排水性沥青路面长期使用性能的综合分析

      作者：郑晓蒙                                                                  

    排水路面在使用过程中其使用性能会随着时间和行车荷载作用次数的增加而逐渐衰减，需要通过跟踪观测路面长期使用性能变化来及时了解排水性沥青路面使用性能的衰减程度，从而采取适当的养护措施用以恢复和提高其性能。

    1  排水路面长期渗水性能分析

    1.1路面透水性的测试

    按《公路路基路面现场测试规程》(JTJ 059-95)（以下简称《规范》）中T0971- 95方法，并结合日本排水性路面技术指南中对排水性沥青路面渗水量的测量方法进行。在排水性路面每隔2 km选取1个断面。每个断面分别对重车道、行车道的轮迹处，以及紧急停靠带3个位置进行测量，每个位置重复操作3次，取平均值，折算成15 s内的渗水量来衡量。

    1.2排水路面长期渗水性能测试与分析

    排水性沥青路面具有的连通空隙能使雨水快速下渗并排除到路面边缘以外；同时，路面结构内部的大空隙也能够储存一部分来不及排走的雨水，因此雨水在路表的停滞时间很短，路面基本无水膜产生。即使长时间的降雨使空隙接近饱和，路面上的雨水也能够在汽车经过的瞬间通过空隙排出轮胎与路面的接触区域，有效减少高速行驶车辆产生“漂滑”的可能性。

    在对试验路PA段进行渗水量测试时，发现各点渗水情况差异很大，试验表明大多数点渗水情况不错，而个别点（主要位于重车道）其渗水量很小或基本已经不渗水。行车道和重车道的渗水量变化情况见图1和图2。

    尽管每次轮迹带测试点的选取略有偏差而且各点渗水量离散性比较大，但是仍可以看出，各点的渗水量均有一个先增大后又减少的过程，这与理论上排水路面的渗水量随时间的增加而逐渐减少的规律有所不同，这可能是由于路面刚开放交通时，有许多滞留在面层中的细小颗粒堵塞了路面的孔隙，随着车辆通行，细小颗粒被过往车辆行驶时产生的动压力吸出，从而渗水量逐渐增加，但由于交通荷载的压实作用，路面渗水性长期表现为逐渐降低的规律。

    2  排水路面长期抗滑性能分析

    2.1路面抗滑性测试

    路面抗滑性测试主要是测定路面的摩擦系数和构造深度。路面摩擦系数的测试可以采用摆式摩擦系数测定仪按《规程》中T0964 - 95方法进行测试，可以反映路面的静态抗滑能力和低速下的摩擦系数，而动态摩擦系数代表了实际公路路面的抗滑能力，是路面保证车辆行驶安全的条件。因此，还应采用动态摩擦系数测定仪按照ASTME1911- 98方法测试25，50，5 km/h下的摩擦系数。路表构造深度的测试可以采用激光断面测试仪按《规程》进行测量，必要时采用手工铺砂法进行抽测。

    2.2排水路面的抗滑性能测试与分析

    路面抗滑能力主要取决于路面的粗糙度，而路面粗糙度则由路表的微观纹理及宏观纹理构成。微观纹理体现了一定车速下摩擦的总体水平，在车辆低速行驶时对其抗滑能力起主要作用，常用摆式仪测定并用摆值表示；宏观纹理决定了路面摩擦力随车速而衰减的幅度，在高速行车时对路面抗滑性能起决定作用，采用激光断面测试仪进行测试并用表面测量纹理深度表示。排水路面行车道和重车道的摆值变化情况见图3和图4，构造深度测试结果见表1。

    由图3和图4可见，排水路面各个检测点的摆值几乎处于同一水平上；考虑到测量误差等原因，重车道和行车道的摆值基本上也是逐渐增大后减小的。摆值增加的可能原因是随行车次数的逐渐增加，路表沥青膜逐渐被磨去，单位面积内颗粒凸出增多的结果。之后随着集料颗粒的磨光，摆值有所下降，尤其在最后一次观测中下降较大。

    由表1可见，排水路面的构造深度随时间逐渐减少，而且排水路面的变异系数略大，施工的均匀性较差。实际上，构造深度的大小主要取决于混合料的级配组成和压实度，排水路面在开放交通以后，路面沥青混凝土被进一步压密，构造深度逐渐下降，且压密过程主要发生在开放交通初期，故此时构造深度减幅较大。

    3  排水路面的长期降噪效果分析

    3.1  排水路面噪声测试方法

    交通噪声由车辆本身噪声和路面／轮胎噪声2部分组成，与车辆流量、交通流速度、车型构成比例、车辆行驶状态、道路结构以及其表面状况、道路周边状况等因素有关。野外测量轮胎／路面噪声的常用方法有：控制车辆通过法(CPB)、统计通过法(SPB)、拖车法(CPX)。

    CPB法可选定单个车辆或特定的交通流构成来进行车辆噪声评价，同时还可以控制车辆行驶状态，用这种方法可以评价各种路面在特定场所对交通噪声的影响，但难以对噪声的产生机理因素进行评价。常用方法是单个车辆在滑行或驱动状态下以规定的速度通过测试点的测试方法，这种方法较SPB方法更经济，更容易操作控制。因此，路面噪声实际测试中常采用CPB法，测试同一型号的小轿车在不同车速下的空挡滑行通过测点的噪声。

    3.2排水路面的降噪效果测试分析

    随着公路通车里程、车流量和行驶速度的与日俱增，公路交通噪声污染对沿线居民生活环境的干扰程度和范围也随之加剧和扩大，公路交通噪声污染已经逐渐变成最为关注的环境污染问题，故而已成为道路交通研究者关注的焦点。排水性沥青路面因其特有的开级配大空隙结构，可以使轮胎／路面接触噪声有较大的消散空间，降低空气压缩比，从而使路面噪声大幅下降。采用CPB法测得的不同车速下排水路面在不同时间段的噪声变化情况见图5。

    由图5可见，排水路面的噪声值随车速的提高而增大，而且随着时间的推移，排水路面的减噪效果逐渐下降，并逐渐保持平稳趋势，这表明排水路面的减噪功能具有一定的时效性。与传统的AC和SMA路面相比，排水路面的噪声值要低1. 5N4.5 dB，具有较好的降噪效果，但随着时间的推移，路表面孔隙率由于荷载作用或灰尘等的进入逐渐被减少，轮胎路面间的噪声逐渐增加，需采取必要的维护以恢复其功能。

    4结论

    排水性沥青路面在国外的研究应用历史已超过40年，在欧洲、美国和日本等国家得到应用广泛，但在我国的应用还很少。尽管排水性沥青路面具有抗滑性能高、噪声低、抑制雨天行车水雾、防止高速行车“水漂”、减轻夜晚行车眩光等技术特点，但在工程应用中还需考虑其长期使用性能的变化，从而制定出适当的养护措施用以恢复和提高其性能。通过对排水性沥青路面长期观测，可以得到不同结构平整度、行驶质量指数、车辙、噪声等变化规律和在重交通、高温情况下服务性能的变化规律，从而深入考察排水路表的安全性、噪声特性，这也是交通领域国际研究的热点。

    5摘要

    排水性沥青路面采用大空隙开级配沥青混合料，具有良好的排水性能、抗滑性能、降噪效果等特点。为评定排水性沥青路面的长期使用性能，采用测试方法重点分析排水性沥青路面长期使用过程中渗水性能、抗滑性能、交通噪声的变化情况。结果表明，排水性沥青路面各车道路面渗水均会有一个先增大后减小的过程，路面抗滑性能也存在先增加后减小的规律，而路面的减噪效果则表现随着时间的推移逐渐下降，并逐渐保持平稳的趋势。