1、透水瀝青路面的研究與應(yīng)用xx 透水瀝青路面，是一種主要以改善路表積水，提高路面安全性與舒適性的開(kāi)級(jí)配功能型瀝青路面，1960年代起源于歐洲德國(guó)。其優(yōu)良的路用能性，備受歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家青睞。簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況（1）1960年，德國(guó)首次興建此種路面，稱(chēng)為Porous asphalt or Drain asphalt.1970年代，歐洲的荷蘭、英國(guó)、法國(guó)、瑞士等國(guó)開(kāi)始使用此種路面。法國(guó)是推廣該種路面速度最快的國(guó)家之一，已鋪設(shè)2000萬(wàn)m2。荷蘭每年鋪筑250萬(wàn)m21,500,000 m21 - 1,500,000 m2500,000 - 1,000,000 m2100,000 - 500,000

2、 m210,000 - 100,000 m2 在美國(guó)、日本, 透水瀝青路面稱(chēng)為OGFC (Open Graded Friction Course)，右圖是美國(guó)2002年OGFC路面使用面積分布圖，共超過(guò)23,000,000 m2 。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況（2）國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況（2）臺(tái)灣省中山高速公路，1.5公分厚OGFC瀝青磨耗層2001年，河北京滬高速公路滄州段鋪筑5000m試驗(yàn)段2002西安咸陽(yáng)機(jī)場(chǎng)高速公路大面積使用透水瀝青混合料傳統(tǒng)密級(jí)配瀝青混合料粗骨料 80% 細(xì)骨料 10% 填料 5% 瀝青46% 粗骨料 55% 細(xì)骨料 34% 填料 5% 瀝青45% 透水路面與傳統(tǒng)瀝青路面組成之比較功能一:

3、 透水性采用開(kāi)級(jí)配粗集料（4.75mm篩孔尺寸以上）含量達(dá)80以上空隙率達(dá)到 15%25%透水系數(shù)范圍一般為0.28cm/s0.81cm/s透水瀝青路面普通瀝青路面 地表降水通過(guò)透水瀝青路面上面層，沿下表層排至路邊兩側(cè) 排水示意圖功能二:降低行車(chē)噪音汽車(chē)在密級(jí)配瀝青路面上行駛 由輪胎與 路面間的泵吸作用，產(chǎn)生主要行車(chē)噪音汽車(chē)在排水型路面上行駛 透水瀝青路面可消除和吸收部分噪音,包括:泵吸作用產(chǎn)生的噪音空氣阻尼作用產(chǎn)生的噪音汽車(chē)的震動(dòng)聲吸聲系數(shù)與頻率間的關(guān)系 汽車(chē)噪音頻率范圍在6001200Hz之間，透水瀝青路面的吸聲系數(shù)在此范圍達(dá)到最大，可降低噪音28dB功能三:穩(wěn)定性與抗滑性 集料骨架嵌擠結(jié)

4、構(gòu)使其具有良好的抗車(chē)轍性能，路面集料的宏觀(guān)粗糙度和構(gòu)造深度也提高了其抗滑性能OGFC XRay CT 掃描圖片OGFC-10OGFC-16 CT掃描圖片表明透水瀝青混合料具有明顯的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)減小汽車(chē)高速行駛產(chǎn)生的水霧消除強(qiáng)光照射光溜路面后產(chǎn)生的眩光改善駕駛員行車(chē)視覺(jué)功能四：雨天駕駛的安全性需要解決的主要問(wèn)題瀝青老化耐久性水損害空隙堵塞 溫度變化空氣氧化雨水沖刷紫外線(xiàn)老化 瀝青老化是透水路面耐久性下降的主要原因，其影響因素包括：AsphaltageingOGFC用瀝青老化指數(shù)與時(shí)間的關(guān)系老化時(shí)間 （年）儲(chǔ)存、運(yùn)輸、攤鋪老化 通車(chē)八年后老化指數(shù)變化 拌和老化老化指數(shù)與瀝青膜厚的關(guān)系瀝青針入度與老

5、化時(shí)間的關(guān)系 集料松散、剝落（raveling） 是透水路面損壞的主要表現(xiàn)形式路面開(kāi)裂路用性能下降瀝青老化對(duì)OGFC的影響 摻纖維透水瀝青混合料性能研究 纖維的作用加筋作用分散作用吸附以及吸收瀝青的作用穩(wěn)定作用提高粘結(jié)力聚酯纖維的SEM圖木質(zhì)素纖維的SEM圖試驗(yàn)用纖維SEM圖選用的試驗(yàn)瀝青析漏試驗(yàn)：用于評(píng)價(jià)瀝青與集料的高溫粘附性能肯塔堡飛散試驗(yàn)：用于評(píng)價(jià)透水瀝青路面集料的抗剝離性能凍融劈裂試驗(yàn)：用于評(píng)價(jià)混合料的抗水損害性能滲水試驗(yàn)：用于評(píng)價(jià)透水瀝青的透水性能瀝青析漏試驗(yàn) 使用纖維后，在4.56.0的油石比范圍內(nèi)，析漏值為0.010.26，滿(mǎn)足規(guī)范要求（小于0.3）透水瀝青路面空隙率 在使用聚酯

6、纖維和木質(zhì)素纖維后透水瀝青路面空隙率有所下降肯塔堡飛散試驗(yàn)使用纖維可使飛散損失降至10以下，滿(mǎn)足規(guī)范要求（小于20）凍融劈裂試驗(yàn) 摻聚酯纖維混合料凍融劈裂強(qiáng)度比大于摻木質(zhì)素纖維的混合料滲水試驗(yàn)結(jié)論:（1）纖維穩(wěn)定劑的使用導(dǎo)致透水路面孔隙率下降13（2）纖維穩(wěn)定劑的使用大大降低了透水瀝青混合料的瀝青析漏，在4.56.0油石比范圍內(nèi)均滿(mǎn)足規(guī)范要求（析漏值小于0.3）；同等參量下，木質(zhì)素纖維比聚酯纖維具有更好的防析漏效果（3）肯塔堡飛散試驗(yàn)表明，纖維穩(wěn)定劑的使用提高了集料抗剝落性能，在4.56.0油石比范圍內(nèi)，飛散損失小于10，滿(mǎn)足規(guī)范要求（飛散值小于20）（4）凍融劈裂試驗(yàn)表明： 摻聚酯纖維混合料

7、的凍融劈裂強(qiáng)度比大于摻木質(zhì)素纖維的混合料；聚酯纖維對(duì)混合料抗水損害性能的改善，比木質(zhì)素纖維要好（5）木質(zhì)素纖維具有更明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)疊合車(chē)轍試驗(yàn) 疊合車(chē)轍試驗(yàn)用于模擬真實(shí)路面結(jié)構(gòu)下的動(dòng)穩(wěn)定度。并通過(guò)對(duì)車(chē)轍試模鉆芯取樣測(cè)定空隙率，以選定合理的碾壓次數(shù)。 圖片A: AC-20（下面層、6cm）AC-16（中面層、5cm）+改性粘層OGFC-16（上面層、4cm）；B: AC-20（下面層、6cm）SMA-16（中面層、5cm）+改性粘層OGFC-16（上面層、4cm）；C: AC-20（下面層、6cm）AC-13（中面層、5cm）+改性粘層OGFC-13（上面層、4cm）；D: AC-20（下面層、

8、6cm）SMA-13（中面層、5cm）+改性粘層OGFC-13（上面層、4cm）。 疊合車(chē)轍試驗(yàn)層間結(jié)構(gòu)疊合車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果結(jié)論：（1）輪碾機(jī)碾壓810次可使車(chē)轍試模達(dá)到設(shè)計(jì)空隙率1822（2）當(dāng)中面層為SMA級(jí)配類(lèi)型，透水瀝青路面的動(dòng)穩(wěn)定度更好（3）當(dāng)中面層采用AC級(jí)配類(lèi)型，動(dòng)穩(wěn)定度也滿(mǎn)足規(guī)范要求，并大大降低透水瀝青路面的投資成本目前主要研究工作一、耐候性改性瀝青的研究與制備 對(duì)瀝青進(jìn)行層狀硅酸鹽粘土（蒙脫土等）插層復(fù)合，提高瀝青的氣水阻隔性和抗紫外線(xiàn)能力，減緩在路面長(zhǎng)期使用過(guò)程中的熱氧老化和光氧老化，制備高粘度的OGFC專(zhuān)用耐候性改性瀝青。 QUV 加速自然老化測(cè)試儀 可模擬自然因素，包括:

9、(1) 空氣（2）紫外線(xiàn)（3）雨水（4）溫度 加速對(duì)瀝青的老化二、透水瀝青路面耐久性評(píng)價(jià)體系老化方法的選定瀝青混合料老化瀝青抽提、回收間接抗拉勁度模量Cantabro飛散試驗(yàn)C馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)瀝青布氏粘度瀝青動(dòng)態(tài)剪切模量瀝青三大指標(biāo)測(cè)定相關(guān)性的建立實(shí)際透水路面瀝青回收瀝青性能測(cè)定耐久性的評(píng)定三、透水瀝青混合料的力學(xué)性能評(píng)價(jià) 已定購(gòu)UTM-25試驗(yàn)儀，可對(duì)瀝青混合料進(jìn)行力學(xué)評(píng)價(jià)性能評(píng)價(jià)，包括：間接拉伸模量試驗(yàn)重復(fù)荷載永久變形（蠕變）試驗(yàn)動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn) 靜態(tài)蠕變?cè)囼?yàn) 小梁疲勞試驗(yàn)BFA圖片SMA路面的發(fā)展與應(yīng)用武漢理工大學(xué)德國(guó)對(duì)SMA的 研究與應(yīng)用第一條SMA路面出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代的前聯(lián)邦德國(guó)，

10、至今已有40多年的歷史，依然使用良好。SMA已經(jīng)成為德國(guó)最主要的瀝青路面表面層結(jié)構(gòu)類(lèi)型。歐洲對(duì)SMA的研究與應(yīng)用80年代開(kāi)始，SMA首先在瑞典、芬蘭得到廣泛應(yīng)用，很快推廣到全歐洲。英國(guó)從1994年開(kāi)始在干線(xiàn)公路上使用SMA路面丹麥自1982年以來(lái)開(kāi)始在重載道路、機(jī)場(chǎng)等應(yīng)用SMA，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格是SMA11，特別重載道路使用SMA16。丹麥哥本哈機(jī)場(chǎng)跑道是國(guó)際有名的最早使用SMA罩面的機(jī)場(chǎng)，其SMA罩面有優(yōu)良的使用性能。美國(guó)對(duì)SMA的研究與應(yīng)用1990年美國(guó)去歐洲考察SMA。第二年即在高速公路上鋪試驗(yàn)段，該技術(shù)很快風(fēng)靡全美。為滿(mǎn)足1996年亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)的需求，喬治亞州對(duì)亞特蘭大大都會(huì)區(qū)的州際公路進(jìn)行

11、了全線(xiàn)加鋪SMA。美國(guó)在引進(jìn)SMA技術(shù)后，根據(jù)本國(guó)的氣候與交通特征對(duì)德國(guó)的做法做了許多改進(jìn)和新的發(fā)展。國(guó)內(nèi)對(duì)SMA的研究與應(yīng)用 1992年首都機(jī)場(chǎng)高速是國(guó)內(nèi)第一次使用SMA技術(shù)。交通部已經(jīng)組織了SMA技術(shù)推廣工作，1998年，山東省在泰安、上海市在浦東、湖北省在黃黃高速公路分別鋪了試驗(yàn)段，取得了良好的效果。 。國(guó)內(nèi)對(duì)SMA的研究與應(yīng)用河北省：307國(guó)道、保津、京秦高速公路等幾段SMA路段被認(rèn)為是河北省最好的瀝青路面吉林?。豪?計(jì)已經(jīng)使用SMA近1000km，是我國(guó)鋪筑里程最多的省份。 可見(jiàn)，SMA路面的使用高潮將到來(lái)。什么是SMA路面SMA是近年來(lái)在國(guó)際上出現(xiàn)的一種新型瀝青混合料，以其優(yōu)良的抗

12、車(chē)轍性能和抗滑性能而聞名于世。歐洲許多國(guó)家稱(chēng)之為Stone Mastic Asphalt Mastic為很細(xì)的瑪蹄脂美國(guó)改稱(chēng)為Stone Matrix Asphlt,Matrix含立 體，骨架的意思我國(guó)正式命名為“瀝青瑪蹄脂碎石混合料”，其意為：瀝青瑪蹄脂填充碎石骨架而形成的混合料 SMA的組成SMA組成分粗骨料碎石骨架和瀝青瑪蹄脂結(jié)合料兩部分。瀝青瑪蹄脂由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉以及少量細(xì)集料組成。瀝青瑪蹄脂填充在粗骨架間隙中即成SMA瀝青瑪踢脂碎石混合料構(gòu)成圖粗集料骨架瑪踢脂SMASMA的組成特點(diǎn)SMA是一種間斷級(jí)配類(lèi)型特點(diǎn)：三多一少粗集料多瀝青結(jié)合料多礦粉多細(xì)集料少SMA其他密集配SMA與

13、傳統(tǒng)密集配比較試驗(yàn)室制作試樣現(xiàn)場(chǎng)取芯試樣SMA與傳統(tǒng)密集配比較特點(diǎn)和性能AC16IOGFCSMA16抗車(chē)轍變形差很好很好疲勞耐久好差很好抗裂性能好差很好水穩(wěn)定性好很差很好抗老化性能很好很差很好抗滑性能差很好好抗磨損差很差很好噪音、反光、水霧差很好好成本中較高高各國(guó)相關(guān)資料的比較（1）集料最大粒徑選用范圍集中于520mm填料歐洲禁用回收細(xì)料AASHTO建議回收細(xì)料不超過(guò)50各國(guó)相關(guān)資料的比較（2）瀝青用量瀝青用量隨最大粒徑大小而改變一般而言在5.77.5之間變動(dòng)空隙率美國(guó)采用狹小的空隙率要求范圍各國(guó)一般要求空隙率范圍在35之間VMA礦料間隙率美國(guó)要求最小VMA為17澳大利亞要求位于1620間為什

14、么使用SMA抗車(chē)轍能力強(qiáng) 源于粗集料顆粒良好的嵌擠作用耐久性好，水穩(wěn)定性強(qiáng) 由于SMA內(nèi)部被瀝青瑪踢脂充分填充，瀝青 膜較厚，因此空隙率小，耐久性與抗?jié)B性強(qiáng)低溫抗裂性能好 瑪踢脂的柔性與韌性使混合料具有較好的低 溫變形性能為什么使用SMA良好的抗滑性能（安全性好） SMA粗集料多，壓實(shí)后表面構(gòu)造深度大，抗滑性能好SMA表面與輪胎接觸圖其他密集配與輪胎接觸圖為什么使用SMA全面提高路面的使用性能減少維修養(yǎng)護(hù)延長(zhǎng)使用壽命澳大利亞規(guī)范認(rèn)為可以延長(zhǎng)50歐洲一般認(rèn)為可以延長(zhǎng)3040SMA對(duì)材料的要求：瀝青要求采用粘度較大的瀝青確保提高足夠的高溫穩(wěn)定性和低溫韌性研究表明，使用改性瀝青更能充分發(fā)揮SMA的優(yōu)

15、點(diǎn)法國(guó)、日本、澳大利亞大都使用改性瀝青鋪筑SMA本項(xiàng)目根據(jù)沿線(xiàn)的氣候特征以及該線(xiàn)的交通量，選擇使用改性瀝青SMA對(duì)材料的要求：集料粗集料優(yōu)質(zhì)石料堅(jiān)韌性粗糙度棱角度借助顆粒與顆粒之間的嵌擠作用，以達(dá)到具備優(yōu)良的抗車(chē)轍性能和抗磨損性能細(xì)集料一般要求用機(jī)制砂天然砂必須堅(jiān)硬、有棱角且表面粗糙項(xiàng) 目玄武巖石灰?guī)r規(guī)范要求壓碎值 （%）12.413.828洛杉磯磨耗 （%）13.315.330粘附性等級(jí)5級(jí)4級(jí)4級(jí)堅(jiān)固性 （%）0.51.112視密度 (g/cm)1# 2.952 2# 2.9353# 2.921 4# 2.9021# 2818 2# 2.8053# 2.810 4# 2.8082.5針片狀

16、含 （%）1# 5.1 2# 8.41# 11.3 2# 12.115吸水率 （%）0.30.652磨光值 （BPN）503842兩種石料的物理性能試驗(yàn)結(jié)果 不同石料的SMA性能 項(xiàng)目玄武巖SMA-13石灰?guī)rSMA-13技術(shù)要求木質(zhì)纖維摻(%)0.30.30.20.4礦料間隙率 (%)18.617.717穩(wěn)定度 (kN)10.58.16流值 (0.1 mm)36342050VCA (%)37.038.5-VCA DRC (%)41.340.3-殘留穩(wěn)定度 (%)93.290.280凍融劈裂比 (%)92.090.080動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）471329853000析漏試驗(yàn) (%)0.050.09

17、0.1飛散試驗(yàn) (%)5.76.70.8滲水系數(shù)(ml/min)151230SMA對(duì)材料的要求：纖維纖維的作用加筋作用分散作用吸附以及吸收瀝青的作用穩(wěn)定作用提高粘結(jié)力聚酯纖維B聚丙烯腈纖維A木質(zhì)素纖維C不同纖維對(duì)SMA性能的影響水穩(wěn)定性 規(guī)范要求殘留穩(wěn)定度、TSR不小于80 A 聚丙烯腈纖維B 聚酯纖維C 木質(zhì)素纖維不同纖維對(duì)SMA性能的影響高溫穩(wěn)定性規(guī)范要求動(dòng)穩(wěn)定度DS不小于3000次/mmA 聚丙烯腈纖維B 聚酯纖維C 木質(zhì)素纖維不同纖維對(duì)SMA性能的影響析漏試驗(yàn)規(guī)范要求析漏損失小于0.1A 聚丙烯腈纖維B 聚酯纖維C 木質(zhì)素纖維不同纖維對(duì)SMA性能的影響飛散試驗(yàn)規(guī)范要求飛散損失小于20A 聚丙烯腈纖維B 聚酯纖維C 木質(zhì)素纖維纖維的比選析漏試驗(yàn)結(jié)果表明，聚酯和聚丙烯腈纖維不滿(mǎn)足技術(shù)要求（小于0.1），肯塔堡飛散試驗(yàn)結(jié)果均滿(mǎn)足規(guī)范要求 。摻量相同的條件下，混合料性能無(wú)顯著的區(qū)別，可選擇性?xún)r(jià)比高的木質(zhì)素纖維。級(jí)配的優(yōu)選：SMA-13&SMA-16水穩(wěn)定性 級(jí)配的優(yōu)選：SMA-13&SMA-16高溫穩(wěn)定性級(jí)配的優(yōu)選：SMA-13&SMA-16析漏損失與飛散損失級(jí)配的優(yōu)選：SMA-13&SMA-16SMA-13和SMA-16兩種瀝青瑪蹄脂碎石結(jié)構(gòu)均符合技術(shù)要求。本項(xiàng)目的表面層厚度為4cm，前者的最大粒徑更符合與層厚的關(guān)系；最大粒徑減小會(huì)減