多孔沥青路面吸声性能评价与优化

范建波

（贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550025）

公路建设需要满足时代发展要求，现阶段交通建设行业提出“畅、安、舒、美”四阶段目标建设要求，对于路网功能性要求也越来越高。目前使用最多的沥青混凝土路面主要朝三个方向发展[1]：一是材料满足功能要求。沥青混凝土路面的结构形式和指标要求均需要根据建设地区的环境气候条件、使用功能要求决定，通过材料和配合比优化实现使用功能优化。二是高性能材料添加。将其和沥青混合料组合发挥更好的功能性。三是功能型路面。我国城市化发展越来越快，对道路排水、降噪、抗滑、智慧城市等方面要求越来越高，其中多孔降噪、排水等沥青路面功能对社会效益影响更加明显。

一、多孔沥青路面研究现状

多孔沥青路面主要功能是吸收车辆行驶噪音，同时还能快速排出路面积水。这种沥青结构采用开级配沥青混凝土，国际上先进沥青混凝土降噪技术中路面空隙率可达18%～22%。这种结构主要特点为：大空隙沥青路面结构形式通过缓冲和释放能量降低行车噪音；在降雨量较大地区，多孔沥青混凝土结构排水效果较好，有利于行车安全；密度相对较低，有效节约资源[2]。

多孔隙沥青混凝土经历了较长发展时期，使用技术较为成熟，但目前仍有部分问题有待解决：排水设计、路面内部排水设计、路面标线设计需要综合考虑，在保证暴雨情况排水顺畅的条件下不影响路面使用寿命；不能够有效对路面排水进行评价，目标空隙率和实际连通空隙率没有系统评价测试体系，普通渗水测量仪器准确性较差；实际工程中排水路面使用寿命耐久性、耐候性存在较大改善空间。

二、多孔沥青路面混合料的材料组成及特性

（一）多孔沥青路面集料选取

1.粗集料选取：多孔隙沥青路面粗骨料含量较高，完全采用骨架的空隙结构形式。该种结构形式粗集料受力较为集中，因此对粗集料性能要求较高，同时还需兼顾抗剪切、耐磨、抗水、矿料间隙等多方面因素。

2.细集料选用：细集料采用本地生产的石灰岩机制砂，规格为0mm～3mm。

3.矿粉集料：矿粉填料采用佛山地区生产的矿粉，配合比设计中采取填料少量复配硅以提高胶结料和石料表面的黏附性。

（二）多孔沥青路面基质沥青改性材料选用

弹性（SBS）高黏体系、硬质（高分子蜡或树脂）高黏体系是目前市场上改性沥青使用较多的改性添加材料，两种材料如下所述：

1.弹性（SBS）高黏体系：以高含量聚合物弹性体为改性剂主体，成品改性沥青弹性很强，低温性能和抗裂性能优异，因其往往同步提升所有温度条件下运动粘度，故施工温度要求较高。平衡施工工艺和改性剂老化是该技术路线的难点。

2.硬质（高分子蜡或树脂）高黏体系：以高熔点高分子蜡和树脂为改性剂主体，改性沥青成品同时兼顾较高的60℃运动黏度和较低的135℃～170℃运动黏度。较好的施工工艺是其主要优势，但胶结料和混合料整体呈现脆性，抗裂能力相对不足。

高分子蜡、聚乙烯蜡、高熔点树脂是形成高黏体系的重要原料，还能降低混合料拌和温度。基于黏聚力和独立形成高温油膜能力两个功能开发的复合高稠高黏改性剂，以多种弹性聚合物为主材。

三、多孔沥青混合料配合比设计

（一）多孔沥青混合料级配要求

本文选用PAC-13级配沥青混合料研究，与开级配OGFC-13级配相比，差别在于4.75mm粒料的通过率，PAC-13级下限从60%调整为50%。实际调查试验证明这一调整对路面排水能力有关键作用，考虑以上因素而初步提出路面材料技术要求如表2所示。

表2 该项目路面材料技术要求

（二）多孔沥青级配设计

1.初选矿料级配

根据工程设计级配范围，参照国内同类工程经验，试配了三组不同2.36mm通过率的矿料级配以作为初选级配。

2.确定设计级配

对每组初选矿料级配，按公式计算集料表面积与初始沥青用量，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011），初选级配马歇尔试验结果如表3所示。

表3 初选级配马歇尔试验结果

四、多孔沥青路面功能性分析

（一）路面排水功能分析

透水路面结构设计中，我国缺乏与降雨工况关联的设计指标，该指标与透水路面结构内部排水能力相关。而材料设计指标中渗水系数，对不同材料的透水能力有较好的区分度。在实际应用中发现，透水路面渗水系数不得小于“800ml/15s”。

（二）路面降噪功能分析

多孔沥青路面降噪机理是“负构造”原理和空隙吸收声波原理，同时排水路面粗糙的表面构造可减小轮胎与路面接触振动噪声。行车过程中路面有利因素与不利因素的叠加，形成降噪效果，并非是天然降噪，也需要通过优化级配和胶结料的配比实现。

五、结语

本文基于实际工程施工多孔沥青路面吸声性能评价与优化研究，得出以下结论：国内外长期对多孔沥青路面混合料的不断探索中，通常采用弹性（SBS）高黏体系、硬质（高分子蜡或树脂）高黏体系两种改性沥青添加材料。采用复合高黏剂的配合比设计表现出稳定的油膜形成能力，各项指标达到设计预期。对比PAC-13和OGFC-10级配，在粒径减小和3mm～6mm石料是否作为粗骨料的综合作用下，PAC-13的空隙率和连通空隙率明显较大。添加复合高黏改性剂后在180℃～190℃温度区间能达到理想拌和结果，振荡压路机能改善混合料的压实，复压后段上胶轮对连通空隙影响不大。试验路达成了所有的目标体积参数和性能要求。