排水降噪沥青路面的研究现状及应用前景

摘 要：排水降噪路面是一种新型的环保沥青路面，具有排水、抗滑、降噪等优良性能，近年来越来越受到人们关注。针对排水降噪路面在国内外研究现状及存在的主要问题进行分析，提出了相应的解决方案。

关键词：OGFC；沥青路面；排水；降噪

21世纪以来，缺乏环保意识的经济发展模式和基础设施建设方式使得自然环境问题变得越来越突出。在我国城市化进程中，传统的密实型路面一方面满足了通行要求，另一方面也带来了与节能环保等社会发展方向相悖的系列问题。如表面致密的路面在雨天不能及时排水，容易出现水漂、水雾，增大了交通事故发生概率，尤其在暴雨天气，加重了城市的内涝灾害，另外道路交通噪声日益增加。因此，改变城市道路目前以不透水铺装为主要路面形式的单一局面已经刻不容缓。

文章介绍的排水降噪沥青路面是一种新型的环保沥青路面，在解决城市道路排水和降噪方面性能突出，具有广阔的应用前景。

1 排水降噪沥青路面的概念及特点

排水降噪路面是由透水性混合料修筑道路的面层，并在上面层的下方铺设防水性粘结层，这样路表水可以进入路面横向排出，并有效遏制水往下层结构渗透，这也是排水路面和透水路面最大的区别之处。排水降噪路面的上面层通常采用OGFC材料，其实质为单一粒径碎石按照嵌挤原理形成骨架——空隙结构的开级配沥青混合料，孔隙率一般在15%～25%。采用这种多孔隙沥青磨耗层，不仅能将雨水快速排出，改善路面的抗滑性能和安全性，另外，内部多孔结构具有减弱道路和汽车轮胎空气泵作用，因此能够有效减小汽车行驶噪音[1]。

排水降噪沥青路面具有很好的实用价值，具体表现在：（1）减小洪峰流量，减轻城市排水系统压力；（2）降低车辆行驶时的噪音；（3）缓解城市热岛效应，有效降低路表温度；（4）改善路面视觉性能；（5）有效改善路面行驶的安全性和舒适性。但是排水降噪沥青路面的力学性能和耐久性比密级配型的沥青路面要低。

2 国内外研究与应用

2.1 国外主要研究成果

早在20世纪50年代，美国最先提出空隙率为15%的开级配磨耗层[2]，用于雨天路面的抗滑并减小噪音。70年代，通过在碎石层上铺筑透水性沥青混合料，达到排水的目的，并提出OGFC这一术语。到80年代，在透水路面中加入土工布等过滤材料，得到广泛地推广。此外，英国、法国、德国、荷兰、日本等国也开始了大空隙沥青路面的研究。1960年，英国开始在公路上修筑多孔沥青路面实验段。欧洲的多孔沥青路面分为单层和双层两种形式，单层铺筑厚度一般为3-4cm，空隙率为20%-30%，相比传统沥青路面可降低噪音3-5dB，但费用高出10%-25%，使用寿命约为8-10年，主要应用在荷兰、法国和德国；双层多孔沥青路面的上层为透水层，下层为排水层，空隙率一般为20%，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，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，主要应用在丹麦、法国和意大利[3]。

早期的OGFC虽然在抗滑、排水、降噪性能方面较为突出，但由于空隙率大，在高速和重载交通作用下，路面易出现松散、剥离、车辙等早期破坏，使用寿命较短。为了解决排水沥青路面结构强度及耐久性问题，各国开始从集料、沥青、施工工艺等方面提出特殊要求。经研究表明，采用高黏度的改性沥青是解决排水沥青路面结构性病害的关键，美国的橡胶沥青开级配抗滑磨耗层（AR-OGFC）和日本的高黏度改性沥青排水路面（PA）均获得了成功。

目前，国外的排水沥青路面，面临的主要问题还是路面孔隙的堵塞问题，为解决排水沥青路面孔隙堵塞问题，国外在改进路面结构形式、开发路面清扫设备等方面做了一定研究，研究表明：当混合料的铺筑厚度超过4cm，孔隙率小于20%时，面层极易出现孔隙堵塞现象；而铺筑厚度不超过3cm，空隙率达到22%时，在高速行车状态下，面层不会出现孔隙堵塞问题，无需特别的养护[3]。但是空隙率过大，路面的力学性能和耐久性难以保证，且铺筑厚度过薄，排水和降噪效果不显著。为此，日本等国发明了排水沥青路面清扫车。

2.2 国内主要研究成果

我国对大空隙排水沥青路面的研究起步较晚，但近些年来也有了一定的发展和成果。1988年，北京-石家庄高速公路正定段铺设OGFC试验路，这是我国首次铺设排水降噪路面。之后，国内多地开始铺筑排水沥青路面试验路。2003年，在北京劲松路改造工程中，铺筑的1.23Km大空隙沥青路面是国内首条排水降噪沥青路面。2005年，排水性沥青混合料矿料级配列入《沥青路面施工技术规范》中。总的来说，排水性沥青路面在我国的还未得到广泛推广，其原因在于排水性沥青路面较普通沥青造价较高，且力学性能和耐久性还有待提高，另外，在施工工艺和养护方面还没有系统的方案。但是考虑到这种功能性路面在排水抗滑和降噪方面性能突出，国内很多学者也纷纷对排水降噪沥青路面的配合比、路用性能、施工工艺、路面养护等方面进行研究，以提高其力学性能和耐久性，推广排水性沥青路面在工程中的应用。

白晓瑾等人通过试验对双层排水沥青路面进行研究，得出以下主要结论：双层排水沥青路面上面层 OGFC-10和下面层 OGFC-13 的矿料级配可以分别采用中国 JTG F40 规范级配和美国 NCAT 矿料级配的中值，并且通过谢伦堡析漏试验和肯塔堡飞散试验，得出：OGFC-10混合料采用壳牌沥青、RST 沥青和橡胶沥青时，最佳油石比分别为 5.3 %、5.3 %和5.6 %；OGFC-13混合料壳牌沥青、RST沥青、橡胶沥青时，最佳油石比分别为 5.0%、5.0%和5.3%[4]。朱天同通过实验得到随着空隙率的增加沥青混合料的路用性能降低，但在同样车速下，空隙率从20%增加到23%时降噪效果并不明显，而与空隙率为4%左右的SMA路面相比，大空隙排水降噪路面可以有效地降低车辆行驶噪音，最大可降低6.4dB（A）[5]。李晓娟通过实验对OGFC沥青混合料的路用性能进行了研究[6]。邓仰靖从沥青混合料的摊铺、碾压、压实及接缝等方面提出了大孔隙沥青路面的施工技术[7]。

3 存在的问题及应对措施

排水降噪沥青路面在排水、抗滑、降噪等方面的性能有目共睹，但是从目前研究状况来看，此功能环保型路面在实际应用中存在一些亟待解决的问题，作者参考大量的参考文献并依据工程实际情况，对这些问题分别给出了其相应的解决方案以供参考。

问题1：OGFC的孔隙率会因为车辆的碾压或灰尘杂物填塞随时间而逐渐减小，这样排水降噪能力下降，原有的功能优势丧失。

解决方案：（1）做好排水路面养护工作，保证其空隙的畅通，如禁止装有散装的砂碎石或土等散粒材料的车辆行驶，保证路面的清洁度；定期对路面进行高压注水吸出法或双氧水发泡清洗污染法等方法进行清洗。（2）做成双层排水降噪路面，即表层采用较小空隙率，主要起降噪、磨耗的作用，下层采用稍大空隙率，主要起排水作用。这种双层式排水性沥青路面相对于传统的单层多孔沥青路面结构，在排水、降噪、抗滑、抗冻及耐久性方面，优越性更为突出，目前我国在这方面研究尚处于起步阶段，可以作为今后研究和发展的方向。

问题2：排水路面由于孔隙率较大，容易受到空气、阳光和水的侵蚀，沥青易老化、剥落，造成路面松散。剥离损害是其最常见的破坏之一。

解决方案：（1）采用高黏度的改性沥青，并加人木质纤维或矿物纤维添加剂。目前，使用较多的是日本的TPS高黏剂以及国内厂家生产的Sino TPS[8]。（2）使用价格昂贵的高黏剂，会大大提高工程成本采用，不利于排水路面的推广。可以采用高掺量SBS改性沥青量并改进加工工艺制备成性能优良且成本较低的高黏度沥青，国内有学者通过实验研究，得到6%SBS改性沥青的135℃黏度与日本高黏度沥青较为接近，可以用于OGFC混合料中[9]。（3）在混合料中通过掺入抗剥落剂来增强粘结效果，一般选用熟石灰。

问题3：由于混合料中粗集料多，空隙率大，温度损失较快，拌合料的出厂温度很难控制，运输过程中集料容易出现“冷团”，摊铺时易发生离析，影响孔隙的形成，从而降低排水效果且影响路面的平整度。

解决方案：在混合料中掺入矿物纤维能有效减小混合料离析现象。拌和站配备保温性能良好的成品仓，尽可能一次性放料，减少放料时造成混合料离析和温度损失。在沥青混合料运输工程中，适当采取一些保温措施，当环境温度低于10℃或者风力较大时，不宜施工。

4 结束语

排水降噪沥青路面是一种比较理想的功能环保型路面，但目前仍存在一些实际问题，阻碍其大规模地推广。但随着深入研究，相信这种路面在以后的实际工程中会得到较好的应用。

参考文献

[1]罗琪.降噪排水沥青路面设计与工程应用[D].武汉：华南理工大学，2014.

[2]关彦斌.大孔隙沥青路面的透水机理及结构设计研究[D].北京：北京交通大学，2008.

[3]王林涛.多孔沥青路面研究及应用现状评述[C].2012年2月建筑科技与管理学术交流会论文集，2012：3-4.

[4]白晓瑾，袁誉飞.双层排水降噪沥青路面混合料目标配合比设计[J].市政技术，2014，30（1）：142-145.

[5]朱天同.大空隙降噪沥青混合料的路用性能研究[J].城市道桥与防洪，2015（7）：236-238.

[6]李晓娟.OGFC沥青混合料路用性能研究[D].西安：长安大学，2008.

[7]邓仰靖.大孔隙沥青路面的施工技术[J].交通世界，2015（10）：138-139.

[8]丛卓红，吴喜荣.高黏度改性剂对沥青性能的影响[J].重庆交通大学学报：自然科学版，2011，30（4）：759-762.

[9]刘少鹏，黄卫东，纪淑贞，等.高掺量SBS改性沥青及其在OGFC中的应用[J].长沙理工大学学报：自然科学版，2013，10（3）：20-25.

作者简介：曹艳霞，女，湖南益阳人，硕士研究生，主要从事道路材料方面研究和教学工作。