透水性沥青混凝土面层在市政道路工程中的应用

摘要： 改革开放之后，我国的经济发展日新月异，城市社会发展越来越快，而交通作为经济发展的基础，也得到了速度的发展，而市政道路的质量高低，直接影响着交通的顺畅与否，所以越来越得到政府的重视。城市市政道路工程是一个城市的形象工程，其工程质量关系到政府的形象和城市市容市貌。本文通过对透水性沥青混凝土面层的材料选择、配合比等方面的探讨，研究结果表明，透水性沥青混凝土面层具有较好的路用性能、经济效益和社会效益。

Abstract： After the reform and opening up， the rapid development of China's economy and the increasingly rapid development of urban society， as the basis of economic development， traffic has been gotten rapid development， while the quality of municipal roads directly affect traffic smoothly or not， so it is gotten more and more attention by the government. The city municipal road project is the urban image engineering and its quality of the project is related to the government's image and the urban appearance of the city. This paper discussed permeable asphalt concrete surface layer's choice of materials， mix proportion. The study results show that permeable asphalt concrete surface layer has good pavement performance， economic and social benefits.

关键词： 透水性沥青混凝土面层；影响因素；设计；性能

Key words： permeable asphalt concrete surface layer；influencing factors；design；performance

中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）33-0103-02

0 引言

随着经济的发展，在城市道路改造中，对路面的要求逐步提高。现阶段，城市的路面基本上是砼路面，我们在对旧路改造和新建道路设计中，对各种路面材料进行分析比较后，推荐路面采用一种透水性沥青混凝土面层。通过研究分析，这种路面可以大幅度地吸收轮胎与路面之间的接触噪声，现在这种路面在许多国家作为降低交通噪声改善环境的重要措施而得到广泛应用，通常将这种路面称为低噪声路面，而这种路面能避免路表形成积水而及时将路面水通过内部的孔隙排出，所以又称之为透水性路面。使用透水性材料铺设具有排水性的道路，可以减轻集中降雨季节道路排水系统的负担，有助于补充城市地下水资源，保持土壤湿度，增加城市透水、透气面积，调节城市气候，降低地表温度，改善城市环境，保持生态平衡[1]。

目前，透水性沥青混凝土在我国还处于初期发展阶段，目前尚无完整的设计施工规范及验收指标。笔者在实际工程设计中，参考国外相关设计标准，对透水性沥青混凝土面层的材料选择、配合比等方面进行了研究尝试，希望与同行可以借鉴参考，为我国市政道路形象工程的发展与完善积累经验。

1 透水性沥青混凝土优良路用性能

透水性沥青混凝土和普通的沥青混合料相比有一些不同，例如孔隙率比较大，大粒径骨料含量较多。沥青为高温热稳定性好，粘接性强的高粘度的改性沥青。透水性沥青混凝土在使用上有很好的性能，主要表现在以下几点：①透水性沥青混凝土所修的路面，具有较高的防滑性，这是因为透水性沥青混凝土所造的路面渗透性强，避免雨天积水；②普通混净土路面反光明显，容易影响车辆视线，透水性沥青混凝土反光小，保证路面标识清晰可见，对车辆的安全行驶有很大的帮助；③另外，透水性沥青混凝土还具有吸收噪音的效果，能够大幅度的减少汽车行驶产生的噪声污染，此外，透水性沥青混凝土铺设的道路具有良好的透水性，能够避免城市内涝的出现，并减小城市排水系统的压力，雨水深入地下，有利于对城市地下水资源的补充和保护，对改善城市环境具有重要作用。

2 影响透水性沥青混凝土面层路面温度的因素

透水性沥青混凝土路面的温度是由多种因素共同影响的，其中主要有：太阳辐射，路面热容量，传导系数，气温，风速，纬度，空气湿度等。

路面温度的高低主要是由地面净热辐射通量决定，而地面的净热辐射通量是太阳和地球辐射通量之和。若不考虑车辆对路面温度的摩擦影响，应用能量守恒方法，即考虑太阳短波辐射、大气和地面的长波辐射以及潜热、感热传输等能量之间的平衡。

2.1 太阳辐射与地表辐射[2] 热辐射是一种电磁波，它是由辐射体发出，以直线形式传播，射至物体表面的辐射一部分渗透到物质的内部，其余部分则通过表面的反射或散射被射回空间。而太阳辐射是路面最主要的热辐射源，太阳辐射的强度将直接影响到路面表层温度的高低。

2.2 地表环境辐射 地球表面无论是固体状态或液体状态，都会发出与它们温度相适应的长波辐射。同时，还涉及到具有灰体特征的连续辐射，该辐射称为地表环境辐射。我们从知道的所有气象测量中可以得知，地表环境辐射和太阳逆辐射的反射总和，地表环境的长波辐射与反射对位于地面之上的结构构件的影响只与表面的倾角有关。

2.3 路面热容量 对一物体所供给的热量与这个物体的相应的温度温差的比值叫做该物体的比热容，以前的沥青混凝土面层由于路面的孔隙率较小，其热容量可以直接根据沥青混合料的热容量来确定。而透水性沥青混凝土面层中却因为存在大量的孔隙，所以其热容量不容易直接确定，而需要通过相关实验来确定。

2.4 风速 通过大气的环流作用，造成与周围地区的空气进行交换，从而降低了自身的温度。但由于城市下垫面的复杂性，所以城市的风速一般情况将小于郊区的风速。

2.5 气温 由现行的各种路面温度求解方法中我们可以得知，气温是改变路面温度的一个重要因素。气温决定着大气逆辐射的强度，而大气逆辐射是路面另一个主要热源。当太阳辐射强度下降低于大气逆辐射强度时，路面温度便直接取决气温的变化情况。以一天的气温为例，通常在16点以后的太阳辐射结束以后，气温温度变化幅度开始减小，路面温度则迅速向气温靠拢。可见，气温对于路面温度的变化是一个重要因素。

3 透水性沥青混凝土面层混合料设计

3.1 材料选择[3] 由于粗集料起着骨架的作用，其质量和物理性能严重影响着混合料的自身使用情况，因此混合料中的粗集料应采用质地坚硬，表面粗糙，形状接近立方体，有良好的嵌挤能力的破碎集料。其技术要求见表1；而混合料中的细集料则通常宜选用人工砂和石屑，但不准采用天然砂作为细集料；混合料中的填料采用消石灰或水泥部分或完全取代矿粉，填充料的技术要求可根据实际情况而定；配制透水性沥青混合料时应适当掺加纤维稳定剂来提高混合料的沥青用量，从而提高混合料的耐久使用能力。

3.2 混合料配合比设计 沥青混合料的配合比设计如果不合理，当油石比过大，则会导致铺筑的路面产生裹包和泛油；而油石比过小，路面又会出现松散的现象。另外，混合料中的矿料的质量不好、集料的压碎值和石料的抗压强度差及扁平颗粒含量过高等情况，都会降低路面混合料的稳定度，从而容易出现路面的各种病害。目前路面工程设计，沥青混凝土集料配合比设计大多采用手工试算法或计算机法来设计。

3.2.1 卡剖来模型 当两种组分的集料被混合到一起时，混凝土的空隙率是两种因素作用的结果。一种来自于混凝土中的细组分比例，另一种来自于混凝土中的粗组分的比例。卡剖来模型设计体系主要有以下两种：

①同粒径组分体系。对于形状最简单的同一粒径的球形集料而言，存在一个26%左右的最小空隙率。②两组分体系。如果集料范围延伸到两组分体系（比如集料的两种尺寸），由于集料有不同的形状和棱角，必须找出每一种组分的比例以获得目标空隙率。

3.2.2 级配的计算机设计 如果卡剖来模型中的形状系数可以表征，那么它为解决各种不同粒径的集料的堆积空隙率提供了一条思路。多孔沥青混凝土中的集料表面包裹了一层沥青胶浆，如果从几何尺度上将沥青胶浆厚度看作是集料粒径的一部分，那么可以运用卡剖来模型根据目标空隙率来设计沥青混凝土的级配。所以，工程上通常采用以卡剖来模型为基本算法，运用C++语言可以实现沥青混凝土集料的配合比设计，具体步骤为：①计算集料的平均形状系数；②形状系数的确定和配合比的选择；③验证孔隙率设计的准确性。

3.3 对透水性沥青混合料进行性能试验 对透水性沥青混合料进行各项性能试验，包括马歇尔稳定度检验、残留稳定度试验、劈裂试验、老化试验、车辙试验及透水试验。若性能指标达不到要求，则需调整级配或改变结合料类型，检测指标见表2。

4 透水性沥青混凝土面层的路用性能研究

近几年以来，研究人员针对城市道路的透水性沥青路面试验路段进行现场测试，对透水性沥青混凝土面层的路用技术特性做了较多的分析，分析得到的路用技术特性具体包括以下5个方面：①降噪性能。降噪性能主要与孔隙率、集料粒径及路面厚度这几个因素有关。②降温性能。在热辐射作用下，路面利用吸收到的能量将内部水蒸发为水蒸气，并逸出路面。逸出方式有两种：一种是路面表面的直接蒸发；另一种是内部水分通过孔隙逸出路面。③路表的宏观状况。通过检测试验路表情况，来观察混合料有无明显的沥青老化问题，并通过车辙试验观察透水性路面是否具有良好的抗车辙能力。④透水性能。透水性能取决于路面空隙率的大小等相关参数。⑤附着力。对一般路面而言，附着力与行车速度成反比。而透水性沥青混凝土面层的附着力的影响却较弱。

5 结束语

透水性沥青混凝土面层在道路工程施工推广使用上具有良好的社会和经济效益，较大程度上弥补传统沥青铺面所存在的不足，且设计简易、施工方便，工程材料费用增加幅度不大。因此，笔者认为，在城市道路中采用透水性沥青面层技术可行，设计简易、施工方便，且工程材料费用增加幅度不大，在我国南方多雨地区具有较强的现实意义和广泛的推广价值。

参考文献：

[1]王保军，葛宪滨，张宇.透水性沥青混凝土面层在城市道路中的应用[J].城市道桥与防洪，2006，（2）：122-124.

[2]陈亮，张弘，孟伟.硬化路面与温度场响应模型研究[J].环境科学研究，2004，（3）：71-74.

[3]王冬梅，郭旭升，张建春.大粒径透水性沥青混合料实践应用[J].山东交通科技，2008，（2）：41-43.

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