大空隙排水的瀝青路面排水方法綜述

彭永恒　何冰山　張智潔　王慧　唐瓊禎

摘 要：我國(guó)大多數(shù)地區(qū)處于年降水量較大區(qū)域，特別是沿海一帶，年降雨量居高不下。路表水未能及時(shí)排出已成為妨礙交通安全的重要因素之一，及時(shí)排出路表面水流能增加道路表面抗滑性、降噪等功效，同時(shí)還能減緩路表長(zhǎng)時(shí)間未能排出的水對(duì)路表面的損害。本文采用大空隙排水瀝青混合料改善目前瀝青路面面層性能，分別就混合料的組成成分和外加劑用量進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，確定混合料集配、瀝青最佳用量和外加劑用量。并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了其優(yōu)良的排水性能，對(duì)大空隙排水瀝青混合料的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：大空隙；排水路面；瀝青混合料；綜述

排水瀝青路面具有抗滑、排水、降噪等多重優(yōu)點(diǎn)，在歐美等地已得到了廣泛的應(yīng)用。隨著國(guó)內(nèi)高等級(jí)公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展需要，排水瀝青混合料亦將在我國(guó)得到充分應(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)瀝青混合料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的試驗(yàn)研究，得出較為理想的排水性大空隙混合料[1-3]。

1 大空隙排水混合料機(jī)理概括

排水瀝青混合料以粗集料為主，慘入適量瑪蹄脂作為混合料外加劑，以達(dá)到排水瀝青混合料其他優(yōu)良性能。本試驗(yàn)粗集料均采用玄武巖碎石。細(xì)集料和礦粉采用石灰石，選擇較高集配類型。

實(shí)踐說(shuō)明，在混合料中添加合適的外加劑能有效的改善混合料的耐久性和穩(wěn)定性。有實(shí)踐證明選擇瑪蹄脂作為外加劑不僅有上述兩種優(yōu)良性質(zhì)外還能與瀝青形成的纖維膠泥能在骨料之間形成一種嵌瑣結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能有效提高骨料之間的聯(lián)結(jié)作用。因此為得到更好性能的排水混合料，將在混合料中加入瑪蹄脂作為外加劑[4-5]。

大空隙排水瀝青混合料集料采用粗集料含量較高，細(xì)集料含量較低，結(jié)構(gòu)空隙率比較大間斷集配，組成結(jié)構(gòu)為骨架空隙結(jié)構(gòu)。混合料孔隙率一般為18%～22%左右，瀝青用量范圍為4%～6.5%。在車輛高速運(yùn)行時(shí)，在普通瀝青混合料路面，如果路表面水不及時(shí)排出，就很容易發(fā)生水滑或者水漂現(xiàn)象。而采用大空隙瀝青混合料的路面，水流及時(shí)排出路表，減少了路表面上的水膜厚度，使高速旋轉(zhuǎn)車輪與路面具有足夠的接觸表面，與此同時(shí)，也避免了高速運(yùn)轉(zhuǎn)的車輪與路表水撞擊產(chǎn)生水霧在陽(yáng)光下的眩暈影響駕駛員正常駕駛，從而保證了行車的安全性。

普通瀝青路面排水方式采用路面橫坡或者縱坡排出，這種排水方法被廣為運(yùn)用。但是這種排水方面在某些路面狀況就顯示其局限的一面，比如在地面較為平坦、縱坡比較小的連續(xù)縱坡平原地區(qū)，在道路上將會(huì)出現(xiàn)較大面積積水和大面積水流面，在該路面高速運(yùn)行的汽車容易發(fā)生水漂或者水滑現(xiàn)象，高速旋轉(zhuǎn)的車輪與水流撞擊產(chǎn)生水霧容易給駕駛員視線造成干擾，同時(shí)影響正常交通通行能力。在實(shí)際混合料拌合站，按照大空隙排水混合料集配方法攤鋪上面層的道路就能較大程度的改善上述路面所表現(xiàn)出來(lái)的不足，大空隙排水混泥土路面具有以下特點(diǎn)：（1）使用改性瀝青，集配選擇AC-20，添加瑪蹄脂外加劑的混合料路面穩(wěn)定度并沒(méi)有因?yàn)榭障洞蠖档停唬?）及時(shí)排出路表水，降低行駛帶來(lái)的噪音，增加駕駛?cè)耸孢m性、安全性；保障道路通行能力。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

2.1.1 排水瀝青路面起源

排水瀝青路面起源于歐洲，1960年德國(guó)率先建造該類路面，將其稱為PorousAsphalt，即是大空隙或排水型路面。因其較為優(yōu)良的路用性能，這之后該類型路面相繼在美國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。

2.1.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀

各國(guó)對(duì)排水瀝青混合料的研究、排水路面的設(shè)計(jì)等都制定了專用的規(guī)范文件，在相關(guān)的研究方面也受到本國(guó)的高度重視。排水瀝青路面，在歐洲首先就得到了廣泛的應(yīng)用，美國(guó)和日本等多引用歐洲的設(shè)計(jì)思路。但是因?yàn)榈赜颉h(huán)境、降水量等影響因素各有千秋，他們通過(guò)試驗(yàn)研究改善引進(jìn)成果制定了符合其本國(guó)實(shí)際情況的相關(guān)規(guī)范規(guī)定[6]。在美國(guó)，設(shè)計(jì)了開級(jí)配瀝青混凝土路面，該路面在美國(guó)使用范圍較為普遍，但也還是存在一定的問(wèn)題，比如：孔隙被粉塵等細(xì)微顆粒雜物填充因而喪失排水功能；穩(wěn)定度、耐久性也同時(shí)出現(xiàn)相應(yīng)危機(jī)；局部問(wèn)題治理、修復(fù)難度大等，這些問(wèn)題在日本同樣讓研究人員頭痛。與此同時(shí)各國(guó)在根據(jù)本國(guó)所處地理位置、降水等綜合因素考慮下排水瀝青添加劑的選擇上也各不相同：比如德國(guó)選用Pmb45、pmb46；英國(guó)在瀝青中摻如EVA、SBS等；法國(guó)在瀝青中慘如15%～20%的廢舊輪胎粉。在距離我們較近的日本在這方面更是進(jìn)行了更為深入的研究，日本在引進(jìn)歐洲技術(shù)的前提下，大膽嘗試各種瀝青以及控制瀝青的含量來(lái)以求得到性能良好的性質(zhì)。在深入的研究后，日本多采用高粘度瀝青作為排水瀝青混合料中的唯一選擇。但是由于受地域環(huán)境等多因素的影響，在控制瀝青用量方面并沒(méi)有給出完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。日本在高粘度瀝青排水路面的研究方面研究成果較為成熟，但是這種相對(duì)成熟的研究成果在適用的普遍性和統(tǒng)一性任然存在一些局限性。

總體上來(lái)講，各國(guó)在排水瀝青混合料的研究方面各有千秋，研究主要也都是為了更好的符合本國(guó)的要求。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，對(duì)排水瀝青混合料的研究這股熱風(fēng)在國(guó)內(nèi)蔓延開來(lái)，同時(shí)研究成果也慢慢的體現(xiàn)在工程的實(shí)際應(yīng)用中來(lái)。在應(yīng)用初期存在相對(duì)較大的難度，主要原因出在：我國(guó)幅員遼闊，地形、氣候相對(duì)差別較大；因規(guī)范不一定能適用的道路，施工員在施工時(shí)是否原用規(guī)范等情況。國(guó)內(nèi)的研究起步相對(duì)較晚，在瀝青的選用上主要參考了在環(huán)境等影響因素較為相似的日本研究的高粘度瀝青，在瀝青用量的確定上，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)、工程應(yīng)用等方面進(jìn)行了折中選取；在外加劑的選擇以及量的控制上根據(jù)地區(qū)的不同選擇也不盡相同。在國(guó)內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備已相對(duì)成熟的今天，國(guó)內(nèi)主要依托本地高校的試驗(yàn)設(shè)施。根據(jù)各地情況，相繼出現(xiàn)了符合本地區(qū)的關(guān)于排水瀝青混合料的規(guī)范文件。縱觀全國(guó)各地對(duì)瀝青混合料規(guī)范文件，排水瀝青混合料空隙率一般控制在20%左右，排水效果較為良好。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜合國(guó)外研究方法，對(duì)比國(guó)內(nèi)研究手段，找出更加適合國(guó)內(nèi)大空隙瀝青排水混合料組成設(shè)計(jì)配比，通過(guò)對(duì)排水瀝青混合料最佳瀝青用量的確定，對(duì)混合料強(qiáng)度、穩(wěn)定性、排水性能以及滲水殘留穩(wěn)定度等的試驗(yàn)分析，提出了排水瀝青路面混合料的設(shè)計(jì)方法和相關(guān)指標(biāo)。試驗(yàn)采用瀝青用量為4.8%、添加0.15%瑪蹄脂作為外加劑，主要以粗集料為主空隙率在18%～22%的大空隙瀝青混合料時(shí)，試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足國(guó)內(nèi)外技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)國(guó)內(nèi)研究或工程實(shí)際應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王宏暢，茅建校，陳旭東.瀝青路面表面縱向與橫向疲勞裂縫擴(kuò)展研究[J].森林工程，2012，28（2）：62-67.

[2]武鶴，魏建軍，蘇群，等.水穩(wěn)砂礫瀝青路面冷再生材料溫縮和抗凍性能試驗(yàn)研究[J].森林工程，2012，28（5）：76-78.

[3]周西棚，程培峰，尚云龍，等.組合式基層與半剛性基層瀝青路面技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比分析[J].森林工程，2013，29（2）：99-102.

[4]張鋒.李林波.李玉龍.等.大空隙排水性瀝青路面配合比設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].公路，2008，4：112-113.

[5]楊若沖.談至明.黃曉明，等.摻聚合物的橡膠混凝土路用性能研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2010，23（4）.

[6]張肖寧.王紹懷.吳曠懷.王端宜.瀝青混合料組成設(shè)計(jì)的CAVF法[J].公路，2011.12.

作者簡(jiǎn)介：彭永恒（1956-），男，山東萊州人，教授，博士，主要從事道路工程和瀝青路面病害研究。