摘要：排水瀝青混凝土路面由于具有迅速排水、抗滑，降低雨天水霧、水漂，提高行車視距，減少雨后反光，降低噪聲等優(yōu)良的路用性能，在歐美日等發(fā)達國家的道路上得到廣泛推廣應用。借助于日本排水瀝青混凝土路面的發(fā)展經(jīng)驗，較全面地介紹了排水瀝青混凝土路面的混合料設計、材料品質要求、材料品質與路用性能的關系、路面施工和使用養(yǎng)護維修等方面的信息，旨在為我國公路工作者研究、設計和推廣應用該路面提供可借鑒的參考。
道路安全和噪聲污染一直是歐美日等發(fā)達國家關注的問題，而這些問題除了與汽車的機械性能、輪胎表面結構性能以及交通管制有關外，路面表面的性狀和其隨著使用時間的變化，也是導致這些問題產(chǎn)生的原因之一。如密級配瀝青混凝土路面(DenseGrade Asphalt Pavement，以下簡稱DGAP)的表面較光滑，路面噪聲大，易打滑，尤其是在雨天易產(chǎn)生水霧和水漂，或在雨后的夜晚車燈照射下產(chǎn)生眩光，將導致安全問題和噪聲污染。因此，歐美日等發(fā)達國家早在20世紀90年代，就先后開始研究排水性瀝青混凝土路面(Drainage AsphaltPavement，以下簡稱DAP)技術的應用。
DAP技術是在早期開發(fā)的透水性路面技術的基礎上發(fā)展起來的。它是由含80%以上9.5～13.2 mm粗集料的碎石，與高粘度結合料拌制的混合料鋪筑而成的多孔隙瀝青混凝土路面。與透水性瀝青混凝土路面的最大區(qū)別在于，DAP是鋪筑在不透水的瀝青混凝土支撐基面上，鋪筑厚度一般為4～6 cm，空隙率一般控制在15%～25%之間，進入排水瀝青混凝土面層結構內部的水，全部從不透水層頂面排到路面邊溝，或通過設置在透水層邊沿內部的縱向排水管道排出路面外。這種路面由于結構內空隙是連通的，而且有深的表面紋理結構，不僅降噪性能優(yōu)良，而且初期具有優(yōu)良的排水性能，減薄了路面的水膜厚度，減少了水霧、水漂以及雨后眩光的產(chǎn)生，大大提高了行車安全性，所以在國外的城市道路和高速公路上都得到了推廣應用。
本文就該技術在國外的發(fā)展現(xiàn)狀，尤其是日本的發(fā)展經(jīng)驗，結合筆者的研究作簡要介紹，為我國對該技術的研究提供一定的參考。
1 DAP的設計要求
1.1設計方法
DAP的結構如圖3所示，與透水性瀝青混凝土路面的結構(如圖4)的最大區(qū)別是DAP只有面層是透水的。排水面層可以使用單層，也可以是雙層。
根據(jù)日本學者研究的結果(如圖5，DAP結構的厚度太薄，降噪和排水效果差；太厚，造價較高，而且降噪和排水效果并沒有相應提高。所以，其排水層的厚度一般宜為4～6 Cm；瀝青混合料的空隙率，則使用傳統(tǒng)的馬歇爾試驗方法結合單位時間的透水量(1000ml／15 s)為標準確定。此外，由于排水瀝青混凝土路面其他結構層與一般瀝青混凝土路面結構層組合并沒有多大差異，因此，整體路面結構的設計 計算仍采用多層彈性層狀體系理論。
1.2對材料的品質要求
1.2.1對集料的品質要求
為了確保DAP面層的抗滑、耐磨和承載能力，要求使用的集料堅硬耐磨、多棱角。軟石和細長、扁平料含量必須嚴格控制，其要求至少要與瀝青瑪蹄脂碎石(Stone Matrix Asphalt，以下簡稱SMA)路面的一樣或更高。試驗表明：細集料易被飽和硫酸鈉溶液破壞，損失率越大，其耐磨性越差，如圖6所示；軟石含量越高，隨著空隙率增大，其耐磨性越差，如圖7 ；細長、扁平料含量對磨耗雖然影響不大(如圖8[23所示)，但對排水瀝青混凝土路面的耐久性有很大影響。
1.2.2對結合料的品質要求
DAP對結合料的品質要求要比SMA路面高得多，一般要采用高粘度的改性瀝青作為結合料。如果采用一般的改性瀝青，其承載能力、溫度穩(wěn)定性、抗飛散性都不能滿足使用要求。如圖9所示，當混合料的空隙率相同時，一般改性瀝青混合料要比高粘度改性瀝青混合料的磨耗量大得多。圖10反映了不同粘度的結合料對抵抗飛散性的效果；圖11 反映出具有不同彎曲功的結合料在不同溫度下抵抗飛散性的效果?？梢钥闯?，使用高質量的結合料可提高DAP的耐磨性能和抗飛散能力，從而提高其使用耐久性。
1.3對級配的要求
1.3.1對粗集料最大粒徑的要求
試驗結果表明(如圖12、圖13、圖14所示)，使用的粗集料的粒徑大小對DAP的降噪水平、排水性能、抗滑性能、磨耗量和抗飛散性都有很大影響，而且是互相制約的。使用的集料粒徑大，耐磨性好，而且由于有較深的紋理深度，有利于排水和抗滑，但與輪胎產(chǎn)生的噪聲也大。綜合考慮，粗集料的最大粒徑宜控制在8～13 mm。
1.3.2對空隙率的要求
空隙率的大小直接影響DAP的降噪水平、排水性能、磨耗量和抗飛散性。圖15 反映了空隙率對噪音降低量和透水量的影響?？梢钥闯觯障堵试酱?，降噪和排水效果越顯著。但同時注意到，空隙率越大，Cantabro飛散損失率越大，如圖16所示。
圖17表明空隙率對不同頻率下的噪音遞減水平，頻率越高，空隙率越大，噪音遞減越大?？梢钥闯?，空隙率控制在20%具有良好的綜合性能。
1.4對混合料性能的要求
1.4.1對溫度穩(wěn)定性的要求
圖18反映了混合料的動穩(wěn)定度隨結合料品質的變化。圖19給出了不同結合料在60℃溫度下破壞次數(shù)與折斷應力的關系。圖20不同結合料的疲勞破壞次數(shù)?？梢钥闯?，要滿足溫度穩(wěn)定性和抵抗荷載的能力，只有使用高粘度改性結合料才能滿足規(guī)定要求。
1.4.2對抗剝落、飛散和磨耗特性的要求
混合料的抗剝落、抗飛散和磨耗特性直接影響DAP的使用耐久性，而這些特性與所用結合料的品質、集料的品質和合理的配合比設計等因素密切相關。從圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖16、圖21、圖22和圖23的試驗結果可看出，要確保DAP混合料的抗剝落、抗飛散和抗磨耗特性的要求，除了嚴格選用結合料、集料外，其混合料的空隙率、礦料間隙率也要控制在合理的范圍內。
2 DAP的施工
由于DAP使用高粘度改性結合料，與DGAP相比，施工的最大區(qū)別是要求施工溫度要高出30℃左右，并且初始碾壓要求使用較大噸位的碾壓設備，最好在20 t以上。為了避免將膠結料振提到表面，確保表面空隙不被膠結料堵塞，不能振動碾壓。其他的工藝要求與DGAP基本一致。所以，DAP的施工并沒有難度。
3 DAP的使用性能與維修養(yǎng)護
根據(jù)日本和歐美的經(jīng)驗，雖然DAP具有降噪、抗滑、減少雨天水霧和雨后車燈在路面產(chǎn)生眩光等優(yōu)良性能，但是這種路面還存在著以下缺點。
(1)盡管使用高粘度改性結合料，但泛油、骨料飛散病害仍然嚴重，應進一步研究對策。
(2)排水功能保持時間不長，一般具有良好排水功能的時間只有1年，2年后的排水性能降低了60%以上，使用4年后已基本不透水了。圖24是日本DAP的排水性能隨使用時間變化的調查結果。要恢復其排水功能需要采用專用設備，如圖25所示。圖26 是使用高速型清洗設備每年不同的作業(yè)次數(shù)與排水功能保持時間的關系。
(3)由于空隙率較大，容易受到空氣中的有害物質的侵害、太陽光中紫外線的氧化老化以及水損害，使用壽命短。
(4)需使用高粘度改性瀝青作結合料，否則無法保證強度和熱穩(wěn)定性，因此其工程造價較高。鑒于上述原因，我國在研究推廣應用這種路面時應充分考慮這些問題。
4 結語
本文根據(jù)日本對DAP的研究和實踐經(jīng)驗，從混合料的設計、材料品質要求、路面施工、使用性能和維護等各個方面，較全面地介紹了DAP的技術發(fā)展和存在的問題，旨在為我國公路工作者研究和推廣應用該技術提供參考，避免少走彎路。
