新型环保排水防滑降噪沥青路面

新型环保排水防滑降噪沥青路面

叶奋

同济大学

交通运输工程学院

2012年3月11日

一、研究背景

目前国际上排水防滑降噪沥青面层（又称多孔性排水沥青面层）。在美国和日本一般被称为Open-Graded Asphalt Friction Course（OGFC），在欧洲称为Porous Asphalt或者Drainage Pavement。多孔性排水沥青面层具有较大的空隙率，能迅速地让路表降水渗入结构层内，从结构层内部排至道路边缘，使沥青路面表面保持相对干燥。使用这种表层，不仅能有效地降低因表面积水引起的水雾、水溅及晴日眩光，而且提供了足够的表面粗糙度，提高了抗滑性能，并能降低道路沿线噪音。因此近年来多孔性排水沥青面层在发达国家得到了广泛的应用。

二、国内外应用现状、技术水平

和发展趋势

美国早在1950年就开始研究OGFC混合料，并在许多州得到了推广应用，大部分用于薄层沥青表层罩面，厚度为16～19mm，主要目的是抗滑安全。1999年6月，阿拉巴马Auburn大学的Prithvi S. Kandhal和麻省Worcester聚合物工艺研究所的Rajib B. Mallick共同发表了“新一代OGFC的设计方法”（Design of New-generation Open-graded Friction Course），报告中通过分析大量试验数据，提出了一套全面进行OGFC设计的方法。

OGFC面层路段保持着良好的使用性能，交通事故显著减少。德国开发排水沥青面层主要是考虑其良好的降噪功能，他们认为在轮胎作用下与路面撞击的噪音、汽车机件振动的噪音可以为多孔性路面层部分吸收。

国内对排水沥青面层的研究起步较晚，但近年来道路工作者对其进行了大量的研究工作。1997年在杭州地区铺筑了1000m多孔性沥青路面，1999年上海的西藏路—和田路辟通工程、延安中路地面道路和局门路铺筑了试验路。经受一个冬季和夏季的考验后，排水面层试验段仍保持着良好的使用性能，雨天行车状况具有明显的改善，无积水和水溅水雾现象。

三、试验路路面结构与排水系统

的设计

3.1 试验路路面结构

1）上面层为4cmOGFC-13沥青面层，设计弯沉值

ls=0.47mm（BZZ-100）；

2）下面层为5cm中粒式沥青混凝土AC－20Ⅰ；

3）基层为35cm粉煤灰三渣，设计弯沉值ls=0.64mm （BZZ-100）；

4）垫层为15cm砾石砂；

5）土基。

3.2 边缘排水系统的设计

第一种排水方法是不铺设排水管，只是在密级配AC-20混合料层边上，在沿混凝土平石边侧摊铺一条OGFC沥青混合

料，其集料粒径选择较大一些（例如

dmax=13~dmax=19），空隙率提高到20%左右；

第二种是将排水管布置在现场浇筑的混凝土平石内部，排水管一直引到排水井口，再穿过排水井侧面，将地表水引入排水井内排出；

第三种是将排水管布置在混凝土平石内侧，其周围由半刚性透水混凝土（CTPB）固定，排水管一直引到排水口，再用曲管引入排水井口内。

结合上海市城市道路的实际情况，路面横坡度一般在1.5%左右，降雨后水分流向道路两侧的雨水井里。

图2-1 CTPB边缘排水系统横断面结构示意图（单位mm）

PVC 多孔集水管PVC 多孔集水管PVC 多孔集水管

绿篱过水口绿篱过水口

图2-2 集水管纵向示意图（单位cm）

边缘排水系统

CTPB配合比组成设计

材料

1）原材料应符合本市地方标准（DBG 08-87）规定。

2）CTPB采用PO32.5水泥，每批所用水泥应有出厂证明、出厂日期和标号。

3）用作排水基层的碎石应清洁干净、级配良好，并具有较好的硬度。

4）排水管采用直径为80mm的硬质聚氯乙稀集水用波纹管，执行标准Q/Y ST13-1996。

5）拌和用水采用清洁的自来水。

边缘排水系统施工工艺

1）集水沟、管和排水沟、管的修筑 2）沟槽开挖和土工布铺设

3）集水管及排水管铺设

4）集水沟回填料的铺筑

1）本次研究依托工程试验路段设在商城路（枫阳路～青风路）。根据新镇区已出道路工程施工图，结合枫泾新镇区科研与景观，以及根据上海市城市道路建设的多年来实践，提出了沥青路面层的结构组合设计方案，并采用4cm的OGFC-13沥青面层。 2）排水路面必须将渗入面层结构内部的水份迅速排出路面结构范围外，本研究特别针对枫泾新镇区的道路景观设计了边缘排水系统，包括一体化的路缘石、CTPB半刚性透水混凝土集水沟、直径为80mm 的硬质聚氯乙稀集水用波纹排水管和集水管出水口。并且对边缘排水系统的组成材料、施工工艺和质量检验都提出了明确的要求。

四、OGFC混合料性状试验研究

4.1 OGFC混合料级配的基本理论

沥青混合料的集料是由粒径大小不等但按照一定比例组合而成的，这种组成称为级配。由于矿料级配的不同，可形成各种类型且在物理性质和力学性质上差异显著的沥青混合料，因而它们的用途也就各不相同。根据集料级配的不同，沥青混合料可以分成两种：根据连续级配的原理组成的密级配沥青混合料，以及根据间断级配或开级配的原理组成的骨架型沥青混合料。

骨架型沥青混合料根据其空隙率的不同，可以分为骨架密实结构和骨架空隙结构两种，前者以SMA为代表，后者以OGFC混合料为主。它们的共同特点是粗集料所占比例很大，4.75mm以上的颗粒比例高达70~80%，细集料用量很少。不同点在于骨架密实型沥青混合料的矿粉用量很大，

0.075mm的通过率一般达到10%；而骨架空隙型的沥青混合料的矿粉用

量通常在5％左右，以保证其具有较大的空隙率，通常要求空隙率大于15%。骨架型沥青混合料的强度主要来自于粗集料之间的嵌挤作用，因为其粗集料含量高，形成石－石接触，可以获得高的结构强度。