透水路面
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技术指标 试验数据 现行方法确 定的油石比 /％ 5.0 10.1 4.0 5.3 5.5 0.32 5.0 8.3 0.16 5.5 8.3 8.3 5.8 3.4 0.48 5.5 8.3 0.46 6.0 7.0 11.2 6.3 2.0 0.67 6.0 8.7 1.00 5.0％ 5.0％ 5.1％ 无拐点 5.0％ 5.0％ 无拐点 新法确定 油石比 /％ 5.0％ 施工采用 油石比 /％ 5.0％
13
线性 (PAC-13) 线性 (PAC-10)
y = -0.987x + 30.699
R = 0.9502
2
10 6 9 12 15 2.36mm筛孔通过率/% 18 21
级配设计方法及优化
在级配设计中，PAC中粗集料含量大，一般都能形成 骨架结构。不同比例的粗集料含量所形成的骨架空隙结构 的力学性能和稳定性差异很大，采用离散单元方法（DEM） 建立数字模型对PAC的粗细级配结构评价。
2
25 22
4.75mm 2.36mm 1.18mm
R = 0.8962
2
y = -0.7896x + 35.145 R2 = 0.9721
19 空隙率/% 16 线性 (PAC-19)
y = -0.667x + 31.191 R = 0.9326
2
y = -0.6628x + 31.121 2 R = 0.9312
在相同的空隙率和加载条件下，偏粗型级配的PAC结
构中，荷载主要通过骨架结构竖向传递，侧向滑移不显 著，承载能力更高，抵抗局部荷载变形的能力更强，混
合料的骨架结构更稳定。
最佳沥青用量确定
现行方法是通过析漏和飞散曲线的“拐点”，确定最 佳沥青用量。在分析总结了国外现行方法基础上，针 对性提出了一套确定最佳沥青用量的新方法。
透水基层
透水性能 承载力 水稳定性 • • • • 足够的渗透能力，尽快排干进入路面结构内的雨水； 足够的稳定性支撑路面的施工操作； 足够的储水能力暂时储存未排出的雨水； 足够的强度以满足路面结构的总体性能。
级配碎石透水基层 多孔水泥混凝土基层
多孔水泥稳定碎石透水基层（CTPB） 大空隙沥青稳定碎石透水基层（ATPB） 大粒径透水沥青混合料基层 （LSPM）
对于PAC-13，当2.36mm筛孔通过率增大3％时，混合料的空 隙率相应的减小约2％；反之，混合料的空隙率相应的增大约2％。
24.0 y = -0.6021x + 32.357 22.0 /％ 20.0 空隙率 18.0 16.0 6.0 11.0 16.0 筛孔通过率 /% 21.0 26.0 y = -1.109x + 33.779 R = 0.8744
18 15 12 飞散损失/％ 9 6 4.0 4.5 5.0 5.5 油石比 /％ 6.0 飞散 0.5 0.4 0.3 析漏损失/％ 0.2 0.1 4.0 4.5 5.0 5.5 油石比 /％ 6.0 析漏
OACmin 的确定
OACmax的确定
OAC = OACmin + 0.75 (OACmax OACmin )
常澄高速 （试验段）
4.透水沥青混凝土性能研究
水热综合性能评价－Hamburg浸水车辙
最终变形－水热综合性能、耐久性 蠕变斜线－高温性能 剥落斜线－水稳定性
作用次数 /次 0 0 -2 -4 -6 变形深度/mm -8 -10 PAC-13 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000
透水沥青路面研究
1. 绪论
存在的问题
绝大多数的城市道路、广场、商业街、步行道、停车场、
小区和公园道路广泛使用密级配沥青混合料、水泥混凝土和花
岗岩、大理石等材料，城市地表逐渐被不透水面层覆盖。
地 面 潜水面
图 城市地下水漏斗
图 华东（苏锡常地区）地下水漏洞
城市地下水位下降
•损害了城市的水平衡 •影响了城市地表植物的生长 •破坏了城市地表的生态平衡 •地层下陷
未浸水 浸水10d
4.0
3.5
y = -4.4141x + 3.9097 R = 0.9771
2
3.5
y = -4.3924x + 4.1239 R = 0.9867
2
3.0 2.5
R = 0.94 y = -4.6946x + 3.6824 R = 0.988
2
2
3.0 -0.2 -0.1
3.0
lg t
细型级配
粗型级配
级配设计方法及优化
细型级配
粗型级配
级配设计方法及优化
相同空隙率、油石比条件下，粗细两种级配的PAC车辙试验结果
混合料 细型级配 粗型级配 指标 DS /mm· -1 次 最终变形深度/mm DS /mm· -1 次 最终变形深度/mm 试验结果 5546 2.8 7132 1.6
透水垫层 /过滤层
通常由粗砂、小颗粒集料或者土工织物构成，具有过 滤功能和足够的透水能力：
•防止土颗粒通过泵吸作用进入基层或底基层； •改善路基温湿特性；
•为透水基层和其它层提供稳定的施工平台； •分散传至土基的荷载，使其不产生过量的变形。
3.透水沥青混凝土配合比设计
级配设计方法及优化
PAC-10、PAC-13 及PAC-19混合料中，2.36mm筛孔通过率同 混合料的空隙率相关性良好，通过改变2.36mm筛孔的通过率调整 混合料的空隙率。
状、粒度及级配等都会对混合料的性能产生很大影响，在进行 沥青混合料设计时，对集料的选择就显的尤为重要。
点接触
点接触
透水沥青面层
多孔沥青混合料多采用高粘度沥青作为结合料, 可以通过掺加高粘度改性剂或使用SBS改性沥青掺加
高粘改性剂、SBS改性沥青掺加纤维（木质素或聚酯
纤维）、在沥青或改性沥青中掺加15％～20％废旧 轮胎粉、在沥青中掺加EVA或橡胶等多种提高沥青粘 度的方法。
2 2
2
3 2.5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R = 0.9765 y = -4.2260 x + 3.6850 R = 0.9539
2
空隙率越大，混合料的疲 劳性能越差，疲劳寿命的衰减 同空隙率大小线性负相关，且 随着空隙率的增大，应力水平 变化对疲劳寿命的影响总体上 也变得更敏感；
0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
热导率k / 1.765 2.199
1500.0 1000.0 比热容J/(kg· 500.0 K) 0.0 0%
(W(mk) )
1
比热容 c 1 kg / (J ( K ) ) 853.350 853.333
热扩散率
/
6
(k×10 (m s))
2
0.985 1.097
透水沥青混凝土 密级配沥青混凝土 5% 10% 15% 20% 25%
透水沥青混凝土 密级配沥青混凝土
-6
1.0
0.5 热扩散率×10（m/s） 0.0 15% 20% 25% 0% 5% 10%
作用次数(次) 0 -1 0 -2 -3 -4 -5 -6 变形深度(mm) -7 -8 -9 -10 -11 -12 SMA AC-13(SK-70基质沥青) ATB-30(SK-70基质沥青) AC-13(SBS改性沥青) SuperPave-13 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000
2
lg t
合适的油石比时，PAC经历3～10 天的浸水后，疲劳性能没有显著降低。
4.5 未浸水 4.0
y = -4.3924x + 3.9441 R = 0.9867
2
4.5 浸水10d
未浸水 浸水10d
y = -4.3801x + 4.1724 R = 0.967
2
4.5 4.0 3.5
y = -4.7923x + 3.9935
4.8% 5.1%
y = -4.4204x + 4.0762
4.0
5.4%
3.5 3.0
2
R = 0.9805 y = -4.3801x + 4.1724 2 R = 0.967 y = -3.4922x + 4.046 R = 0.9511 y = -3.8898 x + 3.9747 R = 0.9879
咸阳机场高速
油石比 /％ 飞散损 /％ 析漏量 /％
4.0 22.3 1.9 4.3 10.6 0.17 4.0 16.3 0.06
4.5 15.1 2.0 4.8 7.4 0.21 4.5 12.3 0.11
广清高速 （试验段）
油石比 /％ 飞散损失/％ 析漏量 /％ 油石比 /％ 飞散损失/％ 析漏量 /％
研究背景
其次，表面致密的路面在雨
天不能及时排水，形成路表水膜 或路面积水，使行车容易出现水
雨天行车
漂、水雾，给行人和车辆行驶带
来不便，增大了交通事故发生率。 同时，在暴雨时地面径流量 急剧增高，很快出现峰值，加重 了城市排水系统的负担，甚至引 起洪涝灾害。
路面积水
概念
透水沥青路面-指由较大空隙率混合料作为路面结构层、允许 路表水进入路面（或路基）的沥青路面结构的总称。 根据其透水（排水）特点和适用场合等条件，分为三种类型:
最佳沥青用量确定
该方法避免了现行方法中存在的拐点确定的误差大、人为主观因素对最佳沥青 用量的确定影响大及最佳沥青用量取值不明确等不足，设计时充分考虑了取值的客 观性和PAC沥青膜较厚的特点，提出了最佳沥青用量的具体计算公式。通过在青岛、 太原试验路的应用，以及对已有道路（咸阳机场高速、广清高速和常澄高速）的对 比分析，表明采用新方法确定的最佳沥青用量能够在避免现行方法不足，确定的合 理的最佳沥青用量。
2 2
2.5 -0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
lg t
疲劳特性
5.0
未浸水 3 浸水10天
y = -4.3801x + 4.1724 R = 0.967 y = -4.3939x + 4.1174 R = 0.9746
2 2
4.5
4.0
3.5
3.0 2.5
y = -4.3972x + 4.1298 R = 0.9891 -0.2 -0.1 -0.1 0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3
Ⅱ型-Ⅰ型-路表 Ⅲ型-路表水进入路面后直接进入路基到邻近排水设施 路表 由基后由面层排出并引到邻层（或垫层）排出
面面层 基基层层 基层
垫层
封层 封层
溢流口 排水设施
排水设施
排水设施
路基基 路
优点
图 降噪效果
图 水雾对比
透水沥青路面的优点
图 反光对比
研究内容
•透水沥青路面材料组成设计
•透水沥青混凝土配合比设计
0.3
lg t
5.0
偏大的油石比和偏小的油 石比都不利于混合料的疲劳性 能。油石比过大，会降低应力 水平变化对疲劳寿命影响的敏 感性，但多余的沥青会发生竖 向流淌，造成混合料沿厚度方 向上的空隙分布不均匀和空隙 堵塞。
y = -4.8634x + 3.9127
4.2%
4.5
2
R = 0.9784
PAC热阻性能较好，可
阻止和延缓高温季节道路表 面的高温向路面内部的传 递，从而提高路面的热稳定 性能，增强路面对气温荷载 变化的抵抗能力，有效延长 路面的使用寿命。
含水率 %
图 空隙率同热导率的关系
2.3
2
图 不同含水率时的比热容
1.5
2.1 热导率W/(m· k) 1.9 1.7 0% 5% 10%
•透水沥青混凝土性能研究
•透水沥青路面结构设计
•透水沥青路面透水设计与评价
2.透水沥青路面材料组成研究
透水沥青面层
透水沥青路面面层材料一般采用多孔沥青混合料（Porous Asphalt Concrete, PAC）。PAC是一种典型的骨架－空隙结 构，粗集料用量大，约占集料总质量的85％，集料之间的接触 面积减少了约25％，接触点的应力高。因此，骨料的性质、形
0.0
0.1
0.2
-0.1
0.0
lg t
0.1
0.2
0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
lg t
5.4%油石比
4.8%油石比
4.2%油石比
热物特性
表 PAC、AC的热物性数值计算结果
热物性指标 PAC AC
2.3 2.1 热导率W/(m· k) 1.9 1.7 0% 5% 10% 15% 20% 沥青混凝土空隙率 %
材料级配设计合理的PAC在重复荷载作用下的水-高温综合性能良好
疲劳特性
5 y = -3.8194x + 4.4897
2
4.5 4
16.4% R = 0.9787 20.3% 22.4% y = -4.2309x + 4.3489
17.7%
24.7%
R = 0.9782 3.5 y = -4.3801x + 4.1724 R = 0.967 y = -4.4638x + 3.8543
13
线性 (PAC-13) 线性 (PAC-10)
y = -0.987x + 30.699
R = 0.9502
2
10 6 9 12 15 2.36mm筛孔通过率/% 18 21
级配设计方法及优化
在级配设计中，PAC中粗集料含量大，一般都能形成 骨架结构。不同比例的粗集料含量所形成的骨架空隙结构 的力学性能和稳定性差异很大，采用离散单元方法（DEM） 建立数字模型对PAC的粗细级配结构评价。
2
25 22
4.75mm 2.36mm 1.18mm
R = 0.8962
2
y = -0.7896x + 35.145 R2 = 0.9721
19 空隙率/% 16 线性 (PAC-19)
y = -0.667x + 31.191 R = 0.9326
2
y = -0.6628x + 31.121 2 R = 0.9312
在相同的空隙率和加载条件下，偏粗型级配的PAC结
构中，荷载主要通过骨架结构竖向传递，侧向滑移不显 著，承载能力更高，抵抗局部荷载变形的能力更强，混
合料的骨架结构更稳定。
最佳沥青用量确定
现行方法是通过析漏和飞散曲线的“拐点”，确定最 佳沥青用量。在分析总结了国外现行方法基础上，针 对性提出了一套确定最佳沥青用量的新方法。
透水基层
透水性能 承载力 水稳定性 • • • • 足够的渗透能力，尽快排干进入路面结构内的雨水； 足够的稳定性支撑路面的施工操作； 足够的储水能力暂时储存未排出的雨水； 足够的强度以满足路面结构的总体性能。
级配碎石透水基层 多孔水泥混凝土基层
多孔水泥稳定碎石透水基层（CTPB） 大空隙沥青稳定碎石透水基层（ATPB） 大粒径透水沥青混合料基层 （LSPM）
对于PAC-13，当2.36mm筛孔通过率增大3％时，混合料的空 隙率相应的减小约2％；反之，混合料的空隙率相应的增大约2％。
24.0 y = -0.6021x + 32.357 22.0 /％ 20.0 空隙率 18.0 16.0 6.0 11.0 16.0 筛孔通过率 /% 21.0 26.0 y = -1.109x + 33.779 R = 0.8744
18 15 12 飞散损失/％ 9 6 4.0 4.5 5.0 5.5 油石比 /％ 6.0 飞散 0.5 0.4 0.3 析漏损失/％ 0.2 0.1 4.0 4.5 5.0 5.5 油石比 /％ 6.0 析漏
OACmin 的确定
OACmax的确定
OAC = OACmin + 0.75 (OACmax OACmin )
常澄高速 （试验段）
4.透水沥青混凝土性能研究
水热综合性能评价－Hamburg浸水车辙
最终变形－水热综合性能、耐久性 蠕变斜线－高温性能 剥落斜线－水稳定性
作用次数 /次 0 0 -2 -4 -6 变形深度/mm -8 -10 PAC-13 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000
透水沥青路面研究
1. 绪论
存在的问题
绝大多数的城市道路、广场、商业街、步行道、停车场、
小区和公园道路广泛使用密级配沥青混合料、水泥混凝土和花
岗岩、大理石等材料，城市地表逐渐被不透水面层覆盖。
地 面 潜水面
图 城市地下水漏斗
图 华东（苏锡常地区）地下水漏洞
城市地下水位下降
•损害了城市的水平衡 •影响了城市地表植物的生长 •破坏了城市地表的生态平衡 •地层下陷
未浸水 浸水10d
4.0
3.5
y = -4.4141x + 3.9097 R = 0.9771
2
3.5
y = -4.3924x + 4.1239 R = 0.9867
2
3.0 2.5
R = 0.94 y = -4.6946x + 3.6824 R = 0.988
2
2
3.0 -0.2 -0.1
3.0
lg t
细型级配
粗型级配
级配设计方法及优化
细型级配
粗型级配
级配设计方法及优化
相同空隙率、油石比条件下，粗细两种级配的PAC车辙试验结果
混合料 细型级配 粗型级配 指标 DS /mm· -1 次 最终变形深度/mm DS /mm· -1 次 最终变形深度/mm 试验结果 5546 2.8 7132 1.6
透水垫层 /过滤层
通常由粗砂、小颗粒集料或者土工织物构成，具有过 滤功能和足够的透水能力：
•防止土颗粒通过泵吸作用进入基层或底基层； •改善路基温湿特性；
•为透水基层和其它层提供稳定的施工平台； •分散传至土基的荷载，使其不产生过量的变形。
3.透水沥青混凝土配合比设计
级配设计方法及优化
PAC-10、PAC-13 及PAC-19混合料中，2.36mm筛孔通过率同 混合料的空隙率相关性良好，通过改变2.36mm筛孔的通过率调整 混合料的空隙率。
状、粒度及级配等都会对混合料的性能产生很大影响，在进行 沥青混合料设计时，对集料的选择就显的尤为重要。
点接触
点接触
透水沥青面层
多孔沥青混合料多采用高粘度沥青作为结合料, 可以通过掺加高粘度改性剂或使用SBS改性沥青掺加
高粘改性剂、SBS改性沥青掺加纤维（木质素或聚酯
纤维）、在沥青或改性沥青中掺加15％～20％废旧 轮胎粉、在沥青中掺加EVA或橡胶等多种提高沥青粘 度的方法。
2 2
2
3 2.5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R = 0.9765 y = -4.2260 x + 3.6850 R = 0.9539
2
空隙率越大，混合料的疲 劳性能越差，疲劳寿命的衰减 同空隙率大小线性负相关，且 随着空隙率的增大，应力水平 变化对疲劳寿命的影响总体上 也变得更敏感；
0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
热导率k / 1.765 2.199
1500.0 1000.0 比热容J/(kg· 500.0 K) 0.0 0%
(W(mk) )
1
比热容 c 1 kg / (J ( K ) ) 853.350 853.333
热扩散率
/
6
(k×10 (m s))
2
0.985 1.097
透水沥青混凝土 密级配沥青混凝土 5% 10% 15% 20% 25%
透水沥青混凝土 密级配沥青混凝土
-6
1.0
0.5 热扩散率×10（m/s） 0.0 15% 20% 25% 0% 5% 10%
作用次数(次) 0 -1 0 -2 -3 -4 -5 -6 变形深度(mm) -7 -8 -9 -10 -11 -12 SMA AC-13(SK-70基质沥青) ATB-30(SK-70基质沥青) AC-13(SBS改性沥青) SuperPave-13 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000
2
lg t
合适的油石比时，PAC经历3～10 天的浸水后，疲劳性能没有显著降低。
4.5 未浸水 4.0
y = -4.3924x + 3.9441 R = 0.9867
2
4.5 浸水10d
未浸水 浸水10d
y = -4.3801x + 4.1724 R = 0.967
2
4.5 4.0 3.5
y = -4.7923x + 3.9935
4.8% 5.1%
y = -4.4204x + 4.0762
4.0
5.4%
3.5 3.0
2
R = 0.9805 y = -4.3801x + 4.1724 2 R = 0.967 y = -3.4922x + 4.046 R = 0.9511 y = -3.8898 x + 3.9747 R = 0.9879
咸阳机场高速
油石比 /％ 飞散损 /％ 析漏量 /％
4.0 22.3 1.9 4.3 10.6 0.17 4.0 16.3 0.06
4.5 15.1 2.0 4.8 7.4 0.21 4.5 12.3 0.11
广清高速 （试验段）
油石比 /％ 飞散损失/％ 析漏量 /％ 油石比 /％ 飞散损失/％ 析漏量 /％
研究背景
其次，表面致密的路面在雨
天不能及时排水，形成路表水膜 或路面积水，使行车容易出现水
雨天行车
漂、水雾，给行人和车辆行驶带
来不便，增大了交通事故发生率。 同时，在暴雨时地面径流量 急剧增高，很快出现峰值，加重 了城市排水系统的负担，甚至引 起洪涝灾害。
路面积水
概念
透水沥青路面-指由较大空隙率混合料作为路面结构层、允许 路表水进入路面（或路基）的沥青路面结构的总称。 根据其透水（排水）特点和适用场合等条件，分为三种类型:
最佳沥青用量确定
该方法避免了现行方法中存在的拐点确定的误差大、人为主观因素对最佳沥青 用量的确定影响大及最佳沥青用量取值不明确等不足，设计时充分考虑了取值的客 观性和PAC沥青膜较厚的特点，提出了最佳沥青用量的具体计算公式。通过在青岛、 太原试验路的应用，以及对已有道路（咸阳机场高速、广清高速和常澄高速）的对 比分析，表明采用新方法确定的最佳沥青用量能够在避免现行方法不足，确定的合 理的最佳沥青用量。
2 2
2.5 -0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
lg t
疲劳特性
5.0
未浸水 3 浸水10天
y = -4.3801x + 4.1724 R = 0.967 y = -4.3939x + 4.1174 R = 0.9746
2 2
4.5
4.0
3.5
3.0 2.5
y = -4.3972x + 4.1298 R = 0.9891 -0.2 -0.1 -0.1 0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3
Ⅱ型-Ⅰ型-路表 Ⅲ型-路表水进入路面后直接进入路基到邻近排水设施 路表 由基后由面层排出并引到邻层（或垫层）排出
面面层 基基层层 基层
垫层
封层 封层
溢流口 排水设施
排水设施
排水设施
路基基 路
优点
图 降噪效果
图 水雾对比
透水沥青路面的优点
图 反光对比
研究内容
•透水沥青路面材料组成设计
•透水沥青混凝土配合比设计
0.3
lg t
5.0
偏大的油石比和偏小的油 石比都不利于混合料的疲劳性 能。油石比过大，会降低应力 水平变化对疲劳寿命影响的敏 感性，但多余的沥青会发生竖 向流淌，造成混合料沿厚度方 向上的空隙分布不均匀和空隙 堵塞。
y = -4.8634x + 3.9127
4.2%
4.5
2
R = 0.9784
PAC热阻性能较好，可
阻止和延缓高温季节道路表 面的高温向路面内部的传 递，从而提高路面的热稳定 性能，增强路面对气温荷载 变化的抵抗能力，有效延长 路面的使用寿命。
含水率 %
图 空隙率同热导率的关系
2.3
2
图 不同含水率时的比热容
1.5
2.1 热导率W/(m· k) 1.9 1.7 0% 5% 10%
•透水沥青混凝土性能研究
•透水沥青路面结构设计
•透水沥青路面透水设计与评价
2.透水沥青路面材料组成研究
透水沥青面层
透水沥青路面面层材料一般采用多孔沥青混合料（Porous Asphalt Concrete, PAC）。PAC是一种典型的骨架－空隙结 构，粗集料用量大，约占集料总质量的85％，集料之间的接触 面积减少了约25％，接触点的应力高。因此，骨料的性质、形
0.0
0.1
0.2
-0.1
0.0
lg t
0.1
0.2
0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
lg t
5.4%油石比
4.8%油石比
4.2%油石比
热物特性
表 PAC、AC的热物性数值计算结果
热物性指标 PAC AC
2.3 2.1 热导率W/(m· k) 1.9 1.7 0% 5% 10% 15% 20% 沥青混凝土空隙率 %
材料级配设计合理的PAC在重复荷载作用下的水-高温综合性能良好
疲劳特性
5 y = -3.8194x + 4.4897
2
4.5 4
16.4% R = 0.9787 20.3% 22.4% y = -4.2309x + 4.3489
17.7%
24.7%
R = 0.9782 3.5 y = -4.3801x + 4.1724 R = 0.967 y = -4.4638x + 3.8543