多孔沥青路研究及应用现状评述.doc

多孔沥青路面研究及应用现状评述 【摘 要】针对多孔沥青路面在国内外的研究及应用现状展开调研，重点针对多孔沥青路面在应用过程中存在的问题，养护技术的现状进行论述，最后，针对存在的问题给出了相关的建议。 【关键词】道路工程；沥青路面；多孔沥青路面；路面养护；适应性 1. 概述 多孔沥青混合料（ porous asphalt concrete， 简称pac）是一种具有相互连通孔隙， 空隙率在20%左右的开级配沥青混合料， 以其显著的排水、降噪和良好的抗滑性能在国外得到了广泛应用。多孔沥青路面在国际上有两种名词表示。美国称之为开级配磨耗层（open graded friction course，简称ogfc），铺设厚度多为1.5cm~3.5cm，作为功能层使用；欧洲称之为多孔隙沥青混合料（porous asphalt，简称pa）或排水层（drainage course），日本则称之为排水性铺面，一般铺设厚度为4~5cm，作为结构层使用。无论是美国的ogfc还是欧洲和日本的pa，都有一个共同的特征，那就是压实后路面空隙率很大，也正是由于这种高空隙率才使得多孔沥青路面有着特殊的功能和不同于一般密级配沥青路面的设计、施工和养护方法。 2. 国外研究及应用现状分析 图1 多孔沥青路面破坏类型及其发生频率 欧洲最早从20世纪50年代后期开始研究多孔沥青路面，其中以法国、丹麦、荷兰和英国的研究成果较为突出。英国的交通研究实验室（trl）于1950年末开发了多孔沥青路面，并应用于机场跑道，1960年开始在公路上修筑试验路。1984 年以来，英国铺筑了各种多孔沥青路面试验路，其目的主要是为了论证这种路面的降噪效果和耐久性。欧洲的多孔沥青路面分为单层和双层两种形式，单层主要应用在荷兰、法国和德国，铺筑厚度一般为3~4cm，空隙率为20%~30%，可降低噪音3~5db，使用寿命约为8~10年，建设费用比传统沥青路面高10%~25%。双层多孔沥青路面主要应用在丹麦、法国和意大利，其上层为透水层，下层为排水层，比传统沥青路面降低噪声8~9db，比单层多孔沥青路面降低噪声4db，空隙率一般为20%，建设费用比传统沥青路面高25%~35%。上层需要在下层尚未冷却时铺筑，并必须喷洒粘层油，使用寿命为8~10年。除上述国家外，比利时、日本、新加坡、马来西亚等国家和地区，对多孔沥青路面都进行了不同程度的研究和应用。 多孔沥青路面在美国被称为开级配抗滑磨耗层，简称ogfc，是20世纪60年代由美国西部几个州的混合料封层发展而来。铺设厚度为15~20mm，空隙率一般控制在15 %左右。早期的ogfc虽然能够显著提高路面抗滑性能，但在高速和重载交通作用下，路面很快出现松散、剥落，使用寿命较短。随后，俄勒冈州对ogfc做了一定的改进，改进后的ogfc混合料最大粒径达到25mm，典型的铺筑厚度与欧洲排水性路面相近，达到了5cm，改进后的ogfc路面耐久性得到了很大程度的改善，随后在俄勒冈州得到广泛应用。鉴于此，自1997年开始，俄勒冈州交通厅开始对此种沥青路面的早期破坏类型、养护措施进行长期的跟踪调查，并于2001年提交了最终的报告。这是迄今为止有关ogfc养护方面的较为全面的报告。俄勒冈州关于ogfc路面破损状况的调查结果见图1所示。 俄勒冈州的路况调查采用问卷打分形式，首先将各种可能出现的路面病害一一例出，然后针对每种病害出现的频率有四种选项：“从不发生”、“很少”、“较少”、“频繁”可供作答，数值化后得分越高说明出现频率越高，即该种类型的破坏越严重。从图1可以看出，ogfc路面的典型病害为车辙和松散。 事实上，不仅是美国，在欧洲及日本，早期的多孔沥青路面也面临着同样的问题，即路面出现松散、车辙等早期结构性损坏，多孔沥青路面表现出结构性不强、耐久性不足的问题。研究发现，要解决多孔沥青路面松散、车辙等结构性病害和耐久性不足的问题必须从路面材料和施工工艺着手。研究表明：多孔沥青路面优良的使用性能来源于其具有连通的大孔隙结构，骨料之间的接触关系为点点、点面和面面接触交织在一起。在荷载作用下，点接触将向面接触演化，由不稳定趋于稳定， 骨架因此变形。骨架的变形导致孔隙的变化，包括孔隙量的变化和分布的变化，即结构孔隙随时间的衰变。当孔隙衰变到一定程度后，在荷载作用下崩溃，将引起路面结构的松散和变形，优良的性能难以维持，设计寿命无法保证。因此，孔隙是多孔沥青路面的最重要特征，直接影响到路面的使用性能和耐久性。 为了解决多孔沥青路面结构强度及耐久性问题，各国开始尝试采用高粘度改性沥青，并对用于ogfc或pa混合料的集料提出特殊的要求，包括集料的强度和棱角性，为了解决多孔沥青混合料的离析问题，在混合料中添加纤维起到稳定沥青膜的作用；在施工工艺上，提出采用大吨位的光轮压路机对路面进行碾压，并强