一、多孔沥青混凝土路面的原理及优势 多孔沥青混凝土路面是沥青混合料经铺筑和压实后形成孔隙率约为22%的表层,被用作铺筑在不透水基层之上的磨耗层。因为有这样一个孔隙率,在层中形成一个水道网络,该网络能将阵雨期间渗入面层的水输送掉。多孔沥青混凝土路面提高了原有排水系统的抗暴雨能力,能使车辆轮胎与路面在任何情况下保持接触,避免了雨天高速行驶时可能发生的打滑现象。可减少车辆(尤其是卡车)“水雾”现象,且可避免来自路面表层的反光现象,而使得道路标志更明显。
一、多孔沥青混凝土路面的原理及优势
多孔沥青混凝土路面是沥青混合料经铺筑和压实后形成孔隙率约为22%的表层,被用作铺筑在不透水基层之上的磨耗层。因为有这样一个孔隙率,在层中形成一个水道网络,该网络能将阵雨期间渗入面层的水输送掉。多孔沥青混凝土路面提高了原有排水系统的抗暴雨能力,能使车辆轮胎与路面在任何情况下保持接触,避免了雨天高速行驶时可能发生的打滑现象。可减少车辆(尤其是卡车)“水雾”现象,且可避免来自路面表层的反光现象,而使得道路标志更明显。
二、多孔沥青混凝土路面的设计中应注意以下问题
(一)设计一个可以防止水流进入底基层且停滞在多孔层中的带有横坡的不渗水基础底层。(二)多空隙路面面层在进行排水设施的抗暴雨设计时,应充分考虑面层内排水的作用。多孔沥青混凝土路面表面的渗水性依靠孔隙率。沥青混合料的渗水系数随着空隙率的增大而增大。对于大孔隙混合料的横向排水路面,要使其达到一定程度的渗水,可以通过控制沥青混合料的空隙率进行控制。当空隙率超过20%,渗水系数基本上能达到300m/d,而当空隙率小于6%时,沥青混合料基本上不透水。因此,在多孔隙排水混合料设计中设计空隙率不应小于20%。在高速公路硬路肩上车辆紧急停车时,淤塞非常快,堵塞了路面的排水。为避免此情况,施工时在有硬路肩的多孔沥青混凝土路面面层上再铺设一层透水的沥青表面处置是行之有效的。(三)设计中注意减少车辆内部和外部的滚动噪音。根据比利时道路研究中心研究成果表明,噪音减少原因有:层间孔隙的吸音作用;轮胎与路面界面的泵吸效果;磨耗层良好的路面平整度。铺筑减噪路面首先应满足沥青路面行车安全的要求,也就是路面的构造深度和抗滑系数应满足规范的要求。在此前提下,才可考虑如何减小混合料的最大粒径或采用开级配以提高混合料的减噪效果。对于开级配沥青混合料(中粒式或细粒式)在使用时应充分考虑其由于风沙堵孔对路面使用效果的影响。比较理想的低噪声路面型式是细粒式、多碎石、密实型沥青混合料。(四)混合料的组成与设计。为满足设计所要求的大孔隙率,必须遵循以下几个原则:1、足够数量的“石料”经验表明骨料应包含22%左右半径不小于2mm的颗粒。2、间断级配。例如在粒径范围从0~14mm的混合料中略去2~7mm或2~10mm的部分。3、有限数量的粘结剂。以便在不填充孔隙条件下仍能保证粘结力,以4cm厚表层铺筑。比利时道路研究中心提议的混合料设计方法包括:首先确定原始粒料(石料)的孔隙,接着测定含不同粘结剂的马歇尔试样的孔隙及在磨耗荷载条件下经洛杉矶圆筒旋转后的磨耗百分率。胶结剂含量应能使粒状材料表面被适当涂上,但不能过多,因为过多将减少孔隙,且在运输和铺筑时将产生离析现象。再生合成橡胶含量愈高要求粘结剂的粘性也就愈高,这使得骨料被更厚层的胶结剂所包住。然而有减少层中初始孔隙率和后续压实造成堵塞现象的风险。
三、多孔沥青混凝土路面设计中施工与养护应注意的问题
(一)施工中各个环节的把握1、沥青混合料的拌和。由于采用了改性沥青,进行施工其拌和温度应准确控制。橡胶改性沥青温度控制在165±5℃,矿料温度控制在175±5℃,混合料出料温度155~165℃。2、混合料的运输。对运输混合料的自卸汽车的车槽提前清洗,然后涂刷肥皂水,以防止污染和粘料,保证足够的运输车辆以满足摊铺机正常连续施工要求。3、混合料的摊铺。对于多空隙沥青混合料由于粗集料较多易产生离析,故在沥青混合料的摊铺过程中尤其应注意混合料的均匀性。为了达到较好的效果,夯锤和夯板开到60%对面层混合料的摊铺效果较好,既提高了摊铺的初期密度,又不会把混合料中的粗集料振裂。将摊铺机安装雪撬以控制摊铺平整度,在摊铺前,将预热熨平板10min,温度达到70℃,摊铺机摊铺速度为2-2.5m/min,其沥青混合料的摊铺温度控制在155℃,松铺系数1.10。4、沥青混合料的压实。混合料的压实工艺,不同于一般的沥青混合料,只能用钢轮压路机静压,禁止使用胶轮压路机和振动压路机;由于该沥青混合料的孔隙率较大,在碾压时应注意碾压温度。初压温度不低于140℃,终压温度不低于100℃;碾压可紧跟摊铺机后错轮碾压。5、养护经验。一家荷兰—比利时联合企业已着手研究这种路面的特殊维修与养护问题,其成果已使可用于填补坑洞或局部耐久修补的冷铺多孔沥青混合料得到发展。对于用多孔沥青作罩面、现场多孔沥青的再生利用、雾状喷撒技术以及清除部分堵塞了面层的试验也作了尝试。
四、需要进一步研究的问题
多孔沥青混凝土路面以其优良的表面特性和经济的降噪手段,正在被世界各国广泛使用,特别在欧美已经有较成熟的经验,但作为新生事物,这种路面还存在以下主要问题:发声机理方面,研究人员没有把轮胎花纹特性与轮胎振动联系起来进行较深入的研究,没有建立轮胎噪声与轮胎本身以及路面个参数的定量关系;降噪效果方面,国际没有统一标准的测评仪器;在配合比设计方面,没有从理论上有所突破,还停留在实践经验的基础上;没有系统研究集料尺寸对降噪效果的影响,也没有研究骨料最大粒径和路面铺筑厚度的影响;养护方面,如何保证空隙不被污染或冰雪堵塞,堵塞的空隙如何消除没有从根本上解决;路用性能评价方面还是空白;坑槽修补技术还不成熟;面层厚度在理论上没有充足的依据。我们相信随着研究的进一步深入,这项技术将会被广泛应用到高速公路建设中。