排水路面结构与材料的发展现状简介

排水路面结构与材料的发展现状简介

刘欣怡 赵志文 曹光启

江苏省防汛防旱抢险中心，江苏 南京 211500

摘要：路面水危害是对道路行车安全的重要影响因素，如何保障行车安全，改善道路积水、眩光以及水雾等现象尤为重要。本文结合相关案例对各种排水路面在材料与结构方面的国内外发展概况进行了阐述，重点对混凝土刻槽法、OGFC排水沥青、AMRT封层技术、高粘改性剂和透水混凝土进行了介绍。通过了解各种结构与材料的优缺点，达到完善各种排水路面整体的强度与稳定性，保障高等级公路的正常运行，降低行车风险。

关键词：排水路面；OGFC；AMRT封层；透水混凝土；发展现状

1 排水路面的国内外发展

1.1 排水路面国外的发展状况

国外对于排水性沥青路面的探索发展中，采用双层式排水性沥青路面、铺设防水薄膜和断级配混合料等为主。对于双层排水沥青，上部采用较细的集料，下层采用较粗糙的集料，这样可以良好地控制大颗粒杂物和解决空隙阻塞，并改善了表面特征较细的上层面的降噪属性。对于承载要求较低的路面，可铺设防水塑料薄膜，由天然改性沥青防水乳液、大理石屑和纤维等组成。在法国的路面发展中，目前针对主流路面材料的设计时，通常考虑选用断级配混合料或降低混合料中的矿料掺量。对混合料级配进行选择，从而对路面结构的空隙比进行设计，达到防止空隙阻塞的产生。在美国的路面发展中，通过分层密闭式预埋封层技术探索出分层撒网分布式封层方法进行排水沥青面层的封层施工。之后，通过诸多科研工作后设计了开级配抗滑磨耗层（OGFC），其空隙率达到15%。投产后发现，OGFC有效地增强了路面结构径流和路面行车抗滑的性能[3]。同时，有效降低道路噪声和减少路表积水，极大地降低水漂和眩光的产生。随着对OGFC的研究不断深入，如何增强其耐久性和水稳定性逐渐成为关键。为保障OGFC长期服役，科研工作者先后在改性沥青中加入消石灰、纤维和稳定剂等，从而把控OGFC路面材料的水稳定性。在日本的路面发展中，虽研究起步较早，但由于自身气候等因素，路面结构与材料的发展缓慢，主要在排水沥青路面在抗高温车辙变形和路面内部空隙阻塞方面进行优化和完善。

1.2 排水路面国内的发展状况

国内对于排水水泥沥青路面的研发应用还处于发展阶段，OGFC类的新型排水路面在1980年左右逐渐推广使用，美国针对OGFC路面的技术研究方向已转为针对行车路面的抗滑性能改善。2004年，西部公路技术研究项目《山区公路沥青面层排水技术研究》通过交通运输部审批[2]。之后，在重庆榆林高速的排水双层沥青混凝土路面工程项目和宁杭高速的二期排水路面工程项目中，检测了多种类型排水性能影响因素，推动了后续排水沥青路面的广泛应用和相关基础设施的良好发展。目前针对排水沥青路面的主要研究角度集中在排水沥青混合料的体积参数、工艺、材料配比等，排水沥青路面在抗滑性能、水稳定性能以及降噪性能的不足得到改善，排水路面施工体系逐渐地完善[4]。

2不同形式排水路面的功能

2.1 混凝土路面刻槽法

对于普通沥青路面和水泥混凝土路面通常可采用排水性良好的刻槽处理方法，能够大幅提高路面纹理防水层的深度，有效降低下雨时路面的积水量。刻槽处理的原理是通过刻槽增加路面的孔隙度和排水能力。刻槽的设计通常采用纵向刻槽，这些刻槽在路面上形成一系列平行的凹槽。刻槽深度和宽度可以根据具体的需求进行设计，以达到良好的排水效果。刻槽处理能够增加路面表面的凹凸性，减少水雾以及积水的风险，增加水流的抓地力，增强路面抗滑性能，保障行车安全。刻槽法在低成本养护的基础上，依然可以达到良好的排水和抗滑性能，显著延长了路面的服役寿命。在设计和施工过程中，应根据具体情况选择合适的刻槽形状和尺寸，并定期进行维护，以确保刻槽的效果和持久性。

2.2 OGFC排水沥青路面

OGFC排水沥青路面是一种具有较多骨料且较少砂浆的较高孔隙度的路面结构。其广泛应用于高等级道路的表面修补和提升，在高等级道路的磨耗涂层中提供良好的抗滑性能，大大减少行车时汽车轮胎打滑的现象。同时，OGFC显著减少路面炫光、水雾，提高雨天和夜间的行车安全性，具有一定的吸音效果。目前OGFC沥青路面的空隙率一般为20%~25%左右，可以产生良好的吸收噪音的作用，并且面层厚度越厚也可以改善其对噪音的把控[8]。由于排水性沥青路面的空隙率较大，因此可以减少路表面水膜的产生，提高路面的抗滑性能。较大的空隙率促进水流下渗，使其结构层排水速率提高，调节路面结构环境温度和湿度。科研工作者们对OGFC的骨料特征、排水性能评价和实际工程应用不断开展研究，使得OGFC排水沥青路面的设计施工体系不断得到完善，为道路行车的安全性和舒适性提供更好的保障。

2.3 AMRT封层技术

雾封层技术是当前针对排水沥青路面病害的主流养护技术之一，其技术特点是将液体材料以雾形态喷洒到路面上，形成一层保护膜，从而保护排水沥青混凝土。将其喷洒至沥青混合料等材料上，使各材料牢牢粘附在路表，有效填补一些裂缝，阻止水分的渗透，对路面起到了一定的封水效果，避免因天气和环境等因素导致路面产生的破坏。将细小的颗粒填入缝隙，使路面的构造深度变小，减少病害的发生，进而降低了排水沥青路面的老化速率，延长服役寿命。AMRT技术的性价比突出，路面的后续维修养护费较低，使得公路的管理效率得到提升。在不损害排水系统的情况下，AMRT封层技术依然可以有效减少排水沥青路面的渗水系数，很好地改善排水沥青混合料的耐久性，延长使用寿命。选择AMRT雾封层技术的同时，需要综合考虑路面条件、路段特点以及预算等因素，确保技术的适用性和经济性。

2.4 高黏改性剂

高黏改性沥青是通过高速剪切，将聚合物分散到沥青中而得，其黏度较高，工程输送困难。以热塑性橡胶为主要组分的高黏改性剂，具有使用方便、性能优异的特点，在混合料拌合过程中，直接加入高黏改性剂，利用石料拌合过程中的剪切力，将其分散到混合料中，进而减少加工、储存和运输过程中的困难。橡胶类物质可改善沥青混凝土的低温性能，纤维改善沥青混合料的韧性，树脂类共聚物改善抗车辙和抗开裂性能。故应用于排水沥青路面时，高粘改性剂可以良好地保障行车在雨天的安全性和舒适性，使排水沥青路面的抗水损害能力得到了提高。针对高黏改性剂的制备方法、热储存稳定性、流变性能和施工技术等依然需要进一步优化，从而促进高黏改性剂在沥青路面中的应用，进一步提高排水路面的耐久性能。

3结语

由于路面排水对于交通安全的重要性，需要不断地研发展新型结构和材料，解决排水不足导致路面上存在的水膜、眩光和水雾等问题。根据排水道路的使用特点，解决其孔隙堵塞等问题，提升路面耐久性。同时提高施工设计方法和技术措施，严格把控路面原材料使用和现场施工质量。从而保障排水路面的使用要求和防止路面遭受颗粒堵塞空隙的问题发生，降低路面的排水压力。现今，排水路面在排水结构、OGFC排水沥青、AMRT封层技术、高黏改性剂等方面取得了显著的发展。然而，仍存在一些待解决的问题，如材料选择、结构设计和智能化控制等方面的研究。因此，在今后的研究中，需要进一步优化和改进路面排水结构与材料，以提高道路排水系统的效率和可靠性，并促进城市可持续发展。

参考文献

[1]吴牧星.谈国内外排水沥青路面的应用发展现状[J].山西建筑,2012,38(19):167-168.

[2]曹卫东,陈旭,吕伟民.简述国内外低噪声沥青路面研究状况[J].石油沥青,2005(01):50-54.

[3]孟宪东.排水沥青路面发展状况综述[J].四川建材.2021,43(12):169-170.

[4]吴方生,朱浩然,段少婵,赵志强.排水沥青路面施工全面质量管理控制[J].交通世界,2021(19):23-25+35.