SMA路面渗水性能试验研究与评价分析

吕敏敏

深圳市建安（集团）股份有限公司广东深圳518000

摘要：为了研究与评价SMA沥青路面的渗水性能，本文采用试验方法，分别利用大面积渗水仪和改进的渗水系数测试仪，对某案例工程公路SMA沥青路面渗水系数展开测试、分析。结果表明，沥青混合料类型、层厚、摊铺及碾压施工质量是影响公路SMA沥青路面渗水性能的主要因素。在施工时，应合理确定施工检测指标；要掺入Domix与改性沥青优化沥青混合料性能；还要适当开放交通，提高沥青路面压实度，增强沥青路面层防水性能。

关键词：SMA沥青；路面；渗水性能；试验；评价

前言：

SMA沥青路面也称“Stonemasticasphaltum”路面。由于我国SMA沥青路面施工技术趋于成熟，再加上SMA沥青路面具有良好的抗裂、抗车辙性能，耐久性强，因此全国各地都建了很多SMA沥青路面。在业内通常采用渗水系数表示SMA沥青路面的抗渗性，渗水系数（Cw）越小，SMA沥青路面抗渗性越强[1]。对此，基于这一原理，本文将采用试验对比研究方法，对某高速公路SMA沥青路面渗水性能及其影响因素展开试验评价。

1.渗水系数计算

在对SMA沥青路面的渗水性能测试时，通常有两种试验方法，一种是常水头试验，另一种是变水头试验。前者一般适用于强透水性材料的渗水系数测定中；而后者一般适用于若透水材料的渗水系数测定中。本工程主要按我国现行《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60-2008）中的相关技术要求进行变水头渗水试验，渗水系数计算公式如下：

式中：渗水系数（mL/min）——Cw；

第1次读数时的水体积（mL）——V1，一般为100mL；

第2次读数时的水体积（mL）——V2，一般为500mL；

第1次读数时的时间（s）——t1；

第2次读数时的时间（s）——t2；

对于沥青混合料而言，通常采用的SMA沥青路面渗水系数为10−3~10−6cm/s，只有少数渗水系数为10−2cm/s。与此同时，本工程在对SMA沥青路面渗水性能进行变水头渗水试验时，所采用的变水头渗透系数计算公式为：

式中：变水头渗透系数（cm/s）——K；

储水管横截面面积（cm2）——a；

试件高度（cm）——L；

试件横截面面积（cm2）——A；

试验时间（s）——t；

计时开始时的水头高度（cm）——h1；

计时结束时的水头高度（cm）——h2；

通常综上两种方法都可对本工程SMA沥青路面渗水系数进行计算。但渗水系数Cw与变水头渗透系数K并不等效，前者是体积流量，而后者揭示的是公路SMA沥青路面渗透性的本质特征。

2.参数设定

研究表明，SMA沥青路面渗水性能差异主要表现为沥青混合料之间的孔隙率差异。为了全面体现该公路工程现场施工时与实验室试验时的沥青混合料渗水性能差异，经测定，SMA-13沥青在添加SBS时的孔隙率、油石质量比和渗水系数分别为3.6%、6.2%及15.9mL•min−1；添加RMB时的孔隙率、油石质量比和渗水系数分别为3.4%、6.4%及13.59mL•min−1；添加RMB+和Domix时的孔隙率、油石质量比和渗水系数分别为3.3%、6.4%和11.28mL•min−1。而SMA-16沥青在添加SBS时的孔隙率、油石质量比和渗水系数分别为4.1%、5.6%和30.45mL•min−1；添加RMB+和Domix时的孔隙率、油石质量比和渗水系数分别为3.8%、6.3%和30.02mL•min−1。

3.实例分析

3.1试验概况

本次试验以长度为7.6m的某高速公路路段为研究对象，按原设计方案，本高速公路路段由不同沥青混合材料组成。主要通过现场与实验室试验相结合的方式进行测试分析。

3.2方案设计

分别在本高速公路超车道中心线附近和行车道设置试验数据监测点，每个试验段设10-20个数据监测点，每个数据监测点的实际间距约为90m。为了获取客观、完整数据资料，本试验反复循环测试，随机选取部分数据展开统计学分析。

3.3试验结果

分析发现，渗水系数K和Cw之间具有良好的线性关系，关联系数分别为0.980和0.997。按《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60-2008）相关技术要求，高速公路SMA沥青路面在配合比设计阶段和施工检测阶段的渗水系数分别应≤80ml/min和200ml/min。本工程经现场试验测定，最终结果显示：SMA-13沥青材料的渗水系数总体上要＜SMA-16。

为了进一步找到影响两种SMA沥青材料渗水性能的因素，试验中还采用模拟试验技术装置于实验室展开渗水试验。通过对比，试验所得结果分别为50.87ml/min、43.20ml/min、16.88ml/min和14.17ml/min。

3.4影响因素

基于上述试验结果，在粒径相同的SMA沥青混合料中添加成分不同的抗车辙剂和沥青，结果显示，不同路面渗水性能由低至高排序为：[RMB、Domix，SMA-16（试验段）]＜[RMB、Domix，SMA-16（连接线）]＜[SBS，SMA-16]。试验阶段通过对不同粒径混合料对比，结果显示，[RMB、Domix、SMA-13]、[RMB、Domix、SMA-16]的渗水系数均值分别为14.77ml/min和23.01ml/min；而[SBS，SMA-13]和[SBS，SMA-16]的渗水系数均值分别为33.41ml/min和35.27ml/min，可以看出SMA-16混合料的渗水系数要明显＞SMA-13。

此外，通过室内和室外现场试验两种试验结果对比，发现超车道渗水系数＜行车道渗水系数＜硬路肩渗水系数。由此表明，影响本高速公路SMA沥青路面渗水性能高低的因素主要包括“沥青混合料类型”、“沥青混合料层厚”和“沥青材料摊铺及碾压施工质量”。摊铺和碾压施工时，高速公路边缘部分的SMA沥青孔隙率与渗水性能之间呈正相关，且超车道渗水系数要＞行车道渗水系数，硬路肩渗水系数要＞超车道渗水系数。

3.5试验评价及建议

经分析可知，SMA沥青混合料类型、高速公路路面厚度和施工技术质量等因素都会对SMA沥青路面总体渗水性能产生影响。因此，在施工时，为了增强高速公路SMA沥青路面的渗水性能，要合理确定施工检测指标（SMA-13渗水系数应＜80ml/min；SMA-16＜100ml/min；检测合格率=90%为宜）；掺入Domix与改性沥青优化沥青混合料性能；适当开放交通，提高沥青路面压实度，增强沥青路面层防水性能。

4.结语

研究表明，鉴于高速公路SMA沥青路面在施工时会受混合料粒径、混合料类型、路面厚度及施工质量几大因素影响[2]。因此，会使路面渗水性能存在很大差异，本文分别采用室内和室外两种试验方法对相关试验参数进行对比分析，最终结果显示，SMA-16混合料的渗水系数要明显＞SMA-13；超车道渗水系数＜行车道渗水系数＜硬路肩渗水系数。因此，结合这一测定结果，可对高速公路施工中的材料和沥青混合料类型、施工技术参数等技术指标进行质量控制，通过提高施工质量，提升公路路面的结构耐久性与行车舒适性及安全性。

参考文献：

[1]杨彦海，张群，纪文强.SMA路面就地热再生技术试验研究及性能评价[J].中外公路，2016，36（04）：109-113.

[2]王鑫.SMA路面就地热再生技术路用性能试验与工程应用评价[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2015，17（04）：14-17.