排水沥青路面

一种沥青路面

排水沥青( drainage asphalt )路面，又称透水沥青( porous asphalt )路面，指压实后空隙率在20%左右，能够在混合料内部形成排水通道的新型沥青混凝土面层，其实质为单一粒径碎石按照嵌挤机理形成骨架－空隙结构的开级配沥青混合料。此外，针对以改善表面抗滑功能为主的开级配表面薄层应用又称开级配磨耗层( OGFC，open-graded friction course ) 、多孔隙沥青磨耗层( PAWC， porous asphalt wearing course )等。这些材料的构成特征基本相同，但由于使用功能、描述角度和突出重点有所区别被赋予不同名称；有时在技术特点上也有所不同。

简介

排水沥青路面采用大空隙沥青混合料作表层，将降雨透入到排水功能层，并通过层内将雨水横向排出，从而消除了带来诸多行车不利作用的路表水膜，显著提高雨天行车的安全性、舒适性；同时，由于排水沥青路面的多孔特征可以大幅降低交通噪音，也被称为低噪音沥青路面（low-noise asphalt pavement）。

性能优势

随着经济社会的快速发展，人民群众出行质量需求不断升级，交通建设也愈加突显“环境友好”的理念。在道路工程领域，如何提高路面的使用功能，如何向社会提供高安全、更舒适、更环保的道路表面特性（road surface characteristics），已成为新时期下我国交通部门追求的新目标。

综观国内外技术前沿，具有大空隙特征的排水沥青路面铺装因为具有抗滑性能高、噪声低、抑制水雾、防止水漂、减轻眩光等突出优点，可以说达到了现有沥青路面技术中的“顶端路用性能”（ultimate performance），成为实现道路表面特性品质飞跃的最佳路面形式。

中国研发历程

我国上世纪八九十年代在上海、河北、黑龙江、广东等地修了一些小规模的试验路，但由于当时对我国重载交通的发展和严重程度考虑不足、缺少性能优良的改性沥青等问题，均未取得成功。 2001年～2004年，交通部公路科学研究院承担了交通部西部项目《山区公路沥青面层排水技术的研究》课题。该项目系统研究了排水沥青路面的材料性能与设计、结构设计、施工技术、路面安全特性等问题，为排水沥青路面在我国的应用奠定了基础。项目成果经交通部科教司鉴定，达到国际先进水平，并获中国公路学会科技进步二等奖。

2005~2007年，交通部公路科学研究院承担了江苏省交通科学研究计划项目《排水沥青路面应用技术研究》。该项目在西部项目成果基础上，以提高排水性沥青路面使用性能为核心，重点研究了高温和重载交通条件下排水性沥青路面的使用性能，结合盐通高速16.8km排水沥青路面铺筑的技术应用，在原材料品质与标准、组成设计、排水设计、施工技术与质量控制等方面进行了深入研究。同时，为降低排水沥青路面在我国推广应用的成本，交通部公路科学研究院开发了针对我国重载交通特征的高粘度改性沥青及高粘度添加剂。

2005年盐通高速通车后，交通部公路科学研究院和东南大学共同承担了盐

通高速排水沥青路面长期性能观测项目。根据四年来共8次的全面跟踪检测情况，路况良好。

2008年，江苏省在宁杭高速公路二期修筑了全长20.9km的排水沥青路面，该项目为双幅六车道，单幅宽度14.5m，全部铺装面积约30.3万平米，为国内最大的排水沥青路面铺装工程。交通部公路科学研究院对该项目进行了施工全过程技术服务，将前期科研成果进行了系统、成熟的项目级应用。

盐通高速和16.8公里排水沥青路面及宁杭高速20.9公里的排水沥青路面所采用的都是日本大有建设株式会社的TPS沥青改性剂。

开发的背景和意义

近年，通过加强相关专业学科的交叉研究，特别是高分子材料与石油化工领域新技术与改性沥青路用性能技术需求的融合，交通部公路科学研究院在改性沥青技术方面取得了诸多新进展，基于成果研制的系列改性产品是这些成果的直接体现。在我国改性沥青应用已经规模化的新时期，这些高新技术和产品为我国道路改性沥青的蓬勃发展和技术突破提供了新的动力和源泉。

其中，为促进排水沥青路面在我国的推广应用，交通部公路科学研究院开发了适用于排水沥青混合料的高粘度添加剂（HVA），同时研发了基于稳定储存体系的成品高粘度改性沥青，并申请了国家发明专利，为高粘度沥青品牌的国产化奠定了坚实基础。

欧洲情况

在欧洲，排水性沥青路面除了被用于提高路面安全性的目的外，另一个主要用途是减少人口和道路稠密地区的交通噪音。法国公路部门还指出，排水性沥青面层有助于减弱夜晚行驶时车灯的眩光。西欧许多国家都铺筑了排水性沥青路面。比利时使用排水性沥青混合料铺筑路面有二十多年历史，在1979年时高速公路铺筑的排水路面就有32700m2。法国约有10%的公路使用排水性沥青路面，总计已铺设240000m2；但自1990年起，法国的排水性沥青路面铺筑有减少的趋势，主要原因在于路面空隙易造成堵塞，同时冬季除雪剂的消耗增加很大。英、德等国为研究排水性沥青路面对降低噪音及耐久性的功效，进行各种组成材料的铺设，其空隙率超过20%。荷兰、丹麦针对孔隙阻塞问题，研究了双层式排水性沥青路面。上层采用最大粒径4mm或8mm，下层采用最大粒径11mm或16mm，总铺筑厚度达70mm。两层材料压实后的空隙率均超过20%。欧洲透水性路面的空隙率起初为15%，后来为防止孔隙逐渐堵塞及养护管理的方便，设计空隙率逐渐提高到20%或大于20%。欧洲的排水性路面面层较厚，粗集料最大粒径为10~20mm，其中以12.5mm最多，集料的要求比美国开级配沥青抗滑磨耗层(OGFC)更严格。西欧各国对沥青材料的选择达成的基本共识是使用改性沥青，沥青主要考虑以下要求：具有较好的高温稳定性、低温抗裂性以及抗氧化性能。各国近年来使用的结合料见表1.1-1。排水性沥青混合料的配合比设计后必须对设计沥青用量进行析漏试验及肯塔堡飞散试验。

欧洲各国排水性沥青路面使用的沥青结合料

使用过程中由于孔隙被堵塞，所有的排水性沥青路面都被证实有逐渐丧失排水和降噪效果的趋势，这在城市里比较突出。道路部门对此缺乏有效的维护手段，因此排水性沥青面层的使用寿命受到限制。欧洲在排水性沥青面层下面铺设一层不透水薄膜或防水层来防止水对下层的侵蚀，从而较好地解决了美国OGFC应用中出现的下层路面水损坏问题。

美国

美国从上世纪50年代就开始使用开级配抗滑磨耗层OGFC，这种技术是从碎石封层发展起来的，开始采用撒布法施工沥青预拌碎石，厚度只有1cm左右；为改善高速公路雨天行车的良好抗滑性能，美国联邦公路管理局（FHWA）在1970年开始检讨原先采用的封层处理的缺陷，研究开发了开级配抗滑磨耗层（OGFC），一般其空隙率约达15%左右，使用多粗集料级配，其主要功能是提供一个有较高抗滑阻力的表层，同时具有降噪，减少水漂、水溅、水雾、眩光等作用。1973年开始推广OGFC的使用，在1974年颁布了一套OGFC混合料设计方法[3]。据1982年调查，全国铺筑里程已达15000公里，且多铺筑在交通量大的州际公路，铺装厚度大多为19mm，空隙率约为12%~15%，是允许空隙发生堵塞的。在机场也广泛使用OGFC以减低雨天产生水漂现象。美国联邦公路管理局（FHWA）于1990年12月制定了“开级配抗滑磨耗层（OGFC）混合料设计方法”。

OGFC使用高质量、耐磨光、能提供良好摩擦性能的集料。粗集料不能使用较纯石灰岩和易磨光的集料，粗集料中至少应有75%（质量比）的集料有两个破碎面，90%的集料有一个以上破碎面，洛杉矶磨耗损失不应超过40%。

日本

排水沥青路面在日本被称为“超级路面”。日本从1980年前后组团赴德国考察后，开始研究引进欧洲的排水性沥青路面技术。虽然起步较晚，但发展较快，1987年东京都环道7号率先采用排水性沥青混合料铺筑，表现出了排水性沥青路面突出的性能特点。自1990年排水性沥青路面已成为最标准的路面之一在日本各级道路广泛应用，至1996年12月止，已累计超过800万m2的铺筑业绩。

日本的排水性沥青混合料与欧洲PA相似，采用的最大公称粒径有13.2mm及16.0mm三种，目标空隙率达到20%，铺筑厚度4cm~5cm。近年来，为提高排水性沥青路面的吸音降噪性能，日本又对最大公称粒径9.5mm和4.75mm的混合料展开试验研究。

但是，可以说欧洲的技术并没有适合高温多湿的日本气候和交通条件。施工后不久便出现了孔隙堵塞及交通载重引起的骨料飞散，车辙变形问题相当严重。因此，日本致力于开发适合日本的气候条件和交通条件的排水性沥青路面。经过大量的实践与研究，日本道路协会于1996年11月发布了《排水性铺装技术指针（案）》作为排水性沥青混合料的设计施工指南。同年日本道路公团做出所有的高速公路必须采用排水性路面铺装的决定后，排水性沥青路面的铺筑面积大规模增长，在一般公路、城市道路的交叉口，出于减噪与安全目的城市街道，排水路面也被较多使用。图1.1-1是日本排水性沥青路面的年铺筑面积情况，截至到2002年3月，日本公路40%的铺面转变为排水性沥青路面。日本对多个修筑排水性沥青路面前后的雨天事故调查对比，发现使用排水沥青路面后雨天事故可减少80%左右，从而基本上与晴天事故率相当[35]。

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