排水瀝青路面

排水瀝青路面採用大空隙瀝青混合料作表層，將降雨透入到排水功能層，並通過層內將雨水橫向排出，從而消除了帶來諸多行車不利作用的路表水膜，顯著提高雨天行車的安全性、舒適性；同時，由於排水瀝青路面的多孔特徵可以大幅降低交通噪音，也被稱為低噪音瀝青路面（low-noise asphalt pavement）。

隨著經濟社會的快速發展，人民群眾出行質量需求不斷升級，交通建設也愈加突顯“環境友好”的理念。在道路工程領域，如何提高路面的使用功能，如何向社會提供高安全、更舒適、更環保的道路表面特性（road surface characteristics），已成為新時期下我國交通部門追求的新目標。

綜觀國內外技術前沿，具有大空隙特徵的排水瀝青路面鋪裝因為具有抗滑性能高、雜訊低、抑制水霧、防止水漂、減輕眩光等突出優點，可以說達到了現有瀝青路面技術中的“頂端路用性能”（ultimate performance），成為實現道路表面特性品質飛躍的最佳路面形式。

我國上世紀八九十年代在上海、河北、黑龍江、廣東等地修了一些小規模的試驗路，但由於當時對我國重載交通的發展和嚴重程度考慮不足、缺少性能優良的改性瀝青等問題，均未取得成功。2001年～2004年，交通部公路科學研究院承擔了交通部西部項目《山區公路瀝青面層排水技術的研究》課題。該項目系統研究了排水瀝青路面的材料性能與設計、結構設計、施工技術、路面安全特性等問題，為排水瀝青路面在我國的應用奠定了基礎。項目成果經交通部科教司鑒定，達到國際先進水平，並獲中國公路學會科技進步二等獎。

2005~2007年，交通部公路科學研究院承擔了江蘇省交通科學研究計劃項目《排水瀝青路面應用技術研究》。該項目在西部項目成果基礎上，以提高排水性瀝青路面使用性能為核心，重點研究了高溫和重載交通條件下排水性瀝青路面的使用性能，結合鹽通高速16.8km排水瀝青路面鋪築的技術應用，在原材料品質與標準、組成設計、排水設計、施工技術與質量控制等方面進行了深入研究。同時，為降低排水瀝青路面在我國推廣應用的成本，交通部公路科學研究院開發了針對我國重載交通特徵的高粘度改性瀝青及高粘度添加劑。

2005年鹽通高速通車后，交通部公路科學研究院和東南大學共同承擔了鹽

通高速排水瀝青路面長期性能觀測項目。根據四年來共8次的全面跟蹤檢測情況，目前路況良好。

2008年，江蘇省在寧杭高速公路二期修築了全長20.9km的排水瀝青路面，該項目為雙幅六車道，單幅寬度14.5m，全部鋪裝面積約30.3萬平米，為目前國內最大的排水瀝青路面鋪裝工程。交通部公路科學研究院對該項目進行了施工全過程技術服務，將前期科研成果進行了系統、成熟的項目級應用。

鹽通高速和16.8公里排水瀝青路面及寧杭高速20.9公里的排水瀝青路面所採用的都是日本大有建設株式會社的TPS瀝青改性劑。

近年，通過加強相關專業學科的交叉研究，特別是高分子材料與石油化工領域新技術與改性瀝青路用性能技術需求的融合，交通部公路科學研究院在改性瀝青技術方面取得了諸多新進展，基於成果研製的系列改性產品是這些成果的直接體現。在我國改性瀝青應用已經規模化的新時期，這些高新技術和產品為我國道路改性瀝青的蓬勃發展和技術突破提供了新的動力和源泉。

其中，為促進排水瀝青路面在我國的推廣應用，交通部公路科學研究院開發了適用於排水瀝青混合料的高粘度添加劑（HVA），同時研發了基於穩定儲存體系的成品高粘度改性瀝青，並申請了國家發明專利，為高粘度瀝青品牌的國產化奠定了堅實基礎。

在歐洲，排水性瀝青路面除了被用於提高路面安全性的目的外，另一個主要用途是減少人口和道路稠密地區的交通噪音。法國公路部門還指出，排水性瀝青面層有助於減弱夜晚行駛時車燈的眩光。西歐許多國家都鋪築了排水性瀝青路面。比利時使用排水性瀝青混合料鋪築路面有二十多年歷史，在1979年時高速公路鋪築的排水路面就有32700m2。法國約有10%的公路使用排水性瀝青路面，至目前總計已鋪設240000m2；但自1990年起，法國的排水性瀝青路面鋪築有減少的趨勢，主要原因在於路面空隙易造成堵塞，同時冬季除雪劑的消耗增加很大。英、德等國為研究排水性瀝青路面對降低噪音及耐久性的功效，進行各種組成材料的鋪設，其空隙率超過20%。荷蘭、丹麥針對孔隙阻塞問題，研究了雙層式排水性瀝青路面。上層採用最大粒徑4mm或8mm，下層採用最大粒徑11mm或16mm，總鋪築厚度達70mm。兩層材料壓實后的空隙率均超過20%。歐洲透水性路面的空隙率起初為15%，後來為防止孔隙逐漸堵塞及養護管理的方便，設計空隙率逐漸提高到20%或大於20%。歐洲的排水性路面面層較厚，粗集料最大粒徑為10~20mm，其中以12.5mm最多，集料的要求比美國開級配瀝青抗滑磨耗層(OGFC)更嚴格。西歐各國對瀝青材料的選擇達成的基本共識是使用改性瀝青，瀝青主要考慮以下要求：具有較好的高溫穩定性、低溫抗裂性以及抗氧化性能。各國近年來使用的結合料見表1.1-1。在瀝青混合料配合比設計上，不採用與密級配配合比設計相同的方法，特別是馬歇爾法與開裂試驗，而且認為排水性瀝青混合料的抗車轍性能較高，有關高溫穩定性的室內試驗如車轍試驗也不太相關。工程上主要依靠擊實試驗決定空隙率，同時開發了肯塔堡飛散試驗，這是歐洲常用的排水性瀝青混合料配合比設計方法。

歐洲各國排水性瀝青路面使用的瀝青結合料

使用過程中由於孔隙被堵塞，所有的排水性瀝青路面都被證實有逐漸喪失排水和降噪效果的趨勢，這在城市裡比較突出。道路部門對此缺乏有效的維護手段，因此排水性瀝青面層的使用壽命受到限制。歐洲在排水性瀝青面層下面鋪設一層不透水薄膜或防水層來防止水對下層的侵蝕，從而較好地解決了美國OGFC應用中出現的下層路面水損壞問題。

美國從上世紀50年代就開始使用開級配抗滑磨耗層OGFC，這種技術是從碎石封層發展起來的，開始採用撒布法施工瀝青預拌碎石，厚度只有1cm左右；為改善高速公路雨天行車的良好抗滑性能，美國聯邦公路管理局（FHWA）在1970年開始檢討原先採用的封層處理的缺陷，研究開發了開級配抗滑磨耗層（OGFC），一般其空隙率約達15%左右，使用多粗集料級配，其主要功能是提供一個有較高抗滑阻力的表層，同時具有降噪，減少水漂、水濺、水霧、眩光等作用。1973年開始推廣OGFC的使用，在1974年頒布了一套OGFC混合料設計方法。據1982年調查，全國鋪築里程已達15000公里，且多鋪築在交通量大的州際公路，鋪裝厚度大多為19mm，空隙率約為12%~15%，是允許空隙發生堵塞的。在機場也廣泛使用OGFC以減低雨天產生水漂現象。美國聯邦公路管理局（FHWA）於1990年12月制定了“開級配抗滑磨耗層（OGFC）混合料設計方法”。

OGFC使用高質量、耐磨光、能提供良好摩擦性能的集料。粗集料不能使用較純石灰岩和易磨光的集料，粗集料中至少應有75%（質量比）的集料有兩個破碎面，90%的集料有一個以上破碎面，洛杉磯磨耗損失不應超過40%。

排水瀝青路面在日本被稱為“超級路面”。日本從1980年前後組團赴德國考察后，開始研究引進歐洲的排水性瀝青路面技術。雖然起步較晚，但發展較快，1987年東京都環道7號率先採用排水性瀝青混合料鋪築，表現出了排水性瀝青路面突出的性能特點。自1990年排水性瀝青路面已成為最標準的路面之一在日本各級道路廣泛應用，至1996年12月止，已累計超過800萬m2的鋪築業績。

日本的排水性瀝青混合料與歐洲PA相似，採用的最大公稱粒徑有13.2mm及16.0mm三種，目標空隙率達到20%，鋪築厚度4cm~5cm。近年來，為提高排水性瀝青路面的吸音降噪性能，日本又對最大公稱粒徑9.5mm和4.75mm的混合料展開試驗研究。

但是，可以說歐洲的技術並沒有適合高溫多濕的日本氣候和交通條件。施工后不久便出現了孔隙堵塞及交通載重引起的骨料飛散，車轍變形問題相當嚴重。因此，日本致力於開發適合日本的氣候條件和交通條件的排水性瀝青路面。經過大量的實踐與研究，日本道路協會於1996年11月發布了《排水性鋪裝技術指針（案）》作為排水性瀝青混合料的設計施工指南。同年日本道路公團做出所有的高速公路必須採用排水性路面鋪裝的決定后，排水性瀝青路面的鋪築面積大規模增長，在一般公路、城市道路的交叉口，出於減噪與安全目的城市街道，排水路面也被較多使用。圖1.1-1是日本排水性瀝青路面的年鋪築面積情況，截至到2002年3月，日本公路40%的鋪面轉變為排水性瀝青路面。日本對多個修築排水性瀝青路面前後的雨天事故調查對比，發現使用排水瀝青路面后雨天事故可減少80%左右，從而基本上與晴天事故率相當。