透水沥青路面的研究进展及展望

蔡焘

摘 要：为了明确透水沥青路面的研究现状，对透水沥青路面的发展历史、材料组成以及其路用性能的影响因素进行了综述。探讨并归纳了透水沥青路面路用性能影响因素，最后论述了透水沥青路面的发展方向。当前对透水沥青路面的研究还存在一定不足，需要从其路用性能影响因素、建立透水沥青路面强度预估模型等方面进行深入研究。

关键词：透水沥青路面;路用性能;综述;预估模型

1 透水沥青路面的材料

1.1 集料

透水性沥青混合料采用间断级配，主要以粗集料为主，粗集料种类很大程度上决定了沥青混合料的性能。粗集料宜采用轧制的坚硬岩石，如表面粗糙，形状接近立方体的辉绿岩。细集料可采用石灰岩。为了提高沥青混合料的抗水损害能力，应掺入一定量的矿粉，一般采用石灰石矿粉[1]。

1.2 沥青

沥青应有较好的粘结性，较小的针入度和较高的软化点以及有良好的抗裂性能。应采用高粘度改性沥青。沥青用量一般为4.5%左右。

1.3 外掺剂

在透水性沥青混合料中的外掺剂主要有纤维和抗剥落剂[2]。在透水性沥青路面中掺入一定量的纤维，可以增加沥青用量0.5%以上，而且沥青流出很少，从而提高沥青混合料裂纹的自愈能力和沥青混合料的耐久性能。法国认为纯沥青因其附着力和柔性不足，不能使多孔隙沥青混合料抵抗重交通。因此，在法国约有10%～20%的沥青路面使用了矿物纤维或有机纤维，其用量约为沥青用量的0.3%～1%[4]。抗剥落剂可以提高沥青与骨料的物理吸附、机械咬合和化学作用，从而提高沥青混合料的强度，其掺量为0.3%～0.6%左右[5]。

1.4 级配组成

由于对混合料的认识和研究思想的不同，各国排水面层沥青混合料的设计方法存在着一定的差异。美国联邦公路局采用表面常数Kc法，即表面所吸收的沥青由经验公式确定。日本以及欧洲各国一般采用滴落试验和磨耗试验，并结合马歇尔设计方法，确定最佳沥青量。结合排水面层沥青混合料的结构特点以及我国规范，其组成设计也不能仅根据马歇尔试验确定，而应结合排水混合料的生产、运输、抗磨耗飞散要求及目标空隙率要求来确定配合比组成。

2 影响透水沥青路用性能的因素

排水性沥青混合料已经成功应用于我国高速公路的建设中，呈现出良好的渗水、抗滑、降噪的表面功能。但是，排水性沥青混合料一直存在强度低、耐久性差等问题。特别是将排水性沥青混合料应用于机场道面，要抵抗飞机重荷载的作用，对排水性沥青混合料在强度方面的要求更高。因此，各国研究者们对影响透水沥青路用性能的因素进行了研究分析，指出沥青性质和最大公称粒径对排水性沥青混合料性能影响较明显，纤维对排水性沥青混合料主要起稳定沥青作用，而对混合料的增强作用不显著。

2.1 沥青性质对透水沥青路用性能的影响

为了研究沥青性质对透水沥青路面的影响，各国学者们针对高性能排水性沥青混合料进行了一系列研究。通过利用不同沥青胶结料成型的沥青混合料进行路用性能试验，试验结果显示不同沥青混合料的耐久性，强度，高温性能等均存在较大差异，从而指出胶结料性质是影响排水性沥青混合料路用性能最关键因素，而胶结料类型对排水性瀝青混合料表面功能特性影响较小。

沥青胶结料的复数剪切粘度与排水性沥青混合料马歇尔稳定度有很好的相关性，粘韧性与排水性沥青混合料的劈裂强度和抗压强度有很好的相关性，这些指标值越高，排水性沥青混合料的强度越高。高粘度的沥青混合料不仅具备很强的透水性能，耐久性也较好[5]。

2.2 空隙率对透水沥青路用性能的影响

排水性沥青混合料与其他沥青混合料相比，最显著的特点就是具有较大的空隙率。而沥青混合料的空隙率主要取决于集料的级配组成和颗粒形状、沥青含量以及混合料的压实程度。为了确定不同目标空隙率对排水性沥青混合料的影响，采用了5种不同的不同目标空隙率级配如表1所示，均采用高粘沥青制备了5种沥青混合料。

采用马歇尔稳定度、劈裂强度以及抗压强度评价目标空隙率对排水性沥青混合料的强度影响，实验结果如表2所示。

从实验结果可以看出：目标空隙率对排水性沥青混合料的强度有明显的影响，随着目标空隙率的降低，排水性沥青混合料稳定度明显增加。

2.3 纤维对透水沥青路用性能的影响

在排水性沥青混合料中，纤维的主要功能为稳定沥青，增加沥青膜厚，提高沥青混合料的耐久性。美国和部分欧洲国家不仅采用改性沥青作为排水性沥青混合料的胶结料，还用消石灰代替填料，并在混合料中掺加纤维以提高排水性沥青混合料的耐久性，采用纤维能改善排水性沥青混合料的路用性能，已在世界范围内达到共识[6]。

大量研究结果表明：纤维添加剂的加入并不能提高排水性沥青混合料的强度，掺加纤维添加剂可以减小排水性沥青混合料的析漏和飞散损失，增加排水性沥青混合料的耐久性，纤维添加剂中聚酯纤维使用效果最好。

3 结语

综上，本文主要分析了透水沥青路面路用性能的影响因素，通过对沥青性质，空隙率以及外掺纤维的分析，指出胶结料性质是影响排水性沥青混合料性能最关键因素。目标空隙率对排水性沥青混合料的强度有明显的影响，随着目标空隙率的降低，排水性沥青混合料稳定度明显增加。纤维对排水性沥青混合料主要起稳定沥青作用，而对混合料的增强作用不显著。

参考文献：

[1]王慧，刘黎萍，高晓飞，等.温拌OGFC混合料性能研究[J].建筑材料学报，2012，15（3）：427-429.

[2]沙庆林.进一步提高高等级公路沥青路面的使用性能和耐久性[J].中国公路学报，1995（1）：7-14.

[3]景宏君，曹俊武，延西利.法国透水性沥青路面[J]. 公路，2000（8）：77-80.

[4]周卫峰，张秀丽，原健安，等.基于沥青与集料界面粘附性的抗剥落剂的开发[J].长安大学学报（自然科学版），2005，25（2）：16-20.

[5]马翔，倪富健，陈荣生.沥青指标对排水性沥青混合料性能的影响[J].东南大学学报（自然科学版），2008，38（2）：265-268.

[6]倪富健，徐皓，冷真，等.沥青性质对排水性沥青混合料性能的影响[J].交通运输工程学报，2003，3（4）：1-4.