开级配沥青磨耗层路面施工技术研究

开级配沥青磨耗层路面施工技术研究

吕男

河南省第一公路工程有限公司，郑州 450000

摘要：为研究开级配沥青磨耗层路面施工技术，提高路面性能，首先对开级配沥青磨耗层结构特点进行分析，结合实际工程在原材料优选和矿料级配设计基础上，通过室内试验对混合料高温性能和水稳定性加以验证，提出了针对开级配沥青磨耗层的施工技术控制要点，研究结果表明：开级配沥青磨耗层表面抗滑系数明显高于密级配混合料，且行车速度越高效果越显著，开级配沥青混合料高温性能和水稳定性满足规范要求。

关键词：开级配;沥青磨耗层;路面施工;

开级配沥青磨耗层是具有连通孔隙的开级配沥青混合料，它能使路表水经由结构层所连通的孔隙快速排出，显著提升沥青路面抗滑防水性能，还具有降噪、防炫光、提升行车安全等技术优势。由于开级配沥青磨耗层的孔隙率大、沥青用量少，结构强度、材料耐久性及车辙动稳定度不高，考虑到我国公路超载超限车辆众多的情况，如果沿用国外开级配沥青磨耗层混合料配合比几乎无法满足我国公路运营的实际情况，因此必须重新设计、改进混合料配合比。

1 开级配沥青磨耗层特点

开级配沥青磨耗层路面由于采用了开级配的矿料设计方法，可以快速有效地吸收路面积水，同时具有吸收噪音的功能，大幅提高了沥青路面行车舒适性和安全性。以下对开级配沥青磨耗层特点进行分析。

1.1 防眩光和减小水雾

由于开级配沥青磨耗层路面可以快速吸收路面雨水，因此在雨天可以大幅减少水雾产生，减少轮胎出现打滑的概率，避免发生重大交通事故。此外，一般的密级配沥青混合料由于路表面较光滑平整，加之路面积水作用，极易产生镜面效果，夜晚行车时车灯照射在路表面会产生眩目作用，严重影响了对向行车驾驶员的视线，而使用开级配的沥青混合料设计，不仅可以有效减少车灯带来的眩光，还能间接提高驾驶员视线，进而避免发生交通事故。

1.2 降噪作用

利用开级配沥青磨耗层路面空隙大的特点，可以快速吸收轮胎与路面摩擦作用产生的噪声，通常高速公路经过居民区需要在旁边布设隔音屏障，而开级配沥青磨耗层可有效降低路面行车噪音，在一定程度上间接节省了大量施工成本。

1.3 防水漂

通常连续密级配的沥青路面遇到雨天极易在路表面形成一层连续水膜，水膜会降低车辆轮胎与路面接触作用，同时车辆在高速行驶状态下也会产生水漂和打滑现象。工程实践证明，采用开级配磨耗层沥青路面会显著提高防水膜能力。这是因为在长时间降雨下，路面排水困难而出现大量积水，开级配沥青磨耗层内部受到水分挤压作用而出现饱和，此时内部孔洞在车辆荷载作用下会抵消水分挤压作用，达到平衡状态，因此当遇到长时间大范围降雨天气时，开级配沥青磨耗层路面结构可有效防止水漂产生。

1.4 改善路面可见度

研究显示，开级配沥青磨耗层路面结构可明显提高路面标识的可见度，尤其在雨天和雾天行车，可有效提高行车安全性。

1.5 提高路面抗滑性

开级配沥青磨耗层路面可大幅提高路面抗滑性能，尤其是路面湿滑时，相较于其他沥青混合料结构，具有更高的抗滑性能和路用性能。试验表明^[1]，当车速为50km/h时，采用开级配沥青混合料的抗滑系数比密级配沥青混合料大6左右，而当车速达到65km/h时，密级配沥青混合料的抗滑系数下降明显，但开级配沥青混合料抗滑系数几乎保持不变。针对砾石和白云石两种不同集料组成的沥青混合料，砾石的抗滑系数明显要高于白云石，可能是由于砾石表面纹理更粗糙，因此工程中推荐采用砾石组成的开级配沥青混合料进行施工。

2 工程实例

2.1 工程概况

某高速公路项目工程为沥青混凝土路面结构，全长38.95km，按照国家高标准公路标准进行设计施工，设计时速为每小时120km。根据项目所处地段气候状态分析，发现该地区一年降雨量较多，年降雨总量达到3 100亿m³，年平均降雨量1 463.7mm，且降雨持续时间长。为避免路面出现水雾和水漂现象，提高雨天行车安全系数，项目研究决定采用开级配沥青磨耗层进行路面施工，通过室内试验对原材料及混合料各项性能加以验证，以保证该项目施工质量达标。

2.2 原材料

2.2.1 集料

相比于一般的沥青混合料，开级配沥青磨耗层的矿料占比明显更大，最多高达70%，而矿料纹理指数、磨耗值、磨光值、压碎值等技术指标将直接影响开级配沥青混合料路用性能。为此，本项目优先选择表面干燥洁净，纹理复杂、无风化的石灰岩作为矿料组成部分。

2.2.2 沥青

考虑到开级配沥青磨耗层内部会含有较多水分，同时在外界温度、氧气综合作用下会使沥青发生老化，进而会导致沥青膜与集料之间产生剥落，直接影响沥青路面耐久性。为此，本文选择采用黏度较高的SBS改性沥青作为黏结材料。

2.2.3 纤维

由于开级配沥青磨耗层中粗集料占比较多，细集料含量较少，为避免沥青胶浆产生自流动现象，需要在混合料中添加一定掺量的纤维以提高整体稳定性，本项目选择木质纤维为主要稳定剂。

2.3 级配设计

由于磨耗层结构应用于沥青路面上面层中，本项目选用OGFC-13型矿料级配设计。

2.4 路用性能分析

为分析设计级配是否能满足沥青磨耗层路用性能要求，本文按上述级配设计结果对混合料进行高温车辙试验和浸水马歇尔试验，验证开级配沥青混合料的路用性能是否达到设计要求。

2.4.1 高温性能

本文采用车辙试验对开级配沥青混合料的高温性能进行测试，试验结果见表1。

表1 开级配沥青混合料车辙试验结果

由表1分析可知，开级配沥青混合料三次车辙试验的总变形率均值为5.50%，动稳定度都大于3 000次/mm，满足沥青路面设计规范要求。

2.4.2 水稳定性

规范上采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价沥青混合料水稳定性，其中浸水马歇尔试验分为标准浸水时间48h和非标准浸水时间0.5h，根据浸水和未浸水下的沥青混合料稳定度测试结果计算残留稳定度，而冻融劈裂试验是测试极端条件下沥青混合料的低温性能。试验结果见表2。

表2 开级配沥青混合料浸水马歇尔试验结果

2.5 施工质量控制

开级配沥青混合料拌和过程中需要对拌和温度、出场温度加以控制，其中SBS改性沥青加热温度在170～180℃之间，集料加热温度在170℃左右，沥青混合料出场温度控制在160℃以上。此外，为防止混合料在运输途中发生离析，贮存温度不低于100℃。

由于开级配沥青混合料温度降低速度快于一般沥青混合料，因此到现场的沥青混合料温度不能低于100℃，同时还应保证摊铺作业时的温度不低于160℃。考虑到施工设备、环境温度影响，要求摊铺作业速度控制在2～3m/min。

碾压过程中，在初压阶段混合料温度控制在145～160℃之间，复压阶段控制在135～150℃，终压阶段控制在60～70℃。

3 结语

本文对开级配沥青磨耗层结构特点进行分析，结合工程实际对原材料和级配进行优选和设计，并通过室内试验对开级配沥青混合料路用性能加以验证，提出了施工质量控制指标。研究结果表明，开级配沥青磨耗层具有较好的抗滑性能、高温性能和水稳定性，满足规范提出的沥青路面施工技术要求，实用性和可行性较强。

参考文献

[1]顾永标.开级配抗滑磨耗层沥青路面施工工艺[J].中国公路,2021,(14):104-105.