[介绍类]会喝水的路面优点多——大空隙排水沥青路面

导 语

沥青路面因为其优良的路用性能而得到广泛的应用。沥青路面结构主要由面层、基层和路基组成，其中基层和路基材料的路用性能跟含水量密切相关。常规沥青路面是需要有很好的密封性能的，以防止水分侵入道路结构的基层和路基对路面结构造成损坏。有一种大空隙路面结构，因为大空隙的存在，雨水是可以通过沥青面层的，这种路面拥有排水性能、优良的抗滑性能和降噪功能等。这种路面相对于传统路面的优势在哪？需要解决的问题又是什么？本文将会对此进行探讨。

1、什么是大空隙排水路面？

沥青路面是由沥青混凝土铺筑而成，沥青混凝土主要由沥青、集料、矿粉和外添剂等材料组成。其中集料是由一定级配的石料构成，而沥青路面结构强度一方面取决于沥青材料跟集料之间的粘结强度，另一方面则由集料之间的相互作用构成，根据集料级配的不同，沥青混合料有三种基本结构：悬浮密实、骨架空隙、骨架密实，如图：

图1  a——悬浮密实结构；b——骨架空隙结构；c——骨架密实结构

大空隙排水路面属于骨架空隙结构，由于细集料的数量较少，粗集料之间不仅紧密相连，而且有较多的空隙。这种结构的沥青混合料的内摩阻力起重要作用，因此，沥青混合料受沥青材料的变化影响较小，稳定性较好。如图：

图2 大空隙排水路面

2、大空隙排水路面的功能

大空隙排水路面相对于传统的密集配路面，有许多优点，具体如下：

1）减少水漂现象

如下图所示，当车速较低时，车辆轮胎与路面能保持完全接触，驾驶人尚能有效控制车辆；而高速行驶的车辆，水会成楔状侵入轮胎接触地面的前端，速度愈高、侵入的量愈多，最后轮胎将完全离开路面而漂浮在水面上滑行，以致于方向盘与煞车完全失去做作用而无法控制车辆，这种情况就叫做水漂现象。排水路面能迅速将雨水排走，以减少水漂现象。

图3 水漂现象产生示意图

2）更好的抗滑性能

沥青路面表面构造示意图如下：

图4 沥青路面表面构造

沥青路面抗滑性能的主要影响因素包括主要归纳为：

(1)轮胎与路面间的分子引力作用；

(2)轮胎与路面间的黏着作用；

(3)胎面橡胶的变形滞后能量损失；

(4)路面上小尺寸微凸体的微切削作用。

大空隙排水路面具有更好的表面构造深度，其与轮胎之间的附着力更大，轮胎与路面之间的粘着作用更强烈，且由于更大的构造深度和表面粗糙度，轮胎与其接触时产生的滞后能力损失更大，具有更好的路面抗滑性能。

3）在下雨天气能有效的防止水花和水雾的产生

雨天小车从疾驶的重型车辆旁边超过时，驾驶员都体验过短暂无法看清道路的经历，这是重型车辆周围的水花与水雾造成的。道路在雨天形式溅起的水花如图：

图5 水花

水花的形成需要如下三个要素：

（1）轮胎下的水体在轮胎经过时，由于接触区域内空隙容积无法容纳道路上存在的水量，产生动水压力；

（2）轮胎经过后，动水压力释放，水通过离心力作用甩出；

（3）车辆外形和车速组合作用下，产生湍流高速空气团。

大空隙排水路面因为存在联通空隙，轮胎与路表接触界面内难以形成动水压力，因此可以有效抑制水花和水雾的出现。

4）抑制眩光

我们都知道，白天在干燥的路面上，前方阳光以及长期磨损或者泛油形成的光滑路面会对阳光产生反射，就是所谓的炫光现象，而夜晚的雨天，雨水在路面会形成镜面，而产生炫光，如图：

图6 路面眩光

大空隙排水路面在雨天很难形成水膜，也就无法形成镜面反射，同时较大的构造深度也能抑制路面磨光和泛油的产生，这极大的缓解了驾驶员观察路况的紧张。

5）降低噪声

交通噪声己成为现代城市环境中的最主要噪声来源。研究表明，40dB的连续噪音可使10％的人睡眠受到影响，70dB时可影响50％的人。高强度的噪声不仅使工作人员增加生理负担和能量消耗，而且使工作人员神经紧张、心情烦躁、注意力不易集中、容易疲劳，影响其工作效率，也容易引起工伤，严重阻碍了国民经济建设，并给人们的身心健康造成巨大的伤害。近年来，随着水泥混凝土路面的历程的激增，对道路两侧及城市居民的生活环境影响也越为严重。

根据刚性骨架多孔材料的微观理论和声学原理，对影响低噪声路面声学特性的主要因素有：孔隙率、流阻率、扭曲因子和孔型因子，研究分析表明，空隙隙率的影响是主要的。从路面结构来看，厚度及粒径对吸声系数也有影响，大空隙沥青路面能有效减少形成噪声。

6）降低路面温度

沥青路面被认为是城市热岛效应的贡献因素之一，这是因为夏季其表面温度超过了60℃，也因为储存在沥青路面内的热量在夜间暖化空气。

排水路面存在联通空隙，当路面出现雨水时，包括下雨和人工洒水，水会进入空隙保存起来，当路表升温时，储存在空隙里的水分能够蒸发而降低路面温度。同时，孔隙率越大，可获得的表面积越多，这限制了热量向路面下层结构传播，同时高孔隙率，使得固体吸热物质减少，这使得沥青路面储存的热量减少，缓解了沥青路面在夜晚加热空气的力度。

3、大空隙排水路面存在的问题

尽管大空隙排水沥青路面具有诱人的效益，但它同时存在一些缺陷，具体如下：

1）对抗飞散性能要求很高

排水性沥青路面由于较大的空隙，使得其对沥青材料的粘结性能有较高的要求，一旦开始出现飞散病害，由于集料骨架的破坏，其影响范围会越来越大。

2）功能耐久性

大空隙排水路面的主要特征是孔隙率较大，随着时间的推移，路面空隙会被粉尘等污染物堵塞而急剧下降以造成排水路面功效的损失，同时，随着路面使用年限的增加，大空隙路面因为与空隙接触面积大，沥青材料更容易老化。其冬季养护也存在挑战。

小 结

排水性沥青路面具有多项优良的路用性能，包括减少水漂现象、更好的抗滑性能、减少水花和水雾的产生、抑制炫光、降噪和缓解城市热岛效应等，同时由于大空隙的结构，会存在一些负面影响，比如易产生飞散病害和养护难度增加等。如何合理有效的利用大空隙排水沥青路面，是当前道路工作者研究的重要课题。

参考文献

[1] 徐斌. 排水性沥青路面理论与实践[M]. 北京:人民交通出版社, 2011.

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