滲透性瀝青路面在降雨入滲過程中的性能

(重慶交通大學材料科學與工程學院 重慶 400074)

一、引言

在許多地區，路面出現的問題大多數是由于土壤的保水功能的喪失而產生的。最近滲透性路面被認為是減少路面病害最有效的替代方法，已成為道路發展研究中的一個重要領域。透水性瀝青路面是一種新型環路面結構,它是一種經過特殊加工手法制成的具有連續孔隙的大孔隙瀝青混合料[8]。這種結構既有足夠的強度，又具有良好的透水性,可以很好的緩解不透水鋪裝對環境造成的影響以及降低噪音對周圍市民的影響。

二、滲透性瀝青路面國內外發展動態

排水路面路面于1960年在歐洲首先建成，被稱為“多孔瀝青”，即大孔或排水式路面；美國和日本稱為“開放式瀝青摩擦層(OGFC)”[1-3]，即開放式瀝青排水層。從20世紀80年代以來，人們逐漸注意到城市道路的透水設計對改善環境質量至關重要。因此，首先在德國，防水硬化道路被滲透性路面取代。20世紀70年代在法國，為了解決公園沿途樹木的灌溉問題，首先提出了滲透性路面的設想。不久就建議在高速公路上使用。美國和日本是成功研究和應用世界滲透性路面技術的代表。在這兩個國家，高強度，高透水性路面的研究和應用也在世界領先。

三、滲透性瀝青路面特點

長期以來，城市和城市化地區的地面結構是不透水的。這些地面結構大多數表面上都是服務于汽車，停車場，車道和路肩。它們通常由混凝土塊或塑料網狀結構的矩陣組成，并在空隙中填充有粒徑較小的沙子，礫石或土壤。這些空隙使雨水滲透進入下層土壤，這可以在緩解城市發展過程中引起的雨水徑流的影響方面發揮著極其重要作用。

而滲透性瀝青混凝土與普通瀝青混合料相比，具有孔隙率大，大骨料含量大等特點，所用的瀝青為高粘度改性瀝青[5]，具有良好的高溫穩定性和內聚性。因此，它有很多優秀的表現：(1)可以避免路面積水，雨水在表面力的作用下產生的水膜，同時提高路面防滑性能，提高了行車的安全性。在下雨的夏天，傳統的路面，特別是中國南方，積水非常嚴重。由于傳統路面的小孔隙，路面排水情況十分的糟糕，容易造成交通系統癱瘓，拖延了交通時間點。(2)減少道路反射，尤其是在夜間行車的時候，夜間的路燈在水面上的燈光會影響駕駛員的視野，這大大地提高道路標識的可視性，同時提高駕駛人員的安全性和舒適性，也提高行人的安全性。(3)減低車輛在行駛過程中形成的噪音，有利于營造安全舒適的交通環境。因此，由滲透性材料組成的路面結構可以減少集中降雨季節的道路排水系統的負擔；有利于保護城市地下水系統調整城市氣候，降低地表溫度，保持生態平衡。(4)這種路面結構施工較容易操作，更重要的是成本可行性較高，帶來的經濟效益較高，這滿足可持續發展的要求。

四、透水性瀝青路面透水機理過程

雨水從路面表面層垂直向下滲入透水性瀝青路面是一個具有兩階段的過程[8]。這兩階段分別是①由外界條件決定階段，若外界給水量以及給水的速度沒有超過透水性瀝青路面的下滲能力,則入滲速率等于來水速率②透水性瀝青路面控制階段，當透水性路面飽和程度達到臨界值，透水路面傳導水的能力會逐漸減弱，當小于外界給水速率時，就會有部分雨水通過路面結構的縱坡排出路面。當入滲速率大于透水性瀝青路面的下滲能力，下滲能力會逐漸減小直達到透水性瀝青路面的滲透能力。

五、進一步研究的主要問題及辦法

透水瀝青路面以其優良的表面特性正在大規模的廣泛應用，然而還存在許多問題，比如：

在配合比設計方面，過度依賴于實踐而忽略了理論的發展，如何保證用料，孔隙率，抗滑性等最優化問題，依然研究不夠深入；

1.哪種集料尺寸透水效果最好，骨料最大粒徑和路面鋪筑厚度的有什么樣的影響關系，依然不清楚；

2.沒有從根本上解決養護方面的問題，比如如何保證空隙不被污物或冰雪堵塞，堵塞的空隙如何消除等問題；

3.降雨量多少、孔隙率的大小以及每一結構層厚度的確定，透水性瀝青路面如何控制排水量的效果更佳,其采用的不同空隙路面結構起的效果都是不同的，確定符合不同的區域的透水性瀝青路面結構也是一個十分關鍵問題。

對這種新型材料路用特性缺乏時間的檢驗和充分的觀側依據等；

針對上述存在的一些問題，這里就針對(1)提出一些見解。對于透水瀝青的配合比設計，應加大實驗力度，從理論，實驗和實際的基礎上把握配合比設計，重點依靠實驗，輔以實際經驗理論三者的相互配合，研發出最佳的瀝青配合比設計，節約材料的同時，取得最佳的效果。同時，參照國外的理論，不斷地提出自己的新見解，豐富我們已有的理論體系。

對于瀝青混合料配合比設計來說，最為重要的兩點是：一是確定礦料的配合比例，保證使用的最佳孔隙率并且又不易堵塞。二是確定瀝青用量，保證其具有較好的抗滑性。然后建立在試驗、調整、完善的基礎上不斷改進，只有結合試驗、施工設備分階段的反復驗證、調整，才能取得最佳的設計效果。

六、結語

透水路面提供了解決雨水徑流增加和與汽車使用相關的流水質量降低的問題的一種解決方案。本文對滲透性路面的滲透性能進行了評估。與傳統的瀝青路面相比，我們發現總體上是積極的，并且在幾個方面非常積極。根據滲透性路面強降雨入滲模擬，結果表明，由于采用大孔瀝青材料，透水路面孔隙度大，滲透性高，雨水快速滲透。但作為普通的瀝青路面，雨水滲透非常緩慢，導致路面上方的水容易滯留。將雨水儲存在路基中后，透水性瀝青路面可以降低路面溫度。本文所寫的透水性瀝青路面的排水機理研究，對透水性瀝青路面的設計和滲透機理具有指導意義。