排水沥青路面技术

2019-08-08 版权声明 举报文章

【摘要】 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。

【关键词】排水;沥青;路面;技术

Abstract: With the rapid development of economic and social, the masses of the people travel quality requirements escalating, transportation construction has become even more prominent the concept of "environmentally friendly". Looking at the cutting edge of technology at home and abroad, with a large gap characteristics of the drainage asphalt pavement because it has anti-slide high-performance, low noise, water mist suppression to prevent hydroplaning, reduce glare and other outstanding advantages, it can be said to the existing asphalt pavement top road performance (the ultimate performance) as the best road in the form of road surface characteristics of quality leap.Key words: drainage; asphalt; road; technology

中图分类号:U416.217文献标识码: A 文章编号:

(一)排水沥青路面概况:

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。

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)。

(二)排水沥青路面国内外研究应用现状

排水沥青路面起源于德国,西欧在上世纪六、七十年代开始研究、推广应用排水沥青路面,各国的应用规模、所用沥青材料、级配等也有所不同,但通常使用改性沥青,排水功能层厚度在4~5cm,近年来的新技术是双层排水沥青路面。

美国以开级配抗滑磨耗层(OGFC)的应用为代表,它起源于上世纪50年代的碎石封层,后学习引进欧洲的排水沥青路面技术,使用改性沥青,掺加纤维添加剂;使用更粗的级配;厚度增加;空隙率增大到20%左右。从1998 年7 月起,乔治亚州要求在所有的州际公路铺装项目中使用OGFC。

日本上世纪80年代学习引进欧洲的技术,基本上与欧洲的技术相同,但由于高温等气候条件比欧洲不利,日本研发了针对性的高粘度改性沥青。日本道路协会于1996年11月发布了《排水性铺装技术指针(案)》。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。日本的应用经验认为:排水沥青路面的排水功能在3~5年内开始衰减,5~8年基本丧失,但可以继续使用。

部分国家排水性沥青路面结合料

国家 初期使用 近年使用

比利时 针入度 100 沥青 掺加再生胶、纤维素或 10%环氧树脂

捷克 70~100 沥青

德国 B65、聚合物改性沥青

英国 针入度 200、100 沥青环氧树脂沥青 掺加纤维素、EVA、橡胶、SBS

日本 80/100 沥青、橡胶沥青 专门配制高粘度改性沥青

美国 40/60、80/100 沥青或掺加氯丁橡胶 80/100 沥青中加入硅化橡胶

荷兰 180/200、80/100、45/60 沥青 改性沥青

瑞典 针入度 80 沥青

瑞士 60/70 沥青

各国对矿料级配也进行了大量的研究,混合料为骨架空隙结构,粗集料占到了 80%

左右,细集料很少,通常为间断级配,部分国家矿料级配见表 1-2-1-2 所示。

部分国家排水性沥青混合料矿料级配

通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)

国家

19 12.5 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

美国 100 85~100 55~75 15~25 5~10 2~4

日本 100 95~100 11~30 8~25 5~17 4~14 3~10 2~7

韩国 100 95~100 10~31 10~21 2~7

从以上实例可以看出,世界各国对排水路面的研究已进入实用技术研究阶段,但设

计方法、材料性能的研究各有所长,都没有达到一定的深度。如:日本对多孔排水性沥

青混合料的性能只研究其排水量、抗剥离性、抗滑性等,而多孔排水性沥青混合料的耐

久性、抗疲劳性、低温特性等都没涉及,需要进一步研究解决。 (三)交通部公路院排水沥青路面研发历程

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,目前路况良好。

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,为目前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。

(四)高粘度沥青国产化开发的背景和意义

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。产品技术性能达到同类产品的国际先进水平,但比同类进口产品成本大幅降低30%。研发的高粘度添加剂为固体颗粒(2~5mm),采用“干法工艺”投放于通常的拌和楼,在拌和中迅速熔融分散后起到对排水沥青混合料良好的改性效果。

公路院高粘度沥青主要技术指标

(五)公路院排水沥青路面技术优势

交通部公路科学研究院一直从事沥青路面结构和材料的设计、施工、性能测试评价的科研工作和标准制定工作,尤其对沥青及改性沥青路用性能评价、沥青混合料设计方法、沥青路面施工工艺与质量控制等的研究一直处于国内领先地位,并编制、修订了我国一系列技术标准和规范,出版专著多部,为行业管理提供了主要技术依据,对引导行业技术进步和路面质量提升起到了关键作用。

综观国内外技术现状,排水沥青路面已经成为未来十年我国道路工程革新、提升道路安全功能和服务品质的主要技术趋势之一。为促进行业对排水沥青路面的科学应用,引导行业健康有序发展,交通部公路科学研究院通过近十年对排水沥青路面的持续和系统研究,在排水沥青路面排水设计、试验评价系统开发、施工与质量控制技术等核心领域形成了系统性的自主技术成果。特别是针对我国重载交通特征的排水沥青路面应用研究以及性价比突出的高粘度改性沥青国产化研究开发,为排水沥青路面在我国的推广应用扫除了关键技术和经济成本的壁垒。

【参考文献】:《公路桥涵施工技术规范》

《公路路面基层施工技术规范》

注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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