多孔排水沥青路面.pdf

多孔 排 水 沥 青 路 面 Por ous Dr a i na g e A s pha l t Pa ve m e n t 邹艳琴 ， 陈博 ， 陶家朴。 ZO U Yan qi n ，CHEN BO ，TAO Ji a pu。 c 。 仇l 。 d 。 nM a c h i n e 施 r y C 机 械 t r uc & t i o n 施 Te 工 c h n 技 o l o 术 g y R C 0 n s 协 Jc 0 n & 1 陕 西 交 通 职 业 技 术 学 院 公 路 系 ， 陕 西 西 安 7 1 0 0 1 8 2 西 安 公 路 养 护 技 术 工 程 研 究 中 心 ， 陕 西西 安 71 0 1 1 9 3 长 安 大 学 公 路 学 院 ， 陕 西 西 安 7 1 0 0 6 4 1Dep ar t m en t of Highw a y，Sha anxi Col lege of Com m uni c at i on & Technol ogy, Xian 71 001 8。Sh aanxi 。Chi na 2 Xi an Resear ch Cent er of Hi ghw ay M ai nt enance Techn ol ogy,Xi an 71 01 1 9，Shaanxi ，Chi na 3 Sc h o ol o f Hi gh wa y Ch a n g a n Un i v er s i t y , Xi a n 7 1 0 0 6 4， Sh a a n x i Chi n a 【 摘要 】 由于 多孔排 水 沥青 路 面具 有独 特 的 排水 功 能和 良好 的抗 滑性 能 ， 能 较好 地 解决 雨 天行 车安 全 问题 ， 通过 对 多孔 排 水路 面 的 材料 选 择 、 级 配要 求 、 施 工 工 艺等 关键 问题 进 行研 究 与 分 析 ， 确 保 了该 类 型路 面 的铺筑 质 量 ， 可 为 同 类工 程提 供参 考 。 【 Ab s t r a c t 】T h e p o r o u s d r a i n a g e a s p h a lt p a v e me n t c a n s o lv e t h e d r iv i n g s a f t y p r o b le m i n r a i n y d a y s b e c a u s e o f t he speci al dr ai nage f unc t i on and f a vour abl e ant i sk i d per f or m ance1 n t er m s of t he st udy and analysi s on por ous dr ainage a sphal t p avem ent i n a spec t s of m at er i al sel ec t i on，gr adat i on r equi r em ent as wel l as cons t r uc t i on t ech n ol o g y ,， t h e p a v i n g q u a l i t y i s en s u r e d ， whi c h pr o v i d e s r e f er e n c e f o r s i mi l a r p r o j e c t s 。 【 关 键词 】 多 孔 ； 排水 ； 沥 青路 面 ； 抗 滑 【 K e y wo r d s】p o r o u s ； d r a i n a g e ； a s p h a lt p a v e me n t ； a n t i s k i d 中 图 分 类 号 ： U4 1 6 o21 7 文 献 标 志 码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 0 - 0 3 3 X( 2 0 1 0 ) 1 1 - 0 0 4 3 0 4 0 引 言 处 于 多 雨 地 区 的 公 路 与 城 市 道 路 ， 往 往 由 于 雨 量 多 而 集 中 ， 雨 天 路 面排 水 问题 十 分突 出 。传 统 的 密 实 型 沥 青 路 面 ( A c型路 面 ) 由于 透 水 性 差 ， 雨 天 往 往 排 水 不 畅 ， 大 量 雨水 滞 留在 路 面表 面 ， 形成 定 厚 度 的水 膜 ， 使 路 面 抗 滑 性 能 大幅 下 降 ； 当 车辆 高 速 驶 过 时 ， 水 雾 严 重 ， 视 线 不 良， 噪 音很 大 ， 给 交通 安 全 带来 严 重威 胁 。对 于 城 市 而 言 ， A C型路 面使 土 地 失 去水 分 补 给 的可 能 ，增 加城 市 排 水 系 统 负 荷 ， 加 重 城 市 热 岛 效 应 ， 排 水 严 重 不 畅 时 甚 至 能形 成城 市 内涝 ， 引发 洪 水 。鉴 于 上述 原 因 欧 美在2 0 世 纪 末对 多 孔排 水 路 面 进 行 了大 量 开 发 性研 究 工作 提 出 了空 隙率 为2 0 左 右 的多7 L I I 水 沥青 路 面 例 如 ： 美 国 的O GF C ( O p e n G r a d e d F r i c t i o n C o u r s e s ) 结 构 称 为开 级 配 磨 耗 层 ，厚 度 一 般 为 1 5 2 0 o n：欧 洲 的 多孔 沥 青 路 面 P o r o u s As p h a l t P a v e me n t ) ； 日本 则 在 欧 美基 础 上 提 出 了 道 路排 水 铺 面( D r a i n a g e C o u r s e ) ， 厚 度 一 般 都 在4 5 c m之 间 。 上 述 路面 结 构 可解 决 传 统A C沥青 路 面存 在 的雨 天路 面 积 水 、 抗 滑 功 能 差 、 水 雾 严 重 与 噪 音 大 等 严 重 影 响 交 通 安 全 的 问 题 。 1 多 孔 排 水 路 面 的 特 点 1 1 多 孔 排水 路面 的优 点 多 孔 排 水 路 面 在 路 面 抗 滑 、 降 噪 及 减 少 水 漂 、 飞 溅 、 水 雾 等 方 面 有 很 大 改 善 具 体 有 以 下 优 点 1 ( 1 ) 避免 路 面积 水 ， 大幅 度减 少车 辆 行驶 时 出 现 的雨 水 飞溅 与 车后 的水 雾现 象 ，提 高 了雨 天的 可视度 和 改 善 视 野 见 图 1 和 图 2 ( 2 )由于 空 隙率 大 、 表 面粗 糙 、 无 积水 ， 使 车轮 与 地面 的 附着 力 ( 抓 地 功 能 ) 提 高 ， 车 辆 高速 行 驶 时车 轮 空 转 与 打 滑 现 象 大 为 减 少 ， 提 高 了 交 通 安 全 。日本 公 路 安 全 调 查 R_ V l C ： M C施 o n工str u机 c ti械o n M a 。 i。 n 。 图 1 雨 天 时 的 普 通 沥 青 路 面 图 2 闱 天 时 的 多 孔 排 水 路 圃 结 果 表 明 排 水 性 路 面 与 普 通 路 面 相 比 ， 在 高 速 公 路 上 雨 天 交通 事故 的发 生 率 可减 少8 o - 。 ( 3 )由于 大量 空隙 的存 在 多 孔路 面也 是低 噪音 路面 。 具有较 强 的吸音作 用 。大量统 计 资料表 明 ， 多孔 路面 可 降 低路面 噪音3 5 d B， 相 当于 修建 1 5 IT I 高 的声 屏 障的效果 。 ( 4 )多孔 排 水 路 面 粗 集 料含 量 高 ， 骨 架作 用 显 著 ， 具 有较 高 的抗推 移 与抗 裂 性能 ， 路面 不 易 变形 与开 裂 。 ( 5 )在 雨 天 ， 由于 路 面 上 无 水膜 ， 夜 间 不 反 光 、 不 耀 眼 ， 夜 视 条件 好 。 ( 6 ) 城 市道 路 修筑 多孔排 水 面 层 ， 可 显 著减 轻 城 市 热 岛效 应 ， 改善城 区局 部环 境 条件 。另 外 ， 还 可 以减 轻 城 市 排 水 系统 的负荷 。 减 少城 市 内 涝与洪 灾 。 ( 7 ) 城 市道 路 多孑 L 排水 面 层 的 修建 ， 可 使地 下 水得 到 及时 的补 充 ， 防止 滑塌 、 地 陷等 不 良地质 现 象 的发 生 。 1 2 多孔 排 水 路 面 存 在 的 问题 多孔 排 水路 面 虽有 众 多优 点 ， 但 由于 材 料 、 施 工工 艺 等 方面还 存在 诸 多 尚待 解决 的难 题 ：或 者 当施 工 工艺 与 材 料 选择 不 当时 ， 这类 结构 会 产生 下列 问题 。 ( 1 )由于 空 隙 率 大( 2 0 左 右) ， 结 构 强度 较 低 ， 因此 使 用年 限较短 ， 一 般 寿命 为 6 8 年 。 仅 为AC 型 沥 青路 面 的 一 半 左 右 。 ( 2 )由于 空 隙 大 ， 空 隙 内热 交换 、 光 衍 射 、 水 流 动 频 繁 ， 沥 青膜 与 外 界 的接 触 面 大 ， 受 到热 、 氧 、 光 、 水 的 影 响 大 ， 沥 青易 老化 、 剥 落 ， 导致 路 面整 体 性较 差 。 路面 在 交通 荷 载 与 自然 条件 长期 作 用下 易 松散 ， 而且 一旦 出现松 散 ， 病 害 发展 迅 速 ， 往 往 在短 期 内( 数 周至 数 月) 路 面 会 被 全 面 破 坏 。 ( 3 )当施 工 工 艺与 材 料选 择 不 当 时 ， 如 针 片状 颗粒 过 多 、 压碎 值 高 、 级 配 不 良等 ， 导 致级 配 改 变 、 粗 集 料 骨架 作 用 变差 、路 面 抗剪 强度低 ，在 车 辆荷 载作 用 下 易 发生 推 移 、 集 料 破碎 等 现 象 ， 从 而 引 发早 期 空 隙 闭塞 ， 使 多孔 排 水 路 面 失 去 应 有 的 功 能 。 ( 4 )多 孔 排 水 路 面 由 于 空 隙 大 ， 空 隙 易 被 粉 尘 、 砂 砾 、 土 等 异物堵 塞 而 失去 功 能 ， 而 且一 旦 空 隙被堵 塞 ， 清 除较 为 困难 因此 对于 尘 土较 大 的路 面 或低 速道 路 的适 用 性 较 差 。 ( 5 )多 孔 排 水 路 面 一 旦 破 坏 ， 无 法 采 用 传 统 的 沥 青 路 面养 护 工 艺进 行修 复 ， 目前 尚无 成 熟 的养 护 、 修补 工 艺 。 2 多 孔 排 水 路 面 性 能 的 改 良途 径 随着 科 学技 术 的不 断 发展 。各 类 沥青 与沥 青 混合 料 改性 剂应 用 日益广 泛 ， 目前 的 多孔 排 水路 面 的性 能也 有 较 大 的提 高 改性 措施 包 括 以下 几类 。 ( 1 ) 掺加 各类 沥青 改性 剂 ， 提 高沥 青 的粘 度 和粘 结 力 ， 改善路 面 的抗 剪 、 抗 松 散 性能 ， 以提 高路 面 的整 体 结构 强 度 ；目前 常 用 的改性 材 料有 S B S 、 S B R、 E VA、 T P S 、橡 胶 粉 等 ， 也可直 接采 用高粘 度的特 殊直馏 沥青 2 】 。 ( 2 )掺 加 各 种 高 碱 性 填 料( 如 消 石 灰 粉 等 ) 或抗 剥 落 剂 改 善 沥青 对 集 料 的粘 附性 增 强 沥青 抗 水 、 抗 剥 落 性 能 ， 提 高 路面 抗松 散 性 能 。 ( 3 ) 在 沥青 混 合料 中掺加 纤 维 可增 加 沥 青膜 的厚 度 ， 并提 高 沥 青 粘 度 ， 从 而 提 高 路面 的抗 老 化 、 抗 剪 、 抗 松 散 性能 ， 使路 面整 体 性有 所 提高 。 ( 4 )采 取 双 层 式 多 孔 排 水 路 面 防 止 或 减 轻 空 隙 堵 塞 ， 提 高 自清污 能 力 ， 延 长 多孔 排水 路面 的寿命 。 3 多 孔 排 水 混 合 料 的 技 术 要 求 ( 1 )在 交 通部 颁布 的 公路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规范 ( J T G F 4 0 _ _ 2 0 o 4 ) 中 ， 对 多孔 排 水 沥 青 混 合 料 ( OG F C ) 的 技 术要 求如 表 l 所 示 。 表 1 oGFC混 合 料 要 求 马 歇 尔 试 件 尺 寸 r mn 马 歇 尔 试 件 击 实 次 数 次 西 l O1 6 x6 3 5 5 O ( 双 面 击 压 1 空 隙 取 l 8 2 5 马 歇 尔 稳 定 度 k N 3 5 析 漏 试 验 ( o 3 肯 特 堡 飞 散 试 验 2 0 ( 2 )日本 多 孔排 水沥 青 混合 料 主要 技术 要 求见 表2 。 ( 3 )规 范 的 规 定 一 般 范 围 较 大 ， 且 项 目少 而 简 单 。 在 表2 日本 多 L 排 水 沥 青 混 台 料 技 术 要 求 空 隙率 ， 马歇 尔 稳 定 度 k N 动 稳 定 度 次 h im ) 透 水 系 ( c m ) 1 8 -2 3 3 5 ( 一 般 公 路 ) ， 5 0 ( 高速 公路 ) 1 5 o 0 ( 一 般 公 路) ， 3 0 o O ( 高 速 公 路 ) l X1 O 实 际 工 程 实 施 中 ， 为 了 确 保 工 程 质 量 ， 业 主 或 公 路 主 管 单 位根 据项 目工程 特 点及 交 通 、气候 条 件等 应 提 出一 套 更 为全 面 、 严 格 的技 术指 标 。 以下 给 出 国 内某 公 路 项 目的 多 孔 排 水 沥 青 混 合 料 技 术 要 求 ， 见 表 3 。 表3国 内 某 公 路 项 目 的 多 孔 排 水 沥 青 混 台 料 技 术 要 求 击 实 次数 ( 双 面 ) 次 试 件 尺 寸 mm 空 隙 率 连通( 有效) 空隙率， 马 歌 尔 稳 定度 k N 残 留 稳 定 度 冻 融 劈 裂 残 留 强度 b L 低 温 弯 曲破 坏 应 变 p e 析 漏试 验 不 加 聚 酪纤 维 添 加 聚 酯纤 维 肯 特 堡 飞散 试 验 动 稳 定 度， ( 次 n l m ) 透 水 系数 ( mul 5 s ) 沥 青膜 厚 度 la e 5 O 毋 1 O1 6 x6 3 5 l 82 5 1 4 5 0 85 85 2 5o o O 6 O 5 20 5 0 0o 90 0 I 2 4 多孔 排 水 沥 青 混 合 料 的 施 工 工 艺 多孔排 水 沥青 路面 配 合 比设计 流程 与传 统 的沥 青 混 合料 相似 ， 但 也有 不 同 之处 ， 主要 表现 在 以下 几 方面 。 ( 1 ) 油 石 比 的确 定 除 了考虑 传 统 的 马歇 尔指 标 外 ， 还 需要 考 虑其 析 漏与 飞散 指 标 。 f 2 ) 矿 料 级 配 为开 级 配 ， 混 合 料 空 隙率 要 求很 高 ， 属 于 多 孔 结 构 ， 但 又 要 求 具 有 一 定 的 结 构 强 度 。 ( 3 ) 要 求混 合料 有 很大 的渗 水 系数 ， 以 满足 渗 水路 面 的 功 能 要 求 。 多孔 排水 沥 青路 面 配合 比设计 流程 见 图3 。 4 1 原 材 料 的 选 择 与 试 验 包 括粗 细 集料 、 填 料 、 沥 青 、 改 性剂 、 纤维 等 的选 择 和 各种 材 料 的试验 ， 试验 结 果 应符 合 材料 有 关标 准 。 4 2 确 定 目标 配 合 比和 生产 配 合 比 首 先 通 过 马 歇 尔 成 套 试 验 选 定 级 配 与 最 佳 油 石 比 再 以确 定 目标 配合 比为基 础 通过 拌和 楼 试拌 与 室 内成 套 试验 确 定 生产 配 合 比【 。项 目包 括 通 过 热仓 二次 筛 分 得 到 的 级 配 和 与 此 相 匹 配 的 最 佳 油 石 比 。 试 验 项 目包 括 马 歇 尔稳 定 度 、 空 隙率 、 连 通( 有效 ) 空 隙 率 、 飞散 试 验 、 析 漏 试验 、 动稳 定度 、 冻 融劈 裂 、 低 温 弯 曲和抽 提 试验 等 确定 Co ns t r u c t i onM a c hi n e 施 r y C 机 on械s t r u c & ti o n 施 T e 工 c h n 技 o l o 术 g y RM CM 田 3配 首比 设 计 丽 程 生 产 配 合 比 4 3 生 产 配 合 比 验 证 和 试 验 路 段 施 T ( 1 )生 产 配 合 比验 证 。对 确 定 的 生 产 配 合 比进 行 一 系 列 的 验 证 试 验 包 括 动 稳 定 度 、 低 温 试 验 、 渗 水 试 验 、 析 漏 、 飞 散 、 空 隙率 、 抽提 等 最终 确认 生 产 配合 比 。 验 证 不通 过 应 重新 进 行配 合 比设计 。 ( 2 ) 试 验路 段 施工 。施 工试验 路段 ， 检验 配 合 比是 否 适合 工 程 现 场情 况 ， 不 适 合 时 应适 当进 行调 整 ， 并 确 定 最 终 的 施 工 配 合 比 验 证 与 调 整 的 主 要 目的 是 最 终 确 定 混合 料工 程 级配 与最 佳 油 石 比。试 验段 铺筑 后 还 需进 行 现 场 检 测 与 评 价 ， 现 场 的 重 要评 价指 标 是 ： 抽 提 ( 油 石 比 与级 配) 、 空 隙 率 与压 实度 、 强 度 、 渗水 率 等 。现场 评 价 合 格 后 即可 进入 正 常施 工 ，施 工 中混 合料 配 合 比不得 随 意 改 动 。 4 4 多 子 L 排 水 沥 青 混 合 料 拌和 4 4 1 一 般 改 性 沥 青 混 合 料 的 拌 和 一 般 改性沥 青 混合 料( 如S B S 等) 的拌 和是 先把 改 性剂 加热 、 剪切 、 融胀 、 搅拌 混 合 ， 使 其均 匀地 混融 在基质 沥青 中 ， 形成 改性 沥青 ； 再 用这 类 改性 沥青 拌 制多 孔排 水 沥青 混合 料 ， 其投 料 次序 与传 统 的非 改性 沥青 混合 料相 同。拌 和 与 出料 温 度 、拌和 时 间等 根据 改性剂 的不 同而 有所 不 同 ，拌 和 与 出料 温度 会 有所 提 高 拌 和 时 间也 会 有所 延 长 一般 按 有关 规范 或工程 合 同 中的有 关规 定进 行 。 4 4 2 直 接 投 放 式 改 性 沥 青 混 合 料 的 拌 和 直接 投 放式 改性 沥 青 混合 料 中 的改性 剂 不是 先和 沥青 混合 制成 改 性 沥青 ，而 是在 沥 青混 合 料拌 制过 程 中 直 接 投入 拌和 锅 中 因此与 通 常沥 青混 合 料拌 制 时投 料 RM CM 。 次序 有 所 不 同 。 以 日本 的T P S 沥青 改 性 剂 为例 投料 次 序 、 温度 要 求及 拌和 时 间如 图4 ( a ) 所示 。 上述 投 料 次序 与拌和 时间在 不 同地 区 、不 同工 程上 使用 时可 作适 当调 整 。图4 f b ) 是采 用 日本T P S 沥 青改 性剂 拌制 0 G F C l 3 沥 青混 合料 时 的投 料 次序 与拌 和 时 间。 投料 次序 、 拌和 温度 和 干拌 、 湿拌 的拌 和 时 间是 沥青 混合 料拌 和质 量控 制 的三 大 要素 ， 必须 严格 掌握 。 驾 H 篓 臻 琴 H 荛 蠢 7 H 二 巫亘 二 噩巫五圄 二 ( a )混合料拌和方式一 骨 、 H 荛 质 H 蘑 I I O GFC- 13TPS 160 I80 3 、 纤 维 l l约 ) l I (填 科 温 履 约 ( + ( 匝耍互 二二玉垂匦 ( b)混合 料拌 和 方式 二 图4 混 合 料 拌 和 方 式 5 多 孔 排 水 沥 青 路 面 施 工 多孔排 水 沥青 路面 的摊 铺 、碾 压 与普 通沥 青 路面 的 施 I I艺 相 同 摊 铺 温度 一 般在 1 5 5 1 7 0之 间 ， 碾 压 时初压 应 采用 钢轮 压 路机 ，碾 压 温度 应 在 1 5 0 q E 1 6 5 之间 ， 复压 ( 二 次碾压 ) 则 可 以采用 轮胎 式压 路 机 。 6 结 语 从 多 孔排 水沥 青路 面 多年 的研 究 数据 和 大量 成功 的 工 程 实例 中 ， 可得 到 以下 结论 。 ( 1 )由 于 多 孔 排 水 路 面 表 面 多 孑 L、 粗 糙 ， 抗 滑 性 好 ， 能 较 好地 解决 雨 天路 面 滑溜 、 水雾 、 水漂 、 夜 间反光 等 问题 ， 有 利于 交通 安 全 ， 可 大 幅度 降低 事故 发 生率 。 ( 2 )多 孔 排 水 路 面 不 但 是 抗 滑 路 面 ， 同 时 又 是 降 噪 路 面 ， 还 能 减 轻 城 市 热 岛 效 应 ， 有 利 于 城 市 地 下 水 补 给 ， 减 轻 对城 市排 水 系统 的负担 ， 改善 区域 性环 境 。 f 3 ) 修 建多 孔排水 路面 关键 在 于合理 选 用矿质 材 料和 采用 沥青增 粘改 性剂 沥 青粘度 的提 高与 级配 的稳定 可保 持 多孔路面 结构 的稳定性 ， 防止 空隙 的闭塞 。 ( 4 )当 选 材 或 施 工 不 当 时 ， 路 面 易 松 散 、 破 坏 ， 使 用 寿 命 短 。 ( 5 )多孔 排 水 路 面 一 旦 出现病 害 ， 遭 到破 坏 ， 难 以采 用 常规 养护 方 法进 行修 复 。 ( 6 )多孔排 水 路面 一 旦 空 隙被堵 塞 ， 会 失去 其 多孔 排 水 功能 并 且 清孔 难度 大 。 总 之 ， 多 孔 排 水 路 面 是 一 种 具 有 抗 滑 、 降 噪 、 排 水 、 改 善道 路 周边 环境 等 功能 的 新型 绿 色路 面 。随着 科 技 的发 展 与时 间 的推移 多 孔排 水路 面 的造 价会 有 所下 降 性 价 比会 渐趋 合理 ， 其 使用 前景 将 十 分广 阔 。 参 考 文 献 ： 1 韩 定海， 党延 兵， 李爱国 ， 等 陕 西省两条排水性沥青 混凝 土路 面 综合性 能对 比分析 J 公路 ， 2 0 0 9 ( 6 ) ： 9 1 2 2 徐希娟， 戴经梁 改性沥青在排水性沥青路面中的应用J 长安 大学学报 ： 自然科学版 ， 2 0 0 9 ， 2 9 ( 3 ) ： 2 7 3 1 3 J TG F 4 0 -2 0 0 4 ， 公路 沥青路 面施 工技术规 范 s 4 盛 燕萍， 陈拴发 ， 郑木 莲， 等 免振 捣 多孔混凝土配合 比设计 方法 J 交通运输工程 学报 ， 2 0 0 9 ， 9 ( 1 ) ： 4 4 4 9 收 稿 日期 ： 2 01 0 -0 1 1 2 责 任 编 辑 ： 谭 忠 华