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、路面現場空隙率、構造層厚度及路面外表構造深度有關。測試結果 統計分析說明一樣空隙率下 ,粗級配的混合料更易滲水 ;一樣級配下 , 路面現場空隙率越 大,外表構造深度越大 ,路面越易滲水 ; 路面滲水系數隨路面厚度的增加而減少 ;建議瀝 青路面滲水系數應作為高速公路施工中一項質量控制指標 , 并初步提出控制標準的建議 值。關鍵詞:道路工程;瀝青路面;滲水;混合料類型 ;現場空隙率 ;構造深度;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隨著社會經濟的開展，中國高速公路的建立進入了一個頂峰期。 在建立過程中，道路 工作者們積極總結成功經歷，應用先進研究成果，使中國高速公路建立質量不斷提高。然 而,在此過程中中國高速公路也出現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，主要表現為在通車后的第一個雨季， 瀝青路面出現不同程度的車轍、外表松散、坑洞等損壞。這種現象在南方多雨地區尤其 明顯，并

5、造成一定經濟損失和社會影響。因而，進展瀝青路面的滲水試驗，研究影響瀝青 路面滲水性能的各項因素，制定適宜的控制標準，改善施工控制手段，為解決水損壞問題 保證瀝青路面質量，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展了滲水試驗，并在試驗點或附近現場取芯，旨在對瀝 青路面滲水性能的影響因素、控制標準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識到了瀝青路面水損壞的危害性，但具體到對瀝青路面滲 水性能進展檢測與評價，并制定相應的瀝青路面滲水控制指標的工作并沒有得到足夠重 視。中國"公路路基路面現場測試規程"中

6、雖列入了瀝青路面滲水系數的檢測方法，但滲 水系數只作為反映路面瀝青混合料級配組成的一個間接指標，并沒有作為瀝青路面質量 檢驗評價標準列入施工技術標準或驗收標準中，因而,這項檢測在一定程度上并沒有得 到執行。1. 測試儀器國外興旺國家高速公路網已建成多年，但對瀝青路面滲水的研究仍在進展中。美國 瀝青技術協會（NCAT）比擬了四種現場瀝青路面滲水測試儀器,重點考察儀器測試結果的 準確性、可重復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計算 公式為k型ln魚Ath2式中：k為滲透系數；a為水管截面積；L為試件高度，現場測試時假設為測試層厚度； A為試件截面面積，現場測試時假設為滲水儀

7、內水與路面的接觸面積 ；t為滲水時間; hl為測試開場時水頭高度；h2為測試完畢時水頭高度。中國瀝青路面滲水儀在參考了日本同類儀器構造的根底上 ,形成測試規程中的形式 , 滲 水系數定義為瀝青層一定面積在單位時間內滲水量。 相對于 NCAT 的試驗儀器及計算方 法, 中國瀝青路面滲水系數物理意義更加明確 , 測試方法簡單。本次研究即采用中國 "公 路路基路面現場測試規程 " 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、壓實度缺乏等有關46 ,本次研究在測試瀝青路面滲水系數的同時也測定這些指標。 為了使測試的滲水系數更好地代 表瀝青路

8、面的實際性能 , 本次研究采用了如下測點選擇方法。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 , 選擇了同一構造層 , 一樣集料 最大公稱粒徑 , 不同級配的路段。(2) 考慮厚度對瀝青路面滲水性能的影響 , 選擇同一構造層 , 同一級配 , 不同厚度的 路段 , 同時研究集料最大公稱粒徑與厚度的匹配關系。(3) 考慮壓實度對瀝青路面滲水性能的影響 , 選擇同一構造層 , 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據 , 或在滲水系數測定后在檢測 點處取芯測定。(4) 考慮構造深度對瀝青路面滲水性能的影響 , 選擇同一構造層 , 不同路面

9、構造深度 的路段。路面構造深度采用鋪砂法測定。2.2 測點選擇在攤鋪機后面測三條線 ,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附近 20 cm處進展滲水情況測試，測點處的 密度、空隙率、厚度等指標以芯樣點代替。二. 影響瀝青路面滲水系數的因素1. 現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展了滲水試驗 , 并在試驗點現場取芯 , 比照 現場空隙率與滲水系數的關系。上面層混合料類型有 A K13A及SM A-13。通過回歸分析說明 : 現場空隙率和滲水系數存在相關關系 (圖 1 、圖 2) , 一般隨

10、路 面現場空隙率的增加 , 路面滲水系數呈增大趨勢 , 但每條路的相關系數不同 , 且差異較大。A K13A相關關系最好的是XX某標段,回歸系數到達0.84,但三條高速公路A K13A測 點匯總到一起時,滲水系數與現場空隙率的相關系數只有 0.35左右。相關度比擬低的主 要原因是在路面現場空隙率在 8%以上時,滲水系數急劇增加，超過了模擬方程m I AK13A妙木系數與空隙率的關系優選-上怖繪人1二禹濃朋試藐數撕刃總"尸0G2,3嚴山/f-Q,J40I uuuMQO6004UU空圖2三條贏速公路AK1恥移術毎數幻空BB率的關系0的增長速度；同時，在現場空隙率比擬小的一些點出現了滲水系

11、數比擬大的現象 ，可能是 這些點所處路面內空隙雖小，卻相互連通，導致路面滲水較大。由此也可看出，僅僅控制 路面現場空隙率不能保證瀝青路面不出現水分的大量滲入聚集。從XX某標段的關系圖（圖1）可以看出，當A K13A的空隙率超過6 1 7%時，滲水系數迅 速增加,轉折點的滲水系數為50ml/min,因此在以滲水系數作為控制指標時，應考慮控制 在50ml/min以內。假設僅考慮路面現場空隙率作為控制指標時 ，對于A K13A而言,應 要求其不得高于7%表1統計了三條高速公路上面層A K13A的滲水試驗數據。在滿足上面層現場空隙 率要求的情況，有43.2%的點滲水系數大于20 ml/min,有21.

12、6%的點滲水系數大于40 ml/min。根據現有瀝青路面施工水平，并綜合回歸分析和統計分析的結果，建議瀝青上面 層滲水系數的控制指標宜為40ml/min。S t AK1JA J1WE#水乘數統訃1 jh 1 Pcmubilih nieffLicnt stuchik'! of AK13A滲水系數/n rti m 1訓足*件的點數比例旳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、的現場空懺率聽求為3H- 7%,«1 中魏計時去掉了空晾率大于1%的數捅本次研究對SMA-13面層滲水系數及壓實度的測試僅選擇了一個路段 ,由于該路段施工 質量控制較好，測試點皆不滲水，因而無法得到壓實度對 SMA路面滲水系數的影響關系 式。施工中可暫參考A K13A滲水系數的控制指標。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方法設計的混合料Superpave20。中面層AC20 I的數據分析同樣說明（圖3）,隨著空隙率的增大,滲水系 數也增大，兩者間存在關系。但幾條路的相關系數均較小 ，如XX某標的相關系數只有 0.297。原因可能是因為所測

14、試路段中面層壓實較好,現場空隙率根本在 4%7%以內,范圍較窄，相對應的路面滲水系數也比擬小，數據集中，無法找到適宜的模擬方程。EE二111-沾諺整坯C20i水系數與空統率的關董表2統計了幾條高速公路中面層的滲水試驗數據。在滿足中面層現場空隙率要求的情況有28.7%的點滲水系數大于20 ml/min,有23 .4%的點滲水系數大于40 ml/min。從統計分析的結果來看，建議中面層采用滲水系數作控制指標時，控制值宜為40ml/min 。4血嚴砂化20滲朮系數與空隙率的關票.sd -an那探祐娜2 AC20 !中面層滲水系數統計I'ah 2 Permt'ahilin ciieff

15、 k jemit«f A(淨農慕數?4n min，1需足條件的曲數比WL飆> 2027巫72> 402223,40> 6()19” 15> 801212.77> 10092 57a 20044.2694100%XX某標 Superpave20的滲水系數與現場壓實度之間的關系如圖 4所示?？梢钥闯?當Superpave20的現場空隙率大于6%寸,滲水系數增加較快，因此對Superpave20的壓 實度要求應適當提高，現場的空隙率宜控制在3%-6%1.3下面層對XX某標Superpave25下面層進展了滲水試驗（圖5）。該段Superpave路面壓實度較 好

16、,空隙率小于6%寸根本不滲水。路面滲水系數與現場空隙率間的相關系數為 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場空隙率有一定的相關關系?，F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，出現較大滲水系數的現場 空隙率也不一樣。按傳統設計方法設計的A K13A及AC20 I級配,路面現場空隙率小于7%寸，路面根本不滲水；對于按 Superpave方法設計的走禁區下邊的Superpave20及Superpave25級配，路面現場空隙率大于6

17、%寸,路面滲水系數急劇增加。本研究在測試路面滲水系數過程中發現一個有趣的現象，對于某測試點，假設根本不滲水,那么其滲水系數一般小于 40ml/min,假設出現滲水現象，那么其滲水系數一般在100 ml/min以上，處于40100ml/min之間的數據比擬少。同時，根據以上的三條路滲水系 數的統計情況，建議A K13A、AC20I滲水系數的控制指標宜為 40 ml/min。由SMA13、 Superpave20及Superpave25數據較少,暫考慮采用同樣的標準。2. 構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的同時 測試了測點附近路面的構造深度。研究中以路面外

18、表構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與構造深度的關系 進展討論。實測中測點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某標中面層的測試結果。構造薛度rmin=_目蚯聯倍理圖右AC20l水系數與構進深度的天系& Pcancabilitv ix)clTi:icnt vs surface stntcitine 4f ACI0X11.50.51.0構直深度mm啟二s«臟崇*圖7 Sitpcrpv-cO濰水系數與構迪探度的關系分析說明,AC20 I的構造深度比擬小，平均值為0.51 mm ,且變

19、異性不大。圖6中滲水系數與構造深度間的關系不明顯，相關系數較小。然而,圖中明顯顯示出從路面中心至中 分帶,路面滲水系數呈迅速增加趨勢。中央分隔帶附近滲水情況嚴重，應予以特別關注。因為中分帶局部滲入的水分要流經整個橫斷面才能排出，假設路面中部壓實較密，那么水分就會滯留在路面內，在行車作用下，可能會導致路面水損害，因而施工中應特別加強 對靠近中分帶處路面的壓實控制。Superpave20比AC20I的構造深度大,平均值為0.69 mm。如圖7所示,滲水系數與構 造深度關系明顯，隨著構造深度的增加，滲水系數也在增大；隨著從路面中心向中分帶靠 近,路面滲水系數也呈增加趨勢,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，總體上滲水系數隨層厚的增加而減小，說 明增加厚層路面更容易壓實，滲水更少。但由于路面厚度變異性較小，數據比擬集中，滲 水系數與層厚間的相關系數并不高。滲水系數的分布對XX某標的AC20 I、Superpave20分別繪制滲水系數分布的等高線圖，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) 該標段AC20 I滲水系數橫向分布不均，超車道滲水情況嚴重，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一步壓實作用，滲入水可能會聚集于輪跡帶 處,易引發路面水損害。 該標段Supe

21、rpave20的滲水系數分布均勻，大多在40 ml/min以下，靠近中分帶 處有3個點超過40ml/min,占總點數的6.7%。四.結語(1) 現場空隙率和滲水系數存在相關關系，但每條路的相關系數差異較大。綜合回歸分析 和統計分析的結果，建議A K13A、AC20 I滲水系數的控制指標宜為40ml/min。(2) XX某標段數據說明當A K13A的空隙率超過6.7%時,滲水系數迅速增加。XX某標段 的Superpave20測試結果說明，當空隙率達于6%寸，滲水系數會迅速增加。說明不同的 混合料應有不同的壓實度要求，建議A K13A的現場空隙率控制在3%-7%, Superpave20 的現場空

22、隙率控制在3%- 6%(3) AC20 I 的構造深度小 , 滲水系數與構造深度關系不明顯 ； Superpave20 的構造 深度大,滲水系數與構造深度關系明顯 ,隨著構造深度的增加 ,滲水系數也在增大。(4) 總體上滲水系數隨層厚的增加而減小 , 說明增加厚層路面更容易壓實 , 滲水更少 , 但 滲水系數與層厚間的相關系數不高。(5) 對XX某標進展的滲水試驗說明，該標段滲水系數橫向分布不均，超車道滲水情況嚴重 靠近中央分隔帶附近的滲水系數過大 , 此處滲水需流經全幅路面方能排出路面之外 , 極 可能會導致路面水損害 , 因此應加強靠近中央分隔帶局部路面的壓實。(6) 建議施工中能將滲水試驗作為質量檢測指標 , 對各種路面構造滲水系數的控制 指標, 可在進一步試驗的根底上確定。參考文獻：1 沙慶林.瀝青路面早期破壞現象及預防 M .: 人民交通, 2001.2 JTJ 059 2 95,公路路基路面現場測試規程 S .3 CooleyL A. Permeability of Superpave mixtures: evaluat