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(dá)國(guó)家的道路上得到廣泛推廣應(yīng)用。借助于日本排水瀝青混凝土路面的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，較全面地介紹了排水瀝青混凝土路面的混合料設(shè)計(jì)、材料品質(zhì)要求、材料品質(zhì)與路用性能的關(guān)系、路面施工和使用養(yǎng)護(hù)維修等方面的信息，旨在為我國(guó)公路工作者研究、設(shè)計(jì)和推廣應(yīng)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(dá)國(guó)家關(guān)注的問題，而這些問題除了與汽車的機(jī)械性能、輪胎表面結(jié)構(gòu)性能以及交通管制有關(guān)外，路面表面的性狀和其隨著使用時(shí)間的變化，也是導(dǎo)致這些問題產(chǎn)生的原因之一。如密級(jí)配瀝青混凝土路面(DenseGrade Asphalt Pavement，以下簡(jiǎn)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(dǎo)致安全問題和噪聲污染。因此，歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)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(jiǎn)稱DAP)技術(shù)的應(yīng)用。
DAP技術(shù)是在早期開發(fā)的透水性路面技術(shù)的基礎(chǔ)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(jié)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(jìn)入排水瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水，全部從不透水層頂面排到路面邊溝，或通過設(shè)置在透水層邊沿內(nèi)部的縱向排水管道排出路面外。這種路面由于結(jié)構(gòu)內(nèi)空隙是連通的，而且有深的表面紋理結(jié)構(gòu)，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(guó)外的城市道路和高速公路上都得到了推廣應(yīng)用。
本文就該技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀，尤其是日本的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合筆者的研究作簡(jiǎn)要介紹，為我國(guó)對(duì)該技術(shù)的研究提供一定的參考。
1 DAP的設(shè)計(jì)要求
1.1設(shè)計(jì)方法
DAP的結(jié)構(gòu)如圖3所示，與透水性瀝青混凝土路面的結(jié)構(gòu)(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(xué)者研究的結(jié)果(如圖5，DAP結(jié)構(gòu)的厚度太薄，降噪和排水效果差；太厚，造價(jià)較高，而且降噪和排水效果并沒有相應(yīng)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(yàn)方法結(jié)合單位時(shí)間的透水量(1000ml／15 s)為標(biāo)準(zhǔn)確定。此外，由于排水瀝青混凝土路面其他結(jié)構(gòu)層與一般瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合并沒有多大差異，因此，整體路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 計(jì)算仍采用多層彈性層狀體系理論。
1.2對(duì)材料的品質(zhì)要求
1.2.1對(duì)集料的品質(zhì)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(jiān)硬耐磨、多棱角。軟石和細(xì)長(zhǎng)、扁平料含量必須嚴(yán)格控制，其要求至少要與瀝青瑪蹄脂碎石(Stone Matrix Asphalt，以下簡(jiǎn)稱SMA)路面的一樣或更高。試驗(yàn)表明：細(xì)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(xì)長(zhǎng)、扁平料含量對(duì)磨耗雖然影響不大(如圖8[23所示)，但對(duì)排水瀝青混凝土路面的耐久性有很大影響。
1.2.2對(duì)結(jié)合料的品質(zhì)要求
DAP對(duì)結(jié)合料的品質(zhì)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(jié)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(dāng)混合料的空隙率相同時(shí)，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(jié)合料對(duì)抵抗飛散性的效果；圖11 反映出具有不同彎曲功的結(jié)合料在不同溫度下抵抗飛散性的效果?？梢钥闯觯褂酶哔|(zhì)量的結(jié)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(duì)級(jí)配的要求
1.3.1對(duì)粗集料最大粒徑的要求
試驗(yàn)結(jié)果表明(如圖12、圖13、圖14所示)，使用的粗集料的粒徑大小對(duì)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(duì)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(duì)噪音降低量和透水量的影響?？梢钥闯?，空隙率越大，降噪和排水效果越顯著。但同時(shí)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(duì)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(duì)混合料性能的要求
1.4.1對(duì)溫度穩(wěn)定性的要求
圖18反映了混合料的動(dòng)穩(wěn)定度隨結(jié)合料品質(zhì)的變化。圖19給出了不同結(jié)合料在60℃溫度下破壞次數(shù)與折斷應(yīng)力的關(guān)系。圖20不同結(jié)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(jié)合料才能滿足規(guī)定要求。
1.4.2對(duì)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(jié)合料的品質(zhì)、集料的品質(zhì)和合理的配合比設(shè)計(jì)等因素密切相關(guān)。從圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖16、圖21、圖22和圖23的試驗(yàn)結(jié)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(yán)格選用結(jié)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(nèi)。
2 DAP的施工
由于DAP使用高粘度改性結(jié)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(shè)備，最好在20 t以上。為了避免將膠結(jié)料振提到表面，確保表面空隙不被膠結(jié)料堵塞，不能振動(dòng)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(hù)
根據(jù)日本和歐美的經(jīng)驗(yàn)，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(diǎn)。
(1)盡管使用高粘度改性結(jié)合料，但泛油、骨料飛散病害仍然嚴(yán)重，應(yīng)進(jìn)一步研究對(duì)策。
(2)排水功能保持時(shí)間不長(zhǎng)，一般具有良好排水功能的時(shí)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(shí)間變化的調(diào)查結(jié)果。要恢復(fù)其排水功能需要采用專用設(shè)備，如圖25所示。圖26 是使用高速型清洗設(shè)備每年不同的作業(yè)次數(shù)與排水功能保持時(shí)間的關(guān)系。
(3)由于空隙率較大，容易受到空氣中的有害物質(zhì)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(jié)合料，否則無法保證強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，因此其工程造價(jià)較高。鑒于上述原因，我國(guó)在研究推廣應(yīng)用這種路面時(shí)應(yīng)充分考慮這些問題。
4 結(jié)語
本文根據(jù)日本對(duì)DAP的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從混合料的設(shè)計(jì)、材料品質(zhì)要求、路面施工、使用性能和維護(hù)等各個(gè)方面，較全面地介紹了DAP的技術(shù)發(fā)展和存在的問題，旨在為我國(guó)公路工作者研究和推廣應(yīng)用該技術(shù)提供參考，避免少走彎路。
