多孔瀝青路面吸聲性能評價與優化

范建波

（貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550025）

公路建設需要滿足時代發展要求，現階段交通建設行業提出“暢、安、舒、美”四階段目標建設要求，對于路網功能性要求也越來越高。目前使用最多的瀝青混凝土路面主要朝三個方向發展[1]：一是材料滿足功能要求。瀝青混凝土路面的結構形式和指標要求均需要根據建設地區的環境氣候條件、使用功能要求決定，通過材料和配合比優化實現使用功能優化。二是高性能材料添加。將其和瀝青混合料組合發揮更好的功能性。三是功能型路面。我國城市化發展越來越快，對道路排水、降噪、抗滑、智慧城市等方面要求越來越高，其中多孔降噪、排水等瀝青路面功能對社會效益影響更加明顯。

一、多孔瀝青路面研究現狀

多孔瀝青路面主要功能是吸收車輛行駛噪音，同時還能快速排出路面積水。這種瀝青結構采用開級配瀝青混凝土，國際上先進瀝青混凝土降噪技術中路面空隙率可達18%～22%。這種結構主要特點為：大空隙瀝青路面結構形式通過緩沖和釋放能量降低行車噪音；在降雨量較大地區，多孔瀝青混凝土結構排水效果較好，有利于行車安全；密度相對較低，有效節約資源[2]。

多孔隙瀝青混凝土經歷了較長發展時期，使用技術較為成熟，但目前仍有部分問題有待解決：排水設計、路面內部排水設計、路面標線設計需要綜合考慮，在保證暴雨情況排水順暢的條件下不影響路面使用壽命；不能夠有效對路面排水進行評價，目標空隙率和實際連通空隙率沒有系統評價測試體系，普通滲水測量儀器準確性較差；實際工程中排水路面使用壽命耐久性、耐候性存在較大改善空間。

二、多孔瀝青路面混合料的材料組成及特性

（一）多孔瀝青路面集料選取

1.粗集料選取：多孔隙瀝青路面粗骨料含量較高，完全采用骨架的空隙結構形式。該種結構形式粗集料受力較為集中，因此對粗集料性能要求較高，同時還需兼顧抗剪切、耐磨、抗水、礦料間隙等多方面因素。

2.細集料選用：細集料采用本地生產的石灰巖機制砂，規格為0mm～3mm。

3.礦粉集料：礦粉填料采用佛山地區生產的礦粉，配合比設計中采取填料少量復配硅以提高膠結料和石料表面的黏附性。

（二）多孔瀝青路面基質瀝青改性材料選用

彈性（SBS）高黏體系、硬質（高分子蠟或樹脂）高黏體系是目前市場上改性瀝青使用較多的改性添加材料，兩種材料如下所述：

1.彈性（SBS）高黏體系：以高含量聚合物彈性體為改性劑主體，成品改性瀝青彈性很強，低溫性能和抗裂性能優異，因其往往同步提升所有溫度條件下運動粘度，故施工溫度要求較高。平衡施工工藝和改性劑老化是該技術路線的難點。

2.硬質（高分子蠟或樹脂）高黏體系：以高熔點高分子蠟和樹脂為改性劑主體，改性瀝青成品同時兼顧較高的60℃運動黏度和較低的135℃～170℃運動黏度。較好的施工工藝是其主要優勢，但膠結料和混合料整體呈現脆性，抗裂能力相對不足。

高分子蠟、聚乙烯蠟、高熔點樹脂是形成高黏體系的重要原料，還能降低混合料拌和溫度。基于黏聚力和獨立形成高溫油膜能力兩個功能開發的復合高稠高黏改性劑，以多種彈性聚合物為主材。

三、多孔瀝青混合料配合比設計

（一）多孔瀝青混合料級配要求

本文選用PAC-13級配瀝青混合料研究，與開級配OGFC-13級配相比，差別在于4.75mm粒料的通過率，PAC-13級下限從60%調整為50%。實際調查試驗證明這一調整對路面排水能力有關鍵作用，考慮以上因素而初步提出路面材料技術要求如表2所示。

表2 該項目路面材料技術要求

（二）多孔瀝青級配設計

1.初選礦料級配

根據工程設計級配范圍，參照國內同類工程經驗，試配了三組不同2.36mm通過率的礦料級配以作為初選級配。

2.確定設計級配

對每組初選礦料級配，按公式計算集料表面積與初始瀝青用量，根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011），初選級配馬歇爾試驗結果如表3所示。

表3 初選級配馬歇爾試驗結果

四、多孔瀝青路面功能性分析

（一）路面排水功能分析

透水路面結構設計中，我國缺乏與降雨工況關聯的設計指標，該指標與透水路面結構內部排水能力相關。而材料設計指標中滲水系數，對不同材料的透水能力有較好的區分度。在實際應用中發現，透水路面滲水系數不得小于“800ml/15s”。

（二）路面降噪功能分析

多孔瀝青路面降噪機理是“負構造”原理和空隙吸收聲波原理，同時排水路面粗糙的表面構造可減小輪胎與路面接觸振動噪聲。行車過程中路面有利因素與不利因素的疊加，形成降噪效果，并非是天然降噪，也需要通過優化級配和膠結料的配比實現。

五、結語

本文基于實際工程施工多孔瀝青路面吸聲性能評價與優化研究，得出以下結論：國內外長期對多孔瀝青路面混合料的不斷探索中，通常采用彈性（SBS）高黏體系、硬質（高分子蠟或樹脂）高黏體系兩種改性瀝青添加材料。采用復合高黏劑的配合比設計表現出穩定的油膜形成能力，各項指標達到設計預期。對比PAC-13和OGFC-10級配，在粒徑減小和3mm～6mm石料是否作為粗骨料的綜合作用下，PAC-13的空隙率和連通空隙率明顯較大。添加復合高黏改性劑后在180℃～190℃溫度區間能達到理想拌和結果，振蕩壓路機能改善混合料的壓實，復壓后段上膠輪對連通空隙影響不大。試驗路達成了所有的目標體積參數和性能要求。