几种新型沥青路面结构在我国高等级公路上的应用

第一届全国公路科技创新高层论坛论文集新技术新材料与新设备卷

几种新型沥青路面结构在我国高等级公路上的应用

王旭东

交通部公路科学研究所，北京，100088

内容摘要本文将介绍交通部公路所近几年来在我国高等级公路的建设和养护过程中研究开发的一些新型沥青路面结构。在这些路面结构的研究过程中，科研人员借鉴了国外最新的沥青路面设计思想，在各有关建设单位的大力支持下，大胆实践，经过几年的实际使用考验，认为是成功的。

这些路面结构包括用于改善济青高速公路抗滑性能的超薄沥青混凝土路面结构；在河北京沪高速公路上铺设的六种低噪音路面结构；在广东广珠东线高速公路上采用的薄面层水泥混凝土罩面技术；以及改性沥青防水层技术等。

这些新路面结构的使用成功，为我国沥青路面的结构设计和材料设计提供了新的设计思想，如果能推广使用将大大改善我国目前高等级沥青路面的使用品质，降低工程造价，具有十分显著的社会和经济效益。

关键词超薄沥青混凝土、低噪音路面、加铺、钢桥罩面、改性沥青防水层

0. 前言

随着我国沥青路面结构和材料设计研究的逐渐深入，发现现有的沥青路面设计方法难以满足路面工程建设和养护方面的需求，如：桥面沥青混凝土的铺装还有待进一步完善；旧路面的沥青混凝土罩面还未有一套成熟的方案；已建和在建的高等级公路沥青面层普遍偏厚；沥青路面，特别是沥青混凝土面层的设计还主要局限于结构承载能力的设计，对于其使用功能的设计还远远不够。这都限制了我国高等级公路沥青路面技术的发展。

面对这些问题交通部公路科研所的科研人员突破一些传统观念的束缚，在各有关建设和管理单位的大力支持下，借鉴国外最新的研究成果，结合我国的实际情况，采用新的设计思想和方法，研究了一些适合我国高等级公路沥青路面的新型路面结构，并经过几年的应用考验，证明是成功的。具体包括：

1）、超薄沥青混凝土抗滑表层

2）、低噪音沥青路面

3）、水泥混凝土路面上的沥青混凝土罩面技术

4）、改性沥青防水层技术

5）、钢桥面沥青混凝土铺装技术

本文将结合试验路或实体工程的情况，对以上这些技术进行简要的介绍，供国内有关专家借鉴、参考。

1. 关于超薄沥青混凝土抗滑表层

超薄沥青混凝土首先产生于七十年代后期的法国，用于沥青路面抗滑性能的恢复。后来也用于新建路面的修筑。这种路面具有构造深度大，抗滑性能好，行车噪音低，同时由于厚度较薄，造价低，适宜于路面养护维修。故自产生以后，欧美许多国家纷纷采用，如：英国、美国等。

一般来说，国际上通常称沥青混凝土铺装层厚度为2～2.5cm为超薄沥青混凝土，厚度为3cm为薄层沥青混凝土。超薄沥青混凝土厚度比较薄，因此混合料的粒径比较小，但同时又要要求有较好

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的构造深度和抗滑性能，两者之间看似有一些矛盾，尤其是密实型的混合料。所以混合料的级配需要专门研究。

我国的超薄沥青混凝土路面的研究起步比较晚。在九十年代中后期，北京、广州等地的城市道路先后采用埃索改性沥青铺设了超薄沥青混凝土路面的试验路段。而此时，混和料的级配为了满足构造深度的要求，一般采用现行规范中Ⅱ型级配。这种级配由于空隙率较大，其稳定性不好，因此实际的使用效果并不十分理想。

九十年代后期，交通部公路所采用断级配密实型的混和料级配原理研究超薄沥青混和料，先后在济青高速公路和河北京沪高速公路铺设了试验路段，并经过了一年多的考验。

济青高速公路是九十年代初期建成通车的，经过多年的使用，行车道上的抗滑性能严重衰减，影响了行车的安全。为此，采用超薄沥青混凝土罩面以改善行车道的抗滑性能。铺设的试验路采用两种改性沥青和两种级配（UTAC10（断）和UTAC10（完全断））。试验路于2000年5月建成通车。建成后先后于2000年5月、9月、11月和2001年9月四次测定路面的构造深度，结果见图1。每年的9月份刚好是当地夏季刚过。图中第一段为完全断级配和壳牌改性沥青，第二段为断级配和壳牌改性沥青，第三段为断级配和国产改性沥青，第四段为完全断级配和国产改性沥青。

图1、试验段四次构造深度检测结果对比图

从图中看出，竣工后和第一年夏季后，四个试验段的变化情况基本一致，总的来看四个试验段的构造深度差不多，具体分析，构造深度从大到小依次为：第一段、第二段、第三段、第四段。此时构造深度的大小主要是由当时的施工水平决定的。

第一年冬季（11月份）和第二年夏季再检测，四个试验段的构造深度变化开始显现出来：第二段和第三段的构造深度明显大于相同油石比下完全断级配的第一段和第四段。第二段和第三段都是断级配，但第三段的油石比比第二段略低，所以第三段构造深度最大。此时的构造深度大小则主要是由沥青混合料本身抗滑耐久性决定的。

应该说，经过两年多的使用四个试验段的构造深度的变化与建设初期相比都比较稳定，至少还残留88%的构造深度，与国际上50%再罩面的标准相比，还可以使用多年。特别是，由于路面经使用

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后形成了新的构造纹理，第二、三、四段的构造深度甚至大于建设初期。

2. 关于低噪音沥青路面

近年来世界上众多国家为降低公路交通噪声采取了许多措施。欧洲经济共同体（European Economic Community）规定路面噪音的允许范围从1974年的不大于91dB（A）降低到1990年的84dB （A）。因此，低噪声沥青路面引起了十分广泛的兴趣和重视，并且在应用中取得了良好效果。低噪声路面从沥青混凝土结构上分，可分为两大类：一是多空隙沥青混凝土，二是小粒径超薄沥青混凝土。

从声学角度讲，轮胎与路面摩擦产生噪声后，为减少噪声的等级一方面通过路面表面的构造深度和空隙吸收噪声，另一方面通过路表面的纹理（单位面积内表面的构造数量）反射噪声，消耗噪声的能量。这也正是多空隙沥青混凝土和超薄沥青混凝土能够减少噪声的主要机理，特别是超薄沥青混凝土，由于颗粒小，相同面积下，表面的纹理多，降噪效果十分明显。

目前，国内已有少数研究单位、高等院校开展了多空隙沥青混凝土和超薄沥青混凝土的研究。如1988年交通部公路科学研究所与河北省交通合作在正定试验路上铺筑了100米的OGFC16试验路，同济大学于1996年在浙江萧山等地铺设了多空隙降噪试验路段（4400m2），北京市政和广州市政分别在北京和广州铺设了超薄沥青混凝土试验路段（埃索改性沥青），交通部公路科学研究所与济青高速公路管理局和山东省交通科学研究所合作于1999～2000年济青高速公路上铺设了超薄沥青混凝土，近8000m2（两种级配、两种改性沥青）。

表1为河北省京沪高速公路减噪试验路段的路面结构。共有六种不同结构的低噪声路面。沥青面层的总厚度为15cm。结构一、二、三为超薄沥青混凝土，摊铺厚度只有2.5cm，结构一为开级配磨耗层（又称多孔隙沥青混凝土），设计孔隙率18%～20%，结构二、三为密实型沥青混凝土，最大粒径分别为9.5mm和4.75mm。结构四、五为一般的三层路面结构，结构六为两层路面结构。同时为了改善路面结构使用的耐久性，由表中看出，各个结构均设置改性沥青防水层。结构一至三设置在中面层下面，结构四至六设置在上面层下面。此外，在结构一至三中采用PAC20（多孔隙沥青混凝土，设计孔隙率20%～25%）作为路面结构内部的排水结构层。这样对于结构一，实际上是一个双层透水路面结构型式。

表1、河北省减噪试验路路面结构

结构上面层防水层中面层防水层下面层

一 2.5cmOGFC10 5cmPAC20 有 7.5cmSAC25

二 2.5cmUTAC10 5cmPAC20 有 7.5cmSAC25

三 2.5cmUTAC6 5cmPAC20 有 7.5cmSAC25

四 4cmOGFC16 有 5cmSAC20 6cmSAC25

五 4cmSAC13 有 5cmSAC20 6cmSAC25

六 6cmSAC16 有9cmSAC25

表2为使用1年后，减噪试验路噪音水平的测定结果，测试车采用两厢富康车。采用两种不同的车速80km/h和120km/h。表中（1）、（2）栏为两次平行测试的平均值，平行测试的误差不超过1dB。表中（3）、（4）栏为6种试验路面结构与AC16相比的噪声降低水平。（5）栏为相应的降低噪声的平均值。（6）栏为2000年12月第一次检测结果。（7）栏为两次噪声检测，噪音降低的变化值。

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