多孔式瀝青混合料在寒區的應用

【摘要】 多孔瀝青混凝土路面是一種新型的瀝青路面。由于雨水能通過空隙從路面內部排走，使路面表面不致產生很厚的水膜，減輕或避免了高速行車所產生的濺水和噴霧，增強路面的抗滑能力，提高道路的交通安全性。本文通過介紹多孔瀝青混凝土及寒區路面特點，分析了多孔瀝青混凝土路面在寒區使用可能性。

1.1前言

多孔瀝青混凝土路面是一種新型的瀝青路面。由于雨水能通過空隙從路面內部排走，使路面表面不致產生很厚的水膜，減輕或避免了高速行車所產生的濺水和噴霧，增強路面的抗滑能力，提高道路的交通安全性。這種路面結構被廣泛應用于降雨量大且集中的地區修建高速公路和城市快速路。多孔瀝青路面起源于歐洲，1960年德國首次興建此種路面，被稱為Porous Asphalt，即大空隙或排水型路面；在英國也稱為Pervious Macadam即大空隙瀝青碎石。美國和日本稱為Open Graded Asphalt Friction Course，簡稱OGFC，即開級配瀝青排水層[1]。自上世紀80年代末起，在歐洲、北美、日本和澳大利亞得到廣泛應用。

中國寒區應該包括所有的多年凍土區、冰川區和絕大多數穩定性季節積雪區。寒區氣候系統和植被覆蓋應具有相對獨立性，而氣溫是劃分寒區最關鍵的指標。隨著寒區經濟發展，人們在寒區大興土木，如道路工程、水利工程、隧道工程、工業與民用建筑等方面的建設。在我國進行了青藏公路、格爾木至拉薩輸油管線、光纖通訊工程、大坂山隧道等著名工程方面的建設，即將建設的還有青藏鐵路工程、青康公路工程、大小興安嶺地區道路工程等。

1.2多孔瀝青混合料性質

1.2.1多孔瀝青混合料簡介

多孔瀝青路面是指由大空隙（約20%）瀝青混合料鋪筑的、能迅速從內部排走路表雨水、具有防滑、抗車轍及降低交通噪聲的路面。當強調降低噪聲功能時，亦被稱為低噪聲路面。

多孔瀝青路面起源于歐美，已經有50多年的歷史了。最初這種路面的使用目的是為了避免在軍用機場水滑現象，后來用作公路路面。多孔瀝青路面曾經有許多稱法。由于其使用壽命短，堵孔現象嚴重，曾一度被施工單位冷落，隨著聚合物改性瀝青等新材料新技術出現，多孔瀝青混合料的性能有了較大改善。

1.2.2多孔瀝青混合料優缺點

多孔排水路面在路面抗滑、降噪及減少水漂、飛濺、水霧等方面有很大改善，具體有以下優點。

（1）避免路面積水，大幅度減少車輛行駛時出現的雨水飛濺與車后的水霧現象，提高了雨天的可視度和改善視野[2]。

（2）由于空隙率大、表面粗糙、無積水，使車輪與地面的附著力（抓地功能）提高，車輛高速行駛時車輪空轉與打滑現象大為減少，提高了交通安全。日本公路安全調查結果表明，排水性路面與普通路面相比，在高速公路上雨天交通事故的發生率可減少80%左右。

（3）由于大量空隙的存在，多孔路面也是低噪音路面，具有較強的吸音作用。大量統計資料表明，多孔路面可降低路面噪音3-5 dB，相當于修建1.5 m高的聲屏障的效果。

（4）多孔排水路面粗集料含量高，骨架作用顯著，具有較高的抗推移與抗裂性能，路面不易變形與開裂。

多孔排水路面雖有眾多優點，但由于材料、施工工藝等方面還存在諸多尚待解決的難題；或者當施工工藝與材料選擇不當時.這類結構會產生下列問題：

（1）由于空隙大，空隙內熱交換、光衍射、水流動頻繁，瀝青膜與外界的接觸面大，受到熱、氧、光、水的影響大，瀝青易老化、剝落，導致路面整體性較差。路面在交通荷載與自然條件長期作用下易松散，而且一旦出現松散，病害發展迅速，往往在短期內（數周至數月）路面會被全面破壞。

（2）多孔排水路面由于空隙大，空隙易被粉塵、砂礫、土等異物堵塞而失去功能.而且一旦空隙被堵塞，清除較為困難，因此對于塵土較大的路面或低速道路的適用性較差。

（3）優質的瀝青和石料是成功鋪筑多孔瀝青路面的前提，所以相關的費用較高。但是由于其安全、環保的特點，帶來較大的社會效益和經濟效益。再加上使用壽命不斷延長，其鋪筑費用就可以降低到接受的程度。

1.2.3多孔瀝青混合料性能評價方法

1）水熱穩定性能

在目前的瀝青混凝土性能評價方法中，鑒于多孔瀝青混凝土的大空隙結構及高溫多雨的應用環境，按照密級配瀝青混凝土以高溫穩定性或者水穩定性這樣的單一評價指標并不能全面反映多孔瀝青混凝土在水—高溫綜合作用下的路用性能。對于多孔瀝青混凝土，考慮到多雨地區高溫穩定性和水穩定性是多孔瀝青混凝土性能的主要影響因素，采用水—高溫共同作用下的綜合路用性能來評價多孔瀝青混凝土的性能更為合理和貼切實際。

2）降噪性能評價方法

室內吸聲系數：實驗聲學上常采用吸聲系數來評價多孔材料的聲學特性。所謂吸聲系數，是指材料吸收的聲能量與入射到材料表面的聲能量之比。吸聲系數越大，材料的吸聲性能越好。材料的吸聲系數與聲波的頻率及入射角度有關。一般降聲波垂直入射到材料表面的吸聲系數稱為垂直吸聲系數。

噪聲現場測試評價：聲學上常采用聲壓級來表示聲音的強弱。它是一種對數標度。采用對數標度的原因是人耳對聲音強弱的感覺并不與聲壓的大小成正比，而是更接近于正比聲壓的對數值。而且人耳對于不同頻率的聲音，感覺的靈敏程度也不相同。

1.2.4工程應用

國內對多孔性瀝青路面的研究起步較晚，但是近年來道路工作者對其進行了大量的研究，也鋪筑了一些試驗路。1997年在杭州地區鋪筑了l000 m的多孔性瀝青路面，1999年上海的西藏一和田路辟通工程、延安中路地面道路部分路段和局門路等道路都鋪筑了試驗路段。經過一個冬季和夏季的考驗后，排水面層試驗段仍保持著良好的使用性能，雨天行車狀況有明顯的改善，無積水和水濺水霧現象。

1.3寒區路面特點

瀝青路面的低溫開裂是各國道路界普遍關注和重視的問題，我國由于地域遼闊，南北溫度差別大，而且有一半地區瀝青路面要受到溫度裂縫的危害，調查結果表明，瀝青路面的低溫縮裂現象在北方地區十分普遍，尤其是黑龍江省。低溫縮裂嚴重危害到道路的質量和使用壽命，是瀝青路面的主要破壞形式之一。由于瀝青的溫度敏感性，隨著溫度下降瀝青混合料的強度增大，變形能力降低，進而出現路面破壞。

1.4應用可能性

黑龍江省自然區劃為東部溫潤季凍區，路面低溫開裂，凍脹，翻漿等病害時有發生，就筆者觀察，每年冬季期間，路面長期有冰層覆蓋，春季氣溫回升時，哈爾濱市內道路常見凍脹翻漿導致的坑槽或沉降。冬季時，為了防滑，路面會撒除冰鹽。對于一般路面，雖然除冰鹽能起到防滑作用，但是消融后的水對路面會造成損害。

要注意不能撒沙或灰渣，因為這樣會造成空隙阻塞。而且在城市內應用時應注意避開粉塵多、顆粒含量大的地段，容易造成空隙堵塞。在交通量小或低速的地段不適宜應用。這是因為交通承擔了多孔瀝青層表面自我清除的作用， 積聚在孔隙中的塵埃只有通過路面上大量高速行駛的車輛的輪胎吸力作用才會清除掉。

1.5可能遇到的問題

1.冬季使用除冰鹽對路而和橋面進行除雪，會導致路面和橋面剝蝕和開裂，縮短了混凝土工程的服役壽命，應采取有效措施提高寒區混凝土的抗鹽凍性能。

2.雖然多孔瀝青材料有安全、環保的特點，而且帶來較大的社會效益和經濟效益，但是其鋪筑費用較高，應在效益和費用之間尋求平衡。

參考文獻

[1] 李闖民. 開級配瀝青磨耗層（OGFC）的研究[D].公路，2002-03.

[2] 韋甦，孫紅等. OGFC透水瀝青路面在城市道路的應用[D].新型建筑材料，2007-06.