排水降噪瀝青路面的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

摘 要：排水降噪路面是一種新型的環(huán)保瀝青路面，具有排水、抗滑、降噪等優(yōu)良性能，近年來越來越受到人們關(guān)注。針對排水降噪路面在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的主要問題進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：OGFC；瀝青路面；排水；降噪

21世紀(jì)以來，缺乏環(huán)保意識的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方式使得自然環(huán)境問題變得越來越突出。在我國城市化進(jìn)程中，傳統(tǒng)的密實型路面一方面滿足了通行要求，另一方面也帶來了與節(jié)能環(huán)保等社會發(fā)展方向相悖的系列問題。如表面致密的路面在雨天不能及時排水，容易出現(xiàn)水漂、水霧，增大了交通事故發(fā)生概率，尤其在暴雨天氣，加重了城市的內(nèi)澇災(zāi)害，另外道路交通噪聲日益增加。因此，改變城市道路目前以不透水鋪裝為主要路面形式的單一局面已經(jīng)刻不容緩。

文章介紹的排水降噪瀝青路面是一種新型的環(huán)保瀝青路面，在解決城市道路排水和降噪方面性能突出，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 排水降噪瀝青路面的概念及特點

排水降噪路面是由透水性混合料修筑道路的面層，并在上面層的下方鋪設(shè)防水性粘結(jié)層，這樣路表水可以進(jìn)入路面橫向排出，并有效遏制水往下層結(jié)構(gòu)滲透，這也是排水路面和透水路面最大的區(qū)別之處。排水降噪路面的上面層通常采用OGFC材料，其實質(zhì)為單一粒徑碎石按照嵌擠原理形成骨架——空隙結(jié)構(gòu)的開級配瀝青混合料，孔隙率一般在15%～25%。采用這種多孔隙瀝青磨耗層，不僅能將雨水快速排出，改善路面的抗滑性能和安全性，另外，內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)具有減弱道路和汽車輪胎空氣泵作用，因此能夠有效減小汽車行駛噪音[1]。

排水降噪瀝青路面具有很好的實用價值，具體表現(xiàn)在：（1）減小洪峰流量，減輕城市排水系統(tǒng)壓力；（2）降低車輛行駛時的噪音；（3）緩解城市熱島效應(yīng)，有效降低路表溫度；（4）改善路面視覺性能；（5）有效改善路面行駛的安全性和舒適性。但是排水降噪瀝青路面的力學(xué)性能和耐久性比密級配型的瀝青路面要低。

2 國內(nèi)外研究與應(yīng)用

2.1 國外主要研究成果

早在20世紀(jì)50年代，美國最先提出空隙率為15%的開級配磨耗層[2]，用于雨天路面的抗滑并減小噪音。70年代，通過在碎石層上鋪筑透水性瀝青混合料，達(dá)到排水的目的，并提出OGFC這一術(shù)語。到80年代，在透水路面中加入土工布等過濾材料，得到廣泛地推廣。此外，英國、法國、德國、荷蘭、日本等國也開始了大空隙瀝青路面的研究。1960年，英國開始在公路上修筑多孔瀝青路面實驗段。歐洲的多孔瀝青路面分為單層和雙層兩種形式，單層鋪筑厚度一般為3-4cm，空隙率為20%-30%，相比傳統(tǒng)瀝青路面可降低噪音3-5dB，但費用高出10%-25%，使用壽命約為8-10年，主要應(yīng)用在荷蘭、法國和德國；雙層多孔瀝青路面的上層為透水層，下層為排水層，空隙率一般為20%，比傳統(tǒng)瀝青路面降低噪聲8-9dB，比單層多孔瀝青路面降低噪聲4dB，建設(shè)費用比傳統(tǒng)瀝青路面高25%-35%，上層需要在下層尚未冷卻時鋪筑，并必須噴灑粘層油，使用壽命為8-10年，主要應(yīng)用在丹麥、法國和意大利[3]。

早期的OGFC雖然在抗滑、排水、降噪性能方面較為突出，但由于空隙率大，在高速和重載交通作用下，路面易出現(xiàn)松散、剝離、車轍等早期破壞，使用壽命較短。為了解決排水瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐久性問題，各國開始從集料、瀝青、施工工藝等方面提出特殊要求。經(jīng)研究表明，采用高黏度的改性瀝青是解決排水瀝青路面結(jié)構(gòu)性病害的關(guān)鍵，美國的橡膠瀝青開級配抗滑磨耗層（AR-OGFC）和日本的高黏度改性瀝青排水路面（PA）均獲得了成功。

目前，國外的排水瀝青路面，面臨的主要問題還是路面孔隙的堵塞問題，為解決排水瀝青路面孔隙堵塞問題，國外在改進(jìn)路面結(jié)構(gòu)形式、開發(fā)路面清掃設(shè)備等方面做了一定研究，研究表明：當(dāng)混合料的鋪筑厚度超過4cm，孔隙率小于20%時，面層極易出現(xiàn)孔隙堵塞現(xiàn)象；而鋪筑厚度不超過3cm，空隙率達(dá)到22%時，在高速行車狀態(tài)下，面層不會出現(xiàn)孔隙堵塞問題，無需特別的養(yǎng)護(hù)[3]。但是空隙率過大，路面的力學(xué)性能和耐久性難以保證，且鋪筑厚度過薄，排水和降噪效果不顯著。為此，日本等國發(fā)明了排水瀝青路面清掃車。

2.2 國內(nèi)主要研究成果

我國對大空隙排水瀝青路面的研究起步較晚，但近些年來也有了一定的發(fā)展和成果。1988年，北京-石家莊高速公路正定段鋪設(shè)OGFC試驗路，這是我國首次鋪設(shè)排水降噪路面。之后，國內(nèi)多地開始鋪筑排水瀝青路面試驗路。2003年，在北京勁松路改造工程中，鋪筑的1.23Km大空隙瀝青路面是國內(nèi)首條排水降噪瀝青路面。2005年，排水性瀝青混合料礦料級配列入《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中?？偟膩碚f，排水性瀝青路面在我國的還未得到廣泛推廣，其原因在于排水性瀝青路面較普通瀝青造價較高，且力學(xué)性能和耐久性還有待提高，另外，在施工工藝和養(yǎng)護(hù)方面還沒有系統(tǒng)的方案。但是考慮到這種功能性路面在排水抗滑和降噪方面性能突出，國內(nèi)很多學(xué)者也紛紛對排水降噪瀝青路面的配合比、路用性能、施工工藝、路面養(yǎng)護(hù)等方面進(jìn)行研究，以提高其力學(xué)性能和耐久性，推廣排水性瀝青路面在工程中的應(yīng)用。

白曉瑾等人通過試驗對雙層排水瀝青路面進(jìn)行研究，得出以下主要結(jié)論：雙層排水瀝青路面上面層 OGFC-10和下面層 OGFC-13 的礦料級配可以分別采用中國 JTG F40 規(guī)范級配和美國 NCAT 礦料級配的中值，并且通過謝倫堡析漏試驗和肯塔堡飛散試驗，得出：OGFC-10混合料采用殼牌瀝青、RST 瀝青和橡膠瀝青時，最佳油石比分別為 5.3 %、5.3 %和5.6 %；OGFC-13混合料殼牌瀝青、RST瀝青、橡膠瀝青時，最佳油石比分別為 5.0%、5.0%和5.3%[4]。朱天同通過實驗得到隨著空隙率的增加瀝青混合料的路用性能降低，但在同樣車速下，空隙率從20%增加到23%時降噪效果并不明顯，而與空隙率為4%左右的SMA路面相比，大空隙排水降噪路面可以有效地降低車輛行駛噪音，最大可降低6.4dB（A）[5]。李曉娟通過實驗對OGFC瀝青混合料的路用性能進(jìn)行了研究[6]。鄧仰靖從瀝青混合料的攤鋪、碾壓、壓實及接縫等方面提出了大孔隙瀝青路面的施工技術(shù)[7]。

3 存在的問題及應(yīng)對措施

排水降噪瀝青路面在排水、抗滑、降噪等方面的性能有目共睹，但是從目前研究狀況來看，此功能環(huán)保型路面在實際應(yīng)用中存在一些亟待解決的問題，作者參考大量的參考文獻(xiàn)并依據(jù)工程實際情況，對這些問題分別給出了其相應(yīng)的解決方案以供參考。

問題1：OGFC的孔隙率會因為車輛的碾壓或灰塵雜物填塞隨時間而逐漸減小，這樣排水降噪能力下降，原有的功能優(yōu)勢喪失。

解決方案：（1）做好排水路面養(yǎng)護(hù)工作，保證其空隙的暢通，如禁止裝有散裝的砂碎石或土等散粒材料的車輛行駛，保證路面的清潔度；定期對路面進(jìn)行高壓注水吸出法或雙氧水發(fā)泡清洗污染法等方法進(jìn)行清洗。（2）做成雙層排水降噪路面，即表層采用較小空隙率，主要起降噪、磨耗的作用，下層采用稍大空隙率，主要起排水作用。這種雙層式排水性瀝青路面相對于傳統(tǒng)的單層多孔瀝青路面結(jié)構(gòu)，在排水、降噪、抗滑、抗凍及耐久性方面，優(yōu)越性更為突出，目前我國在這方面研究尚處于起步階段，可以作為今后研究和發(fā)展的方向。

問題2：排水路面由于孔隙率較大，容易受到空氣、陽光和水的侵蝕，瀝青易老化、剝落，造成路面松散。剝離損害是其最常見的破壞之一。

解決方案：（1）采用高黏度的改性瀝青，并加人木質(zhì)纖維或礦物纖維添加劑。目前，使用較多的是日本的TPS高黏劑以及國內(nèi)廠家生產(chǎn)的Sino TPS[8]。（2）使用價格昂貴的高黏劑，會大大提高工程成本采用，不利于排水路面的推廣?？梢圆捎酶邠搅縎BS改性瀝青量并改進(jìn)加工工藝制備成性能優(yōu)良且成本較低的高黏度瀝青，國內(nèi)有學(xué)者通過實驗研究，得到6%SBS改性瀝青的135℃黏度與日本高黏度瀝青較為接近，可以用于OGFC混合料中[9]。（3）在混合料中通過摻入抗剝落劑來增強(qiáng)粘結(jié)效果，一般選用熟石灰。

問題3：由于混合料中粗集料多，空隙率大，溫度損失較快，拌合料的出廠溫度很難控制，運輸過程中集料容易出現(xiàn)“冷團(tuán)”，攤鋪時易發(fā)生離析，影響孔隙的形成，從而降低排水效果且影響路面的平整度。

解決方案：在混合料中摻入礦物纖維能有效減小混合料離析現(xiàn)象。拌和站配備保溫性能良好的成品倉，盡可能一次性放料，減少放料時造成混合料離析和溫度損失。在瀝青混合料運輸工程中，適當(dāng)采取一些保溫措施，當(dāng)環(huán)境溫度低于10℃或者風(fēng)力較大時，不宜施工。

4 結(jié)束語

排水降噪瀝青路面是一種比較理想的功能環(huán)保型路面，但目前仍存在一些實際問題，阻礙其大規(guī)模地推廣。但隨著深入研究，相信這種路面在以后的實際工程中會得到較好的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]羅琪.降噪排水瀝青路面設(shè)計與工程應(yīng)用[D].武漢：華南理工大學(xué)，2014.

[2]關(guān)彥斌.大孔隙瀝青路面的透水機(jī)理及結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2008.

[3]王林濤.多孔瀝青路面研究及應(yīng)用現(xiàn)狀評述[C].2012年2月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會論文集，2012：3-4.

[4]白曉瑾，袁譽飛.雙層排水降噪瀝青路面混合料目標(biāo)配合比設(shè)計[J].市政技術(shù)，2014，30（1）：142-145.

[5]朱天同.大空隙降噪瀝青混合料的路用性能研究[J].城市道橋與防洪，2015（7）：236-238.

[6]李曉娟.OGFC瀝青混合料路用性能研究[D].西安：長安大學(xué)，2008.

[7]鄧仰靖.大孔隙瀝青路面的施工技術(shù)[J].交通世界，2015（10）：138-139.

[8]叢卓紅，吳喜榮.高黏度改性劑對瀝青性能的影響[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，30（4）：759-762.

[9]劉少鵬，黃衛(wèi)東，紀(jì)淑貞，等.高摻量SBS改性瀝青及其在OGFC中的應(yīng)用[J].長沙理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2013，10（3）：20-25.

作者簡介：曹艷霞，女，湖南益陽人，碩士研究生，主要從事道路材料方面研究和教學(xué)工作。