排水降噪瀝青路面的研究現狀及應用前景

摘 要：排水降噪路面是一種新型的環保瀝青路面，具有排水、抗滑、降噪等優良性能，近年來越來越受到人們關注。針對排水降噪路面在國內外研究現狀及存在的主要問題進行分析，提出了相應的解決方案。

關鍵詞：OGFC；瀝青路面；排水；降噪

21世紀以來，缺乏環保意識的經濟發展模式和基礎設施建設方式使得自然環境問題變得越來越突出。在我國城市化進程中，傳統的密實型路面一方面滿足了通行要求，另一方面也帶來了與節能環保等社會發展方向相悖的系列問題。如表面致密的路面在雨天不能及時排水，容易出現水漂、水霧，增大了交通事故發生概率，尤其在暴雨天氣，加重了城市的內澇災害，另外道路交通噪聲日益增加。因此，改變城市道路目前以不透水鋪裝為主要路面形式的單一局面已經刻不容緩。

文章介紹的排水降噪瀝青路面是一種新型的環保瀝青路面，在解決城市道路排水和降噪方面性能突出，具有廣闊的應用前景。

1 排水降噪瀝青路面的概念及特點

排水降噪路面是由透水性混合料修筑道路的面層，并在上面層的下方鋪設防水性粘結層，這樣路表水可以進入路面橫向排出，并有效遏制水往下層結構滲透，這也是排水路面和透水路面最大的區別之處。排水降噪路面的上面層通常采用OGFC材料，其實質為單一粒徑碎石按照嵌擠原理形成骨架——空隙結構的開級配瀝青混合料，孔隙率一般在15%～25%。采用這種多孔隙瀝青磨耗層，不僅能將雨水快速排出，改善路面的抗滑性能和安全性，另外，內部多孔結構具有減弱道路和汽車輪胎空氣泵作用，因此能夠有效減小汽車行駛噪音[1]。

排水降噪瀝青路面具有很好的實用價值，具體表現在：（1）減小洪峰流量，減輕城市排水系統壓力；（2）降低車輛行駛時的噪音；（3）緩解城市熱島效應，有效降低路表溫度；（4）改善路面視覺性能；（5）有效改善路面行駛的安全性和舒適性。但是排水降噪瀝青路面的力學性能和耐久性比密級配型的瀝青路面要低。

2 國內外研究與應用

2.1 國外主要研究成果

早在20世紀50年代，美國最先提出空隙率為15%的開級配磨耗層[2]，用于雨天路面的抗滑并減小噪音。70年代，通過在碎石層上鋪筑透水性瀝青混合料，達到排水的目的，并提出OGFC這一術語。到80年代，在透水路面中加入土工布等過濾材料，得到廣泛地推廣。此外，英國、法國、德國、荷蘭、日本等國也開始了大空隙瀝青路面的研究。1960年，英國開始在公路上修筑多孔瀝青路面實驗段。歐洲的多孔瀝青路面分為單層和雙層兩種形式，單層鋪筑厚度一般為3-4cm，空隙率為20%-30%，相比傳統瀝青路面可降低噪音3-5dB，但費用高出10%-25%，使用壽命約為8-10年，主要應用在荷蘭、法國和德國；雙層多孔瀝青路面的上層為透水層，下層為排水層，空隙率一般為20%，比傳統瀝青路面降低噪聲8-9dB，比單層多孔瀝青路面降低噪聲4dB，建設費用比傳統瀝青路面高25%-35%，上層需要在下層尚未冷卻時鋪筑，并必須噴灑粘層油，使用壽命為8-10年，主要應用在丹麥、法國和意大利[3]。

早期的OGFC雖然在抗滑、排水、降噪性能方面較為突出，但由于空隙率大，在高速和重載交通作用下，路面易出現松散、剝離、車轍等早期破壞，使用壽命較短。為了解決排水瀝青路面結構強度及耐久性問題，各國開始從集料、瀝青、施工工藝等方面提出特殊要求。經研究表明，采用高黏度的改性瀝青是解決排水瀝青路面結構性病害的關鍵，美國的橡膠瀝青開級配抗滑磨耗層（AR-OGFC）和日本的高黏度改性瀝青排水路面（PA）均獲得了成功。

目前，國外的排水瀝青路面，面臨的主要問題還是路面孔隙的堵塞問題，為解決排水瀝青路面孔隙堵塞問題，國外在改進路面結構形式、開發路面清掃設備等方面做了一定研究，研究表明：當混合料的鋪筑厚度超過4cm，孔隙率小于20%時，面層極易出現孔隙堵塞現象；而鋪筑厚度不超過3cm，空隙率達到22%時，在高速行車狀態下，面層不會出現孔隙堵塞問題，無需特別的養護[3]。但是空隙率過大，路面的力學性能和耐久性難以保證，且鋪筑厚度過薄，排水和降噪效果不顯著。為此，日本等國發明了排水瀝青路面清掃車。

2.2 國內主要研究成果

我國對大空隙排水瀝青路面的研究起步較晚，但近些年來也有了一定的發展和成果。1988年，北京-石家莊高速公路正定段鋪設OGFC試驗路，這是我國首次鋪設排水降噪路面。之后，國內多地開始鋪筑排水瀝青路面試驗路。2003年，在北京勁松路改造工程中，鋪筑的1.23Km大空隙瀝青路面是國內首條排水降噪瀝青路面。2005年，排水性瀝青混合料礦料級配列入《瀝青路面施工技術規范》中?？偟膩碚f，排水性瀝青路面在我國的還未得到廣泛推廣，其原因在于排水性瀝青路面較普通瀝青造價較高，且力學性能和耐久性還有待提高，另外，在施工工藝和養護方面還沒有系統的方案。但是考慮到這種功能性路面在排水抗滑和降噪方面性能突出，國內很多學者也紛紛對排水降噪瀝青路面的配合比、路用性能、施工工藝、路面養護等方面進行研究，以提高其力學性能和耐久性，推廣排水性瀝青路面在工程中的應用。

白曉瑾等人通過試驗對雙層排水瀝青路面進行研究，得出以下主要結論：雙層排水瀝青路面上面層 OGFC-10和下面層 OGFC-13 的礦料級配可以分別采用中國 JTG F40 規范級配和美國 NCAT 礦料級配的中值，并且通過謝倫堡析漏試驗和肯塔堡飛散試驗，得出：OGFC-10混合料采用殼牌瀝青、RST 瀝青和橡膠瀝青時，最佳油石比分別為 5.3 %、5.3 %和5.6 %；OGFC-13混合料殼牌瀝青、RST瀝青、橡膠瀝青時，最佳油石比分別為 5.0%、5.0%和5.3%[4]。朱天同通過實驗得到隨著空隙率的增加瀝青混合料的路用性能降低，但在同樣車速下，空隙率從20%增加到23%時降噪效果并不明顯，而與空隙率為4%左右的SMA路面相比，大空隙排水降噪路面可以有效地降低車輛行駛噪音，最大可降低6.4dB（A）[5]。李曉娟通過實驗對OGFC瀝青混合料的路用性能進行了研究[6]。鄧仰靖從瀝青混合料的攤鋪、碾壓、壓實及接縫等方面提出了大孔隙瀝青路面的施工技術[7]。

3 存在的問題及應對措施

排水降噪瀝青路面在排水、抗滑、降噪等方面的性能有目共睹，但是從目前研究狀況來看，此功能環保型路面在實際應用中存在一些亟待解決的問題，作者參考大量的參考文獻并依據工程實際情況，對這些問題分別給出了其相應的解決方案以供參考。

問題1：OGFC的孔隙率會因為車輛的碾壓或灰塵雜物填塞隨時間而逐漸減小，這樣排水降噪能力下降，原有的功能優勢喪失。

解決方案：（1）做好排水路面養護工作，保證其空隙的暢通，如禁止裝有散裝的砂碎石或土等散粒材料的車輛行駛，保證路面的清潔度；定期對路面進行高壓注水吸出法或雙氧水發泡清洗污染法等方法進行清洗。（2）做成雙層排水降噪路面，即表層采用較小空隙率，主要起降噪、磨耗的作用，下層采用稍大空隙率，主要起排水作用。這種雙層式排水性瀝青路面相對于傳統的單層多孔瀝青路面結構，在排水、降噪、抗滑、抗凍及耐久性方面，優越性更為突出，目前我國在這方面研究尚處于起步階段，可以作為今后研究和發展的方向。

問題2：排水路面由于孔隙率較大，容易受到空氣、陽光和水的侵蝕，瀝青易老化、剝落，造成路面松散。剝離損害是其最常見的破壞之一。

解決方案：（1）采用高黏度的改性瀝青，并加人木質纖維或礦物纖維添加劑。目前，使用較多的是日本的TPS高黏劑以及國內廠家生產的Sino TPS[8]。（2）使用價格昂貴的高黏劑，會大大提高工程成本采用，不利于排水路面的推廣?？梢圆捎酶邠搅縎BS改性瀝青量并改進加工工藝制備成性能優良且成本較低的高黏度瀝青，國內有學者通過實驗研究，得到6%SBS改性瀝青的135℃黏度與日本高黏度瀝青較為接近，可以用于OGFC混合料中[9]。（3）在混合料中通過摻入抗剝落劑來增強粘結效果，一般選用熟石灰。

問題3：由于混合料中粗集料多，空隙率大，溫度損失較快，拌合料的出廠溫度很難控制，運輸過程中集料容易出現“冷團”，攤鋪時易發生離析，影響孔隙的形成，從而降低排水效果且影響路面的平整度。

解決方案：在混合料中摻入礦物纖維能有效減小混合料離析現象。拌和站配備保溫性能良好的成品倉，盡可能一次性放料，減少放料時造成混合料離析和溫度損失。在瀝青混合料運輸工程中，適當采取一些保溫措施，當環境溫度低于10℃或者風力較大時，不宜施工。

4 結束語

排水降噪瀝青路面是一種比較理想的功能環保型路面，但目前仍存在一些實際問題，阻礙其大規模地推廣。但隨著深入研究，相信這種路面在以后的實際工程中會得到較好的應用。

參考文獻

[1]羅琪.降噪排水瀝青路面設計與工程應用[D].武漢：華南理工大學，2014.

[2]關彥斌.大孔隙瀝青路面的透水機理及結構設計研究[D].北京：北京交通大學，2008.

[3]王林濤.多孔瀝青路面研究及應用現狀評述[C].2012年2月建筑科技與管理學術交流會論文集，2012：3-4.

[4]白曉瑾，袁譽飛.雙層排水降噪瀝青路面混合料目標配合比設計[J].市政技術，2014，30（1）：142-145.

[5]朱天同.大空隙降噪瀝青混合料的路用性能研究[J].城市道橋與防洪，2015（7）：236-238.

[6]李曉娟.OGFC瀝青混合料路用性能研究[D].西安：長安大學，2008.

[7]鄧仰靖.大孔隙瀝青路面的施工技術[J].交通世界，2015（10）：138-139.

[8]叢卓紅，吳喜榮.高黏度改性劑對瀝青性能的影響[J].重慶交通大學學報：自然科學版，2011，30（4）：759-762.

[9]劉少鵬，黃衛東，紀淑貞，等.高摻量SBS改性瀝青及其在OGFC中的應用[J].長沙理工大學學報：自然科學版，2013，10（3）：20-25.

作者簡介：曹艷霞，女，湖南益陽人，碩士研究生，主要從事道路材料方面研究和教學工作。