抗裂渗水分流层是一种道路新型材料下面层, 主要由SBS改性沥青、聚丙烯腈纤维、木质纤维、填料、细集料、粗集料组合而成的沥青混合料, 在成都市生态海绵城市道路中首次尝试。成都市天府新区宁波路东段二期 (原兴隆34路) 项目主线段将多孔排水混凝土基层与排水沥青面层结合打造生态海绵城市道路, 但从刚性与柔性结构层的2个结构层特性考虑, 防止多孔排水混凝土基层的开裂和渗水分流问题, 同时为使其有效地衔接结合, 2个结构层之间设置PAC-5抗裂渗水分流层, 从而延长路面结构的使用寿命。

成都市天府新区宁波路东段二期 (原兴隆34路) 项目根据成都市规建局的规划, 项目主线XLK4+170—XLK4+826.5段两幅路建成双层式排水性半透水车行道+生态绿化带+透水人行步道, 整体建成全新理念的生态海绵城市道路 (见图1) 。海绵化车行道路面结构自下而上为:改性乳化沥青超前预养护层+细粒式排水沥青混合料PAC-10 (3.5cm) +粗粒式排水沥青混合料PAC-25 (6.5cm) +抗裂渗水分流层 (1cm) +多孔排水混凝土 (30cm) +橡胶沥青封层 (1cm) +水泥稳定碎石 (30cm) 。PAC-5抗裂渗水分流层设置在多孔排水混凝土和粗粒式排水沥青混合料PAC-25之间, 使2个结构层有效结合。

如何避免粗粒式排水沥青混合料PAC-25离析堵塞多孔排水混凝土空隙问题;如何使抗裂渗水分流层有效衔接多孔排水混凝土基层与粗粒式排水沥青混合料PAC-25中面层;如何利用自身的柔性性能保证多孔排水混凝土基层不开裂及自身开裂;掺加多少量纤维能兼顾渗水和分流作用。这4个问题是保证海绵化道路抗裂分流层施工成功的首要问题。

为满足混合料析漏损失、马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度、低温最大弯拉应变、渗水系数等性能指标, 初选3组不同粗细的矿料级配和10.0%, 10.5%, 11.0%, 11.5%, 12.0%5组油石比进行目标配合比试验。

试配原材料为: (1) 沥青:采用四川宝利生产的SBS改性沥青; (2) 纤维:采用北京科路泰聚丙稀腈纤维和北京天成肯特莱木质素纤维; (3) 填料:采用成都金世添华建筑材料有限公司生产石灰岩矿粉; (4) 细集料:采用洪雅县弘远矿业有限公司生产的0~2.36mm玄武岩机制砂; (5) 粗集料:采用洪雅县弘远矿业有限公司生产的2.36~4.75mm玄武岩粗集料。

考虑PAC-5 (1cm) 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B级配作为本次目标配合比设计验证体积指标和路用性能优化方案, 如表1所示。

正式拌制摊铺前, 应对确定混合料的目标配合比进行拌和试拌, 通过试验段的数据对生产配合比验证和改进, 同时确定压实机械组合方式和压实遍数以及摊铺系数, 满足设计技术各项指标后大面积施工。根据级配和最佳油石比验证混合料析漏损失、马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度、低温最大弯拉应变、渗水系数等性能, 检测结果如表2所示。

多孔排水混凝土至少养护14d, 标养试块养护28d, 经具有资质的检测单位检测合格后方可进行下道工序。进行下道工序前, 施工班组必须对多孔排水混凝土基层喷砂打磨, 清除浮浆、浮尘, 采用高压水枪进行冲洗干净后覆盖, 以防灰尘或其他污染物降低基层孔隙率。

多孔排水混凝土干净干燥后, 在抗裂渗水分流层作业前采用沥青洒布车洒布SBS改性PCR乳化沥青, 洒布量为0.1~0.15kg/m², 以增加层间黏接强度。为避免黏层油喷洒到路缘石, 沥青洒布车设置遮挡板, 连续均匀前进。

海绵化城市道路抗裂渗水分流层采取拌合站集中拌合。拌合设备采用沥青拌合设备进行拌合, 采用电子计量。拌合生产过程中, 必须严格按照施工配合比进行投料, 严格控制投料质量、顺序及拌合时间。

混凝土采用自卸车运输。运输车辆装运混凝土前, 清理干净装料箱斗, 保证无杂物等。混凝土应保证在初凝前运输至现场并摊铺完成。运输车应采用篷布进行全面覆盖, 防止在运输过程遗洒。

施工摊铺前, 根据天气、道路状况和运距情况, 保证现场运输车辆能连续供应, 正常摊铺后保持2辆车等待卸料, 从而保证摊铺机匀速前进。运输过程采取保温措施, 运送到摊铺现场的混合料≥175℃, 由专人负责混合料出厂温度的检测工作, 对不符合出厂温度要求的混合料作废料处理。

运输车辆进入摊铺区时, 在车轮上喷涂隔离剂, 防止运输车轮胎对黏层的污染。选用福格勒摊铺机 (型号S2100-2、规格09190138) , 受料前在料斗内涂刷防黏结剂并在施工中经常将两侧收拢。施工前提前0.5h预热摊铺机熨平板, 使其温度≥100℃, 铺筑过程中, 调整校核熨平板的振捣或夯锤压实装置的振动频率和振幅。调整摊铺机速度 (控制在1.5~3.0 m/min) , 摊铺机应缓慢、均匀、连续不间断进行。排水沥青混合料摊铺温度≥170℃, 摊铺过程中随时检查摊铺厚度、平整度及横向坡度。

离路缘石内边缘净距20cm的渗沟宽度内严禁摊铺抗裂渗水分流层, 为保证面层材料渗水的限流、确保必要的横向, 排水流向设置直径15cm软式透水管的级配碎石渗沟。

采用沥青混合料摊铺机进行摊铺, 因铺筑厚度过薄厚度难以保证, 除了对多孔排水混凝土基层的高程、平整度、横向坡度等质量要求较高, 还对摊铺机操作手的要求很高, 测量人员密切跟踪摊铺过程中的厚度控制, 避免抗裂渗水分流层各项设计参数指数不达标。

抗裂渗水分流层厚1cm, 采用钢筒式压路机和轮胎压路机相结合的碾压方式。对于无法机器碾压的局部点位, 采取小型压路机碾压, 或采取人工修整、压实。碾压是排水沥青路面至关重要的环节, 压实过程中, 初压温度≥160℃, 复压紧接初压进行, 复压温度≥130℃, 终压温度≥90℃。通过试验段确定压实机械组合和压实遍数如表3所示。

初压、终压过程中利用3m靠尺对路面平整度进行实测, 并对道路横向坡度通过塞尺进行实测, 保证各项数据满足设计要求。

抗裂渗水分流层集料拌合、集料运输、集料摊铺对温度要求极高。设置专人记录温度, 对拌合站出厂温度, 进现场温度, 摊铺温度, 初压, 复压, 终压温度进行记录统计, 确保每道工序合格。

施工完毕后进行现场渗水试验。及时请检测单位对理论相对密度、毛体积相对密度、空隙率、沥青混合料残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度、低温破坏应变、析漏损失、渗水系数等检测。

1) 为了防止沥青混合料与运输车厢板黏结, 运料前将运输车厢清理干净, 车厢侧板和底板可涂隔离剂。但要注意不得有余液积聚在车厢底部, 否则不予装料, 由专人负责检查。

2) 运料车辆做好混合料的防护工作, 装料严禁超载, 车顶用帆布或油布严密覆盖, 以免遮盖不严而导致降温过快、雨淋和污染环境。运输过程中宜中速行驶, 确保交通安全, 尽量避免急刹车, 以减少混合料离析。

3) 由专人负责混合料出厂温度的检测工作, 对不符合出厂温度要求的混合料作废料处理。对未经压实即遭雨淋的沥青混合料, 全部清除, 更换新料铺设。

4) 品质管理 施工过程时应严格进行跟踪测量, 控制摊铺高程和平整度、横向坡度。严抓原材料质量关、严格控制监督配合比, 由于沥青混合料断级配、粗料多, 温度散失快, 容易产生细集料离析和温度离析, 密切关注摊铺过程的连续性、均匀稳定性、减少离析和接缝等环节, 同时减少不必要的人工修补。

5) 成品保护 由于工程所处位置的空气粉尘较多, 承重透水混凝土孔隙率大和抗裂渗水分流层的特殊性, 对成品保护的要求非常高, 每道工序完成后及时覆盖保护, 并设置栏杆禁止人员入内踩踏。

6) 开放交通 路面应待摊铺层完全自然冷却、混合料的表面温度<50℃后方可开放交通。道路结构未施工完尽量不开放交通, 确实有需要必须做好保护措施。

通过抗裂渗水分流层目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证3个阶段, 通过试验段施工确定的各种数据, 整理、分析、改进后进行大面积施工, 施工过程中严抓温度管理和品质管理, 施工后通过现场渗水试验和具有资质检测单位的检测验证, 实现了抗裂渗水分流层的渗水和分流作用。抗裂渗水分流层在国内道路上很少应用, 工程实例为抗裂渗水分流层的配合比、施工工艺和成型质量保证提供参考。