1、Construction Technology工程施工技术1引言在降雨量较大或冬季冻融地区的高速公路建设过程中，常会设计采用排水降噪沥青路面，其材料孔隙率可高达18%以上，具有大孔隙的特征，在现阶段高速公路工程建设中应用较为广泛。通常在南方多雨地区，或者在交通噪声污染较严重路段，采用排水降噪沥青路面可使路面积水畅排，并提高沿线居民生活舒适度。而对于冬季冻融地区，采用排水降噪沥青路面可有效将挤压在孔隙内的冰雪顺利排出，减少因冻胀作用导致的路面结构损伤1。本文基于高速公路养护项目，针对大孔隙排水降噪沥青混合料设计应用进行研究。2排水降噪沥青路面机理2.1路面排水机理2.1.1路面排水过程在排水降噪
2、沥青路面中，排水系统的排水过程可分为两个阶段，首先是沥青路面面层的初步湿润。在降雨作用下，路面面层表面会形成一层薄膜，并逐渐被路面所吸收，这时的路面以半干燥状态为主，不会产生积水或径流；其次是路面孔隙被填充，当降雨量不断增多时，吸水能逐渐趋于饱和，此时雨水在重力作用下进入面层内部孔隙。此时，面层孔隙结构中会促进降水渗流，从而减少水雾的产生，确保行车安全。而当沥青路面排水能力未达到饱和时，面层的排水能力会远大于降水量，降水会透过孔隙排出，使路面仍处于干燥状态。2.1.2排水降噪沥青排水机理研究表明，排水降噪沥青路面的孔隙结构主要有连通孔隙、半连通孔隙以及独立孔隙3种。其中，连通孔隙指的是可将水分
3、从面层结构中排出的孔隙，即可连成通道提供水流路径，又可存储一定的降水的孔隙；半连通孔隙主要为储存水分作用，但不能形成水分输送通道；独立孔隙既不能形成水分通道，也不能储存水分。排水降噪沥青路面结合大孔隙面层结构，可将降水顺着孔隙结构渗透至防水层，并结合边沟、截水【作者简介】高谋（1988），男，河北深州人，工程师，从事高速公路养护研究。排水降噪型沥青路面在养护工程中的应用研究Research on the Application of Drainage Noise Reduction Asphalt Pavementin Maintenance Engineering高谋（中建路桥集团高速公路养
4、护有限公司，石家庄 050000）GAO Mou(ChinaConstructionRoadandBridgeGroupHighwayMaintenanceCo.Ltd.,Shijiazhuang050000,China)【摘要】为研究排水降噪型沥青路面在养护工程中的应用，论文结合实际工程，介绍了排水降噪沥青路面的排水及降噪机理，重点研究了大孔隙排水降噪沥青混合料设计，并对其冻融劈裂下水稳定性、噪声水平和渗水性能等路用性能进行评价。【A b s t r a c t】In order to study the application of drainage and noise reduction
5、 asphalt pavement in maintenance engineering,this paperintroducesthedrainageandnoisereductionmechanismoftheasphaltpavementcombinedwiththeactualproject,focusesonthedesignoflargepore noise reduction and drainage asphalt mixture,and evaluates its road performance such as freeze-thaw splitting water sta
6、bility,noise levelandwaterseepageperformance.【关键词】高速公路；路面养护；排水降噪沥青【K e y w o r d s】expressway;roadmaintenance;drainageandnoisereductionasphalt【中图分类号】U418.6【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）06-0135-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.244135Construction&DesignForProject工程建设与设计沟等设施将水分迅速排出，长期确保路面干燥，避免路面积水严重以及
7、径流产生2。2.2路面降噪机理2.2.1路面噪声的产生高速公路沥青路面产生噪声的主要原因为空气泵吸效应、车辆轮框振动以及空气动力噪声三方面所致3。空气动力性噪声主要指的是速度过快的车辆与空气相互摩擦产生的噪声，而车辆正常行驶过程中不会出现该现象。空气泵吸效应主要指车轮表面的条纹结构与沥青路面不齐平，存在一定的缝隙，车辆荷载作用下沥青路面和轮胎均会产生形变，缝隙内空气被压缩，而轮胎转移后，变形恢复的同时空气回归。车辆轮框振动主要指的是车辆在平顺性较差路段行驶时，轮框在车辆振动作用下出现的噪声。2.2.2排水降噪沥青降噪机理由于在排水降噪沥青路面的设计中，内部孔隙结构和路面相连通，有效降低了行驶车
8、辆车胎花纹和路面表层之间的空气压缩程度，结合空气泵吸效益能起到降低路面噪声的作用4。沥青路面产生的噪声一部分由路面内部消化，一部分被周边环境吸收，其中，路面结构内部传导的声波会沿着孔隙传播，在与集料摩擦振动的过程会再次消耗一部分，最终起到降噪的效果。3工程概况某高速公路建设项目全线长97.652 km，设计行车速度为100 km/h，双向四车道设计标准，路基宽度为26.5 m，采用沥青混凝土路面。该高速公路运营期为27年，截至现在，路面局部已存在多处坑槽、裂缝等病害，通过分析研究得出产生病害的主要原因为路面长期渗水，车辆打滑现象严重，因此，建设单位决定进行养护处理，并采用排水降噪沥青混合料进行
9、养护施工。4大孔隙排水降噪沥青混合料设计4.1沥青胶结料大孔隙路面的结构形成主要来源于足够多的大粒径集料压实构成的骨架，再由少量细小颗粒填充后形成孔隙，另外，大孔隙路面的主要功能为排水，为防止骨料被冲刷，需要高黏度沥青胶结料来提供足够的黏结力。因此，本项目选用高黏度改性沥青作为大孔隙沥青混合料沥青胶结料。4.2粗集料骨架强度主要来源于粗集料的嵌挤作用，因此，所用粗集料应具备良好的物理化学性质以及足够的强度5。首先，应考虑石料的化学性质，其碱性应满足规范要求，在水流冲刷作用下不易脱落，同时还需考虑物理性质，需要具备一定的强度来抵抗荷载作用，因此，需具备一定的粗糙度和耐磨性能。4.3细集料大孔隙排
10、水降噪沥青路面设计中所用的细集料含量较少，但其作用不得忽略，因为控制混合料孔隙率的主要方法为调整细集料对混合料骨架的填充方式。细集料与沥青的黏附性良好可有效抵御雨水冲刷产生的冲击力，当黏附性较差时，在水流侵蚀和荷载作用下细集料容易剥离，因此，应重点考虑细集料与沥青的黏附性。本项目选择机制砂作为细集料。4.4填料填料的主要考虑因素为比表面积，本项目选择采用石灰岩磨制矿粉作为填料，其主要性能见表1。表 1填料技术性能试验项目试验结果技术要求塑性指数亲水系数含水率/%表观密度/（kN/m3）3.00.20.127.68411254.5配合比设计首先，根据经验法确定大孔隙排水降噪沥青混合料级配各筛孔通
11、过率的上下限，再拟定多条级配结合设计目标孔隙率确定最佳级配曲线。本项目大孔隙排水降噪沥青混合料孔隙率控制在18%22%，中值取20%，确定本项目级配范围见表2。结合室内马歇尔试验、车辙试验以及肯塔堡飞散试验，确定最佳沥青用量为4.5%，级配选用B型。表 2矿料级配范围级配类型各筛孔（mm）通过率/%1916 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.30.150.075级配上限级配下限级配 A级配 B级配 C1001001001001001009098969485707875726050585653251223201517916139147121081251096103864
12、8375462543136Construction Technology工程施工技术5大孔隙排水降噪沥青混合料路用性能评价5.1冻融劈裂下水稳定性评价结合室内试验对大孔隙排水降噪沥青混合料冻融劈裂工况下的水稳定性进行评价。试验条件设定为，每一冻融循环为先-10 环境下冻10 h，再在20 水中保温14 h。对大孔隙排水降噪沥青混合料试件分别进行2次、4次、6次冻融循环，通过间接拉伸强度试验得出冻融劈裂强度比，以此评价大孔隙排水降噪沥青混合料在短期和长期冻融循环作用下的水稳定性。检测结果表明，大孔隙排水降噪沥青混合料冻融循环两次接近于实际温度和荷载作用一年之后的水平，并且在长期外部环境的作用下，
13、排水沥青混合料的水稳定性可能会出现加速衰减的趋势，还需要对其进行长期性能观测。冻融循环试验结果见表3。表 3冻融循环试验结果试件编号冻融循环次数/次未经冻融强度/MPa冻融后间接拉伸强度平均值/MPa冻融劈裂试验强度比（TSR）/%12321.3361.2261.0391.1881.1050.96588.990.192.945641.3361.2251.0391.1461.0660.92585.886.989.078961.3361.2261.0391.0961.0360.90082.084.586.65.2噪声水平评价分别对普通沥青混凝土路面和大孔隙排水降噪沥青路面产生噪声进行对比，其结果见
14、表4，得出大孔隙排水降噪沥青路面的产生的噪声更低，可起到降噪的效果。表 4噪声测试结果测试方式车速/（km h-1）普通沥青混凝土路面/dB（A）排水型沥青路面/dB（A）减少噪声值/dB（A）管制区侧最大声压级分贝Lmax406093.1978890.55.16.5车内噪声平均值L801206469.263.5690.50.25.3 渗水性能评价本项目采用渗水仪对路面渗水系数进行测试，其测试结果见表5。检测结果表明沥青路面渗水性能良好。表 5不同路段渗水试验结果路段编号桩号范围车道渗水系数平均值/（mL/min）轮迹带处非轮迹带处123456K15+700K16+900K16+900K17+
15、100K17+100K17+300K17+300K17+500K17+500K17+700K17+700K17+900行车道行车道行车道行车道行车道行车道8 4824 7077 5009 2325 3357 54810 6209 0589 60110 9107 7438 8906结语大孔隙排水降噪沥青路面施工应用核心为混合料的选择与配合比设计，本文主要研究大孔隙排水降噪沥青混合料设计方法，针对沥青胶结料、粗细集料、填料等原材料性能进行分析，并确定最佳沥青用量和级配曲线，可在高速公路沥青路面养护应用中发挥排水降噪的作用。【参考文献】1刘宇.适应冻融环境的排水降噪沥青混合料优化设计J.中国公路,2022(9):112-113.2朱志远,周橙琪,周欣,等.不同高黏沥青对降噪排水铺装材料性能影响试验研究J.交通科技,2021(6):52-55.3冯什,付波,翁晓波.公园城市背景下降噪排水沥青在市政道路改造项目中的应用J.智能城市,2021,7(21):155-156.4陈迎超.排水降噪防滑沥青路面材料的设计与施工研究J.交通世界,2021(28):140-141.5周家宁.排水沥青路面孔隙堵塞条件下降噪功能衰减规律及其机理研究D.兰州:兰州交通大学,2021.【收稿日期】2023-01-04137
