,滲水系數(shù)增加較快，因此對Superpave20的壓 實(shí)度要求應(yīng)適當(dāng)提高，現(xiàn)場的空隙率宜控制在3%-6%1.3下面層對XX某標(biāo)Superpave25下面層進(jìn)展了滲水試驗(yàn)（圖5）。該段Superpave路面壓實(shí)度較 好

16、,空隙率小于6%寸根本不滲水。路面滲水系數(shù)與現(xiàn)場空隙率間的相關(guān)系數(shù)為 0.789。> Supcrp即匸-> i'V寸;以1JXH；!率的興糸-上E二£«寤<«從以上分析可以看出，瀝青路面滲水性能與路面現(xiàn)場空隙率有一定的相關(guān)關(guān)系?，F(xiàn)場空隙率越大,路面滲水性也越大。但對于不同的瀝青混合料類型，出現(xiàn)較大滲水系數(shù)的現(xiàn)場 空隙率也不一樣。按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的A K13A及AC20 I級(jí)配,路面現(xiàn)場空隙率小于7%寸，路面根本不滲水；對于按 Superpave方法設(shè)計(jì)的走禁區(qū)下邊的Superpave20及Superpave25級(jí)配，路面現(xiàn)場空隙率大于6

17、%寸,路面滲水系數(shù)急劇增加。本研究在測試路面滲水系數(shù)過程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，對于某測試點(diǎn)，假設(shè)根本不滲水,那么其滲水系數(shù)一般小于 40ml/min,假設(shè)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，那么其滲水系數(shù)一般在100 ml/min以上，處于40100ml/min之間的數(shù)據(jù)比擬少。同時(shí)，根據(jù)以上的三條路滲水系 數(shù)的統(tǒng)計(jì)情況，建議A K13A、AC20I滲水系數(shù)的控制指標(biāo)宜為 40 ml/min。由SMA13、 Superpave20及Superpave25數(shù)據(jù)較少,暫考慮采用同樣的標(biāo)準(zhǔn)。2. 構(gòu)造深度為考察瀝青路面外表離析對滲水性能的影響，本研究在測定路面的滲水系數(shù)的同時(shí) 測試了測點(diǎn)附近路面的構(gòu)造深度。研究中以路面外

18、表構(gòu)造深度的變異性代表該處的離析 狀況，由于該方法是否合理可行還在探討中，本文僅就路面滲水系數(shù)與構(gòu)造深度的關(guān)系 進(jìn)展討論。實(shí)測中測點(diǎn)選取同一斷面離中央分隔帶0.8 m、3.0 m、5.5 m處。圖6、圖7為XX某標(biāo)中面層的測試結(jié)果。構(gòu)造薛度rmin=_目蚯聯(lián)倍理圖右AC20l水系數(shù)與構(gòu)進(jìn)深度的天系& Pcancabilitv ix)clTi:icnt vs surface stntcitine 4f ACI0X11.50.51.0構(gòu)直深度mm啟二s«臟崇*圖7 Sitpcrpv-cO濰水系數(shù)與構(gòu)迪探度的關(guān)系分析說明,AC20 I的構(gòu)造深度比擬小，平均值為0.51 mm ,且變

19、異性不大。圖6中滲水系數(shù)與構(gòu)造深度間的關(guān)系不明顯，相關(guān)系數(shù)較小。然而,圖中明顯顯示出從路面中心至中 分帶,路面滲水系數(shù)呈迅速增加趨勢。中央分隔帶附近滲水情況嚴(yán)重，應(yīng)予以特別關(guān)注。因?yàn)橹蟹謳Ь植繚B入的水分要流經(jīng)整個(gè)橫斷面才能排出，假設(shè)路面中部壓實(shí)較密，那么水分就會(huì)滯留在路面內(nèi)，在行車作用下，可能會(huì)導(dǎo)致路面水損害，因而施工中應(yīng)特別加強(qiáng) 對靠近中分帶處路面的壓實(shí)控制。Superpave20比AC20I的構(gòu)造深度大,平均值為0.69 mm。如圖7所示,滲水系數(shù)與構(gòu) 造深度關(guān)系明顯，隨著構(gòu)造深度的增加，滲水系數(shù)也在增大；隨著從路面中心向中分帶靠 近,路面滲水系數(shù)也呈增加趨勢,中央分隔帶附近滲水明顯。3.

20、 層厚對2001年三條在建高速公路的測試說明，總體上滲水系數(shù)隨層厚的增加而減小，說 明增加厚層路面更容易壓實(shí)，滲水更少。但由于路面厚度變異性較小，數(shù)據(jù)比擬集中，滲 水系數(shù)與層厚間的相關(guān)系數(shù)并不高。滲水系數(shù)的分布對XX某標(biāo)的AC20 I、Superpave20分別繪制滲水系數(shù)分布的等高線圖，見圖8、圖9 (S 1 、S 2、S 3分別為距中央分隔帶0.8 m、3.0 m、5.5 m 處)，由圖可知:(1) 該標(biāo)段AC20 I滲水系數(shù)橫向分布不均，超車道滲水情況嚴(yán)重，靠近中央分隔帶 附近的滲水難以排出，通車后由于車輛的進(jìn)一步壓實(shí)作用，滲入水可能會(huì)聚集于輪跡帶 處,易引發(fā)路面水損害。 該標(biāo)段Supe

21、rpave20的滲水系數(shù)分布均勻，大多在40 ml/min以下，靠近中分帶 處有3個(gè)點(diǎn)超過40ml/min,占總點(diǎn)數(shù)的6.7%。四.結(jié)語(1) 現(xiàn)場空隙率和滲水系數(shù)存在相關(guān)關(guān)系，但每條路的相關(guān)系數(shù)差異較大。綜合回歸分析 和統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，建議A K13A、AC20 I滲水系數(shù)的控制指標(biāo)宜為40ml/min。(2) XX某標(biāo)段數(shù)據(jù)說明當(dāng)A K13A的空隙率超過6.7%時(shí),滲水系數(shù)迅速增加。XX某標(biāo)段 的Superpave20測試結(jié)果說明，當(dāng)空隙率達(dá)于6%寸，滲水系數(shù)會(huì)迅速增加。說明不同的 混合料應(yīng)有不同的壓實(shí)度要求，建議A K13A的現(xiàn)場空隙率控制在3%-7%, Superpave20 的現(xiàn)場空

22、隙率控制在3%- 6%(3) AC20 I 的構(gòu)造深度小 , 滲水系數(shù)與構(gòu)造深度關(guān)系不明顯 ； Superpave20 的構(gòu)造 深度大,滲水系數(shù)與構(gòu)造深度關(guān)系明顯 ,隨著構(gòu)造深度的增加 ,滲水系數(shù)也在增大。(4) 總體上滲水系數(shù)隨層厚的增加而減小 , 說明增加厚層路面更容易壓實(shí) , 滲水更少 , 但 滲水系數(shù)與層厚間的相關(guān)系數(shù)不高。(5) 對XX某標(biāo)進(jìn)展的滲水試驗(yàn)說明，該標(biāo)段滲水系數(shù)橫向分布不均，超車道滲水情況嚴(yán)重 靠近中央分隔帶附近的滲水系數(shù)過大 , 此處滲水需流經(jīng)全幅路面方能排出路面之外 , 極 可能會(huì)導(dǎo)致路面水損害 , 因此應(yīng)加強(qiáng)靠近中央分隔帶局部路面的壓實(shí)。(6) 建議施工中能將滲水試驗(yàn)作為質(zhì)量檢測指標(biāo) , 對各種路面構(gòu)造滲水系數(shù)的控制 指標(biāo), 可在進(jìn)一步試驗(yàn)的根底上確定。參考文獻(xiàn)：1 沙慶林.瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防 M .: 人民交通, 2001.2 JTJ 059 2 95,公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程 S .3 CooleyL A. Permeability of Superpave mixtures: evaluat