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摘 要
对密集配沥青混合料路面、SMA沥青混合料路面、透水沥青混凝土路面3种类型路面渗水系数试验方法和结果进行了分析，得出规范中采用的路面渗水仪对密集配沥青混合料路面、SMA沥青混合料路面的渗水系数检测是适用的，对透水沥青混凝土路面是不适用的。通过对原路面渗水仪进行改造，延长了试验过程时间，并通过对比试验验证了改造后的路面渗水仪试验数据的可靠性。
关键词
透水沥青路面 | 渗水系数 | 试验方法 | 渗水仪
1、现行规范中沥青路面渗水系数试验方法
目前，沥青混凝土路面渗水系数的现场检测方法采用JTGE60-2008《公路路基路面现场测试规程》[1]中T0971-2008沥青路面渗水系数测试方法。室内沥青混合料渗水系数的检测方法采用JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[2]中T0730-2011沥青混合料渗水试验方法。2种检测方法试验原理、试验步骤、仪器设备均相同。
沥青混合料渗水系数试验方法采用路面渗水仪(见图1)，其主要构造上部是一个标有体积刻度的有机玻璃量筒，通过细管与底座相通并带有阀门，量筒直径、细管直径、底座内外直径规范中都有明确要求。试验时，底座与路面之间利用密封材料密封，防止水从底座部位漏出。
渗水系数试验方法是记录水面从100mL刻度线下降到500mL刻度线所用时间，通过量筒中渗入路面水量与时间的关系计算渗水系数，最终换算成1min内通过路面渗水仪底面渗水面积的水量，单位为mL/min。
其计算公式为：
试验开始时，试验人员目测水面刻度、打开水阀开关同步启动秒表计时；试验结束时，试验人员目测水面刻度、关闭水阀开关同步停止秒表计时。实际操作中，由于人的手、眼需要反应时间，开、关水阀与启、停秒表2种操作之间会有1s左右的计时误差且难以避免。
2、规范中的路面渗水仪对渗水系数的影响
对于密集配沥青混合料，沥青路面渗水系数需满足JTGF80/1-2017《公路工程质量检验评定标准第1册土建工程》中≤200mL/min的要求[3]，依据渗水系数计算公式反推可知，水面从100mL刻度线下降到500mL刻度线所用时间≥120s。对于SMA沥青混合料，沥青路面渗水系数需满足标准JTGF80/1-2017中≤120mL/min的要求，依据渗水系数计算公式反推可知，水面从100mL刻度线下降到500mL刻度线所用时间≥200s。对于透水沥青混凝土路面，CJJ/T190-2012《透水沥青路面技术规程》[4]中规定渗水系数需满足≥800mL/15s的要求，依据渗水系数计算公式反推可知，水面从100mL刻度线下降到500mL刻度线所用时间≤7.5s。
不同类型沥青混合料的渗水试验见表1。
从表1可以看出，使用路面渗水仪对密集配沥青混合料路面、SMA沥青混合料路面检测时，1s计时误差对渗水系数计算值影响很小，因此该检测方法是有
效、可行的。
但使用规范中路面渗水仪对透水沥青混凝土路面检测时，渗水系数整个试验操作过程仅有不足7.5s的时间，而试验人员的反应时间导致的1s左右的计时误差会对最终渗水系数计算值产生426.7mL/min的偏差，偏差过大。另外通过观察路面渗水仪构造可以看到，连通储水筒与路面之间的细管过水断面很小，遇到透水强的路面很可能会出现路面渗水速度大于水通过细管流下速度，最后得到的计时时间只是水经细管的流下时间，并不是水渗入路面的时间。因此，采用规范中路面渗水仪对透水沥青混凝土路面检测是不准确、不科学的。
3、对原有路面渗水仪进行改造
原有路面渗水仪储水筒直径小、储水量较少，底部与路面接触面积大，所以水在极短时间内流光，试验过程极短。笔者对原有路面渗水仪进行了一些改造(见图2)：储水筒上部内径由50mm调整为150mm，储水筒高度与原路面渗水仪相同，筒壁上标尺刻度间距与原路面渗水仪相同，相同刻度尺高度对应的体积变为原来的V1/v=D²1/d²1=150²/50²=9倍。即1cm高度对应的水量为20mL×9=180mL。储水筒下部取消中间连通细管，改为直径80mm的圆筒并在接近底部的位置安装内径80mm的PVC球阀，整体高度与原渗水仪高度相同。储水筒底部向外水平连接1个外径220mm的金属底座，试验时金属底座上部放置配重块，下部用密封材料密封，防止水从底座与路面之间渗出。
使用改造后的路面渗水仪试验时，储水筒内液面下降高度与原路面渗水仪相同，保证了试验过程相同的水头差。液面从刻度尺100mL下降到500mL时，流出水的体积变为原来的9倍，与路面接触的透水面积变为原来的S/s=D²2/d²2=80²/150²=0.284倍。通过这2处改造可使液面从刻度尺100mL下降到500mL的过水时间提高至原来的9*1/0.284=31.7倍，有效避免了人员计时误差对试验结果的影响。改进后底座接地面积是原来的1.62倍，提高了密封性能。由于原渗水系数公式表征的是1min内通过原路面渗水仪底面渗水面积的水量，因此最终计算时需要换算成底面直径为150mm的渗水系数，即：
对原有路面渗水仪的改造不仅延长了试验过程的时间，还减小了人员计时误差对结果数据的影响，保证了试验结果的可靠性。试验过程的水头变化与原渗水仪完全一致。通过面积换算最终表征的渗水系数含义与原渗水仪完全相同。
4、2种路面渗水仪的对比试验
分别采用2种路面渗水仪对同一透水沥青混凝土路面进行透水系数的对比试验，每种渗水仪分别试验3次，试验结果见表2。
从表2可知，采用规范中的路面渗水仪时，3组试验的计时时间均在6s左右，但渗水系数最大值与最小值相差296mL/min，标准差和变异系数均较大，反映出3组数据离散性大。采用改造后的路面渗水仪时，3组试验由于渗水时间较长的原因，计时时间相差3s左右符合实际情况，渗水系数最大值与最小值相差仅59mL/min，标准差和变异系数均较小，反映出3组数据离散性小，数据可信度较高。可见，采用改造后的路面渗水仪有效延长了试验过程，减小了人员计时误差的影响程度，最终提高了试验准确度。
5、结语
通过对密集配沥青混合料路面、SMA沥青混合料路面、透水沥青混凝土路面3种类型路面渗水系数试验方法和结果的分析，得出使用规范中的路面渗水仪对密集配沥青混合料路面、SMA沥青混合料路面检测时，人员操作计时误差对结果数据的影响很小，在2mL/min以内，是适用的。直接使用规范中的路面渗水仪对透水沥青混凝土路面检测时，试验过程用时不足7.5s，人员操作1s计时误差对结果数据的影响很大，达到426.7mL/min，是不适用、不科学的。通过对原有路面渗水仪加大储水筒(水量为原来的9倍)、减小底座渗水面积)面积为原来的0.284倍)以及取消细管、加大底座接地面积等措施，最终实现了延长试验过程时间31.7倍的效果。分别采用2种路面渗水仪对同一透水沥青混凝土路面进行透水系数的对比试验，试验结果验证了改造后的路面渗水仪有效降低了人员计时误差对试验结果的影响，得到的数据离散性小、可靠度高，更适用于透水沥青混凝土路面渗水系数的检测。
来源：沥青路面
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