杭州标远市政园林工程有限公司 浙江 杭州 310000
摘要：多孔沥青路面是使用空隙率较大的沥青混合料用于路面表层作为排水层，在其下铺设密级配混合料作为不透水层，并在排水层和不透水层之间设置防水黏结层的路面结构。这种路面结构使用的多孔沥青混合料的空隙率一般在18%-25%，采用间断级配，混合料中形成较大的空隙率和较多的有效空隙，使路面雨水可以迅速排出，提高路面的排水性能，同时大空隙的存在可以起到降温和降噪的作用。但是随着多孔沥青路面的铺筑使用，空隙阻塞这一多孔沥青路面特有的问题引起了国内外学者的关注，多孔沥青路面表层空隙较大，容易被异物覆盖，形成空隙阻塞，使得有效空隙不断缩小，时间越久，路面的排水性能越差。因此本文主要是对多孔沥青路面渗水性能衰变规律进行相应的分析，在这个基础上提出下文中的一些内容，希望能够给予相同行业进行工作的人员提供出一定价值的参考。
关键词：多孔沥青；路面；渗水性能；衰变；分析
1导言
我国公路沥青路面大多采用的是按连续级配组成的密级配沥青混合料，其空隙率在４％左右，基本不透水。汽车轮胎在有水的路面上高速行驶，由于水膜的润滑作用，轮胎与路面间的摩擦系数将显著下降。当轮胎的滚动速度超过某一极限值时，即会产生滑水现象，使轮胎完全丧失驱动性和制动性。多孔沥青路面是一种铺设在路面结构上面层的功能型路面，通常采用开级配设计，空隙率为百分之十八到二十五，具有排水、降噪、防滑等优良性能，适合在多雨地区高等级公路上应用。但是随着荷载作用以及粉尘颗粒堵塞，孔隙率会逐渐降低，致使排水性能下降。目前对堵塞的孔隙进行恢复最有效的方式是用机能恢复车对路面进行清洗。为了及时掌握孔隙的堵塞程度，从而确定孔隙清洗的最佳时机、清洗部位及清洗次数，对多孔沥青混合料渗水性能衰减规律进行研究是十分必要的。
2多孔沥青
多孔性沥青路面(Porous Asphalt，简称PA)与普通沥青路面相比较，其根本区别在于它的空隙率高达15%～20%，甚至超过20%，而普通沥青路面的空隙率仅3%-6%。由于空隙率大，雨水可渗入路面之中，由路面中的连通孔隙向路面边缘排走。因为能迅速排走路面表面积水，所以这种路面也称之为排水性沥青路面(Drainage Asphalt Pavement)。多孔性沥青路面具有良好的宏观构造，它不仅在路表面而且在路面内部形成发达而贯通的孔隙，成为一种负宏观构造，应该说这在沥青路面结构上是一种创新。国外学者的研究表明，多孔沥青路面在使用过程中，其空隙一方面受到荷载作用挤压变形缩小，另一方面受到杂物堵塞而损失。当不考虑冲刷等因素时，小于6μm的细料是造成空隙阻塞的关键颗粒。多孔沥青路面空隙被逐渐堵塞后，其有效空隙率会大幅下降，造成排水性能的损失。研究人员研究发现，多孔沥青路面的阻塞情况与多孔沥青路面的材料无关,而和路面层设计以及气候情况有关，并由总积累体积和渗流速率共同决定。
3试验方法
规范中采用的变水头渗水仪不能够真实模拟降雨条件下颗粒的运移及沉积情况。为了尽可能准确地模拟多孔沥青路面渗水性能的衰变规律，设计开发了多孔沥青路面渗水性能测试仪。仪器由储水箱、水泵、喷头、流速表、流速控制阀门、试件密封夹具、支架等组成。流速表可以读取瞬时流速与累积流速，所用的试件为大马歇尔试件。试验时将大马歇尔试件放入密封夹具中夹紧，夹具内壁用密封橡胶密封，打开水阀并调整流速，使水位稳定在标记处，模拟降雨在路面产生水膜时的情况，通过流速表读取瞬时流速作为多孔沥青混合料的渗水系数，单位为ml/min。利用所开发的多孔沥青路面渗水性能测试仪，本文设计试验研究了多孔沥青路面渗透性能衰变规律，具体的试验步骤如下。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一是成型空隙率分别为18%、20%、22%、24%，高度为5cm的大马歇尔试件，每个空隙率制作４块。成型后通过体积法实测试件的空隙率。二是准备堵塞颗粒材料。研究表明路面粉尘颗粒中，粒径小于0.075mm的比例在50%左右，因此选取0.3mm以下的细集料作为堵塞颗粒。三是将成型的试件固定在仪器上，在不播撒任何颗粒的情况下测量试件的渗水系数。四是称取堵塞颗粒2.5g，均匀播撒在试件表面，开启仪器模拟降雨条件，调节流速控制阀门使水位始终稳定在标记处。当累积流量达到5L或流速稳定时停止洒水，等到试件不再滴水时再次播撒堵塞颗粒2.5g并洒水，重复上述步骤使累积颗粒质量达到10g或10g的倍数时，测量渗水系数Ｃ。五是每个空隙率进行4组平行试验。
4试验仪器
为了研究多孔沥青路面的渗水性能，设计开发了多孔沥青混合料渗水性能测试仪，仪器由储水箱、水泵、喷头、流速表、流速控制阀门、试件密封夹具、支架等组成。流速表可以读取瞬时流速与累积流速，所用的试件为大马歇尔试件，为了模拟多孔沥青路面的实际厚度，制作的马歇尔试件的高度大约为5cm。试验时将大马歇尔试件放入密封夹具中加紧，夹具内壁为密封橡胶材料，可以保证试件侧向密封。在试件上表面夹具内侧做标记，打开水阀并逐渐调整流速，使水位稳定在标记处，模拟降雨在路面产生水膜时的情况，通过流速表读取瞬时流速作为多孔沥青混合料的渗水系数C（mL/min）。
5算例
国内某高速公路采用多孔沥青路面，其所在地区空气质量为重度污染，降尘量一般为30t/(d?km2)，换算为颗粒浓度累积系数为1g(d?m2)。设单向三车道多孔沥青路面的初始空隙率为21.6%，单侧路面宽度为12m，距离路中线1m、3m、5m、7m、9m、以及11m为轮迹带，多孔沥青路面的过滤率为0.5/m，随着使用时间的增加，多孔沥青路面不同位置的渗水系数都在下降，其中外侧路面渗水系数下降较快，同时轮迹带渗水系数的下降速度也快于非轮迹带，使用时间越长，轮迹带与非轮迹带渗水系数的差距也越大。因此对于车道较多、宽度较大的多孔沥青路面，轮迹带与外侧车道的渗水系数是检测与养护的重点。
6展望
一是根据路面实际粉尘颗粒累积过程、粉尘分布与流动规律以及空隙结构衰变规律，建立了多孔沥青路面渗水系数衰变预测模型，为多孔沥青路面养护决策提供依据。二是通过渗水性能衰变试验研究，可知渗水系数残留率与堵塞颗粒的质量基本成线性关系，渗水系数衰变速率与初始渗水系数成正比。三是在实际使用过程中，多孔沥青路面的渗水系数衰变与过滤系数、颗粒累积速率、使用时间以及与路中线距离有关，其中轮迹带和外侧车道渗水系数衰变较快。四是多孔沥青路面的实际使用环境差异较大，本文建立的多孔沥青路面渗水系数衰变模型还需要进一步实际工程校验，并对其可靠性进行进一步完善，因此针对于这个方面的内容而言必须要引起高度的重视，从而更好的去保证工程的建设质量，促进我国经济效益的快速发展。
7结论
通过对上述的内容进行分析研究之后可以得出，总而言之，建立了多孔沥青路面渗水系数衰变模型，用于预测路面不同位置轮迹带与非轮迹带渗水系数随使用时间的变化规律。研究表明，随着使用时间的增加，多孔沥青路面不同位置的渗水系数都在下降，其中外侧路面渗水系数下降较快，同时轮迹带渗水系数的下降速度也快于非轮迹带，使用时间越长，轮迹带与非轮迹带渗水系数的差距也越大。因此，对于车道较多、宽度较大的多孔沥青路面，轮迹带与外侧车道的渗水系数是检测与养护的重点。
参考文献
[1].第三届建筑科学与工程创新论坛纪要[J].建筑科学与工程学报,2016,33(06):1-6+133.
[2]史永宏.多孔混凝土排水基层施工关键技术[J].山东交通科技,2016(05):27-29.
[3]王涛.低噪声沥青路面降噪原理及影响因素分析[J].山东交通科技,2016(04):113-115+117.
[4]曹艳霞.排水降噪沥青路面的研究现状及应用前景[J].科技创新与应用,2016(09):41-42.
[5]李鹏.多孔水泥混凝土路面热输出量化与温度预估模型研究[D].长安大学,2016.
[6]唐国奇.双层排水降噪沥青路面关键技术研究[D].东南大学,2015.
论文作者:谢天宝
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/3
标签：多孔论文; 沥青路面论文; 路面论文; 空隙论文; 系数论文; 流速论文; 颗粒论文; 《防护工程》2019年第6期论文;