多孔瀝青路面吸聲性能評價與優(yōu)化

范建波

（貴州高速公路集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550025）

公路建設(shè)需要滿足時代發(fā)展要求，現(xiàn)階段交通建設(shè)行業(yè)提出“暢、安、舒、美”四階段目標(biāo)建設(shè)要求，對于路網(wǎng)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(fā)展[1]：一是材料滿足功能要求。瀝青混凝土路面的結(jié)構(gòu)形式和指標(biāo)要求均需要根據(jù)建設(shè)地區(qū)的環(huán)境氣候條件、使用功能要求決定，通過材料和配合比優(yōu)化實現(xiàn)使用功能優(yōu)化。二是高性能材料添加。將其和瀝青混合料組合發(fā)揮更好的功能性。三是功能型路面。我國城市化發(fā)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(xiàn)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(jié)構(gòu)采用開級配瀝青混凝土，國際上先進(jìn)瀝青混凝土降噪技術(shù)中路面空隙率可達(dá)18%～22%。這種結(jié)構(gòu)主要特點為：大空隙瀝青路面結(jié)構(gòu)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(qū)，多孔瀝青混凝土結(jié)構(gòu)排水效果較好，有利于行車安全；密度相對較低，有效節(jié)約資源[2]。

多孔隙瀝青混凝土經(jīng)歷了較長發(fā)展時期，使用技術(shù)較為成熟，但目前仍有部分問題有待解決：排水設(shè)計、路面內(nèi)部排水設(shè)計、路面標(biāo)線設(shè)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(jìn)行評價，目標(biāo)空隙率和實際連通空隙率沒有系統(tǒng)評價測試體系，普通滲水測量儀器準(zhǔn)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(jié)構(gòu)形式。該種結(jié)構(gòu)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(xì)集料選用：細(xì)集料采用本地生產(chǎn)的石灰?guī)r機(jī)制砂，規(guī)格為0mm～3mm。

3.礦粉集料：礦粉填料采用佛山地區(qū)生產(chǎn)的礦粉，配合比設(shè)計中采取填料少量復(fù)配硅以提高膠結(jié)料和石料表面的黏附性。

（二）多孔瀝青路面基質(zhì)瀝青改性材料選用

彈性（SBS）高黏體系、硬質(zhì)（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(qiáng)，低溫性能和抗裂性能優(yōu)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(shù)路線的難點。

2.硬質(zhì)（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(yōu)勢，但膠結(jié)料和混合料整體呈現(xiàn)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(fā)的復(fù)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(shè)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(diào)整為50%。實際調(diào)查試驗證明這一調(diào)整對路面排水能力有關(guān)鍵作用，考慮以上因素而初步提出路面材料技術(shù)要求如表2所示。

表2 該項目路面材料技術(shù)要求

（二）多孔瀝青級配設(shè)計

1.初選礦料級配

根據(jù)工程設(shè)計級配范圍，參照國內(nèi)同類工程經(jīng)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(shè)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(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011），初選級配馬歇爾試驗結(jié)果如表3所示。

表3 初選級配馬歇爾試驗結(jié)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(jié)構(gòu)設(shè)計中，我國缺乏與降雨工況關(guān)聯(lián)的設(shè)計指標(biāo)，該指標(biāo)與透水路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水能力相關(guān)。而材料設(shè)計指標(biāo)中滲水系數(shù)，對不同材料的透水能力有較好的區(qū)分度。在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，透水路面滲水系數(shù)不得小于“800ml/15s”。

（二）路面降噪功能分析

多孔瀝青路面降噪機(jī)理是“負(fù)構(gòu)造”原理和空隙吸收聲波原理，同時排水路面粗糙的表面構(gòu)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(yōu)化級配和膠結(jié)料的配比實現(xiàn)。

五、結(jié)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(yōu)化研究，得出以下結(jié)論：國內(nèi)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(zhì)（高分子蠟或樹脂）高黏體系兩種改性瀝青添加材料。采用復(fù)合高黏劑的配合比設(shè)計表現(xiàn)出穩(wěn)定的油膜形成能力，各項指標(biāo)達(dá)到設(shè)計預(yù)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(fù)合高黏改性劑后在180℃～190℃溫度區(qū)間能達(dá)到理想拌和結(jié)果，振蕩壓路機(jī)能改善混合料的壓實，復(fù)壓后段上膠輪對連通空隙影響不大。試驗路達(dá)成了所有的目標(biāo)體積參數(shù)和性能要求。