周建華，于明明，張利鵬

(1. 蘇交科集團股份有限公司，南京 211112； 2. 新型道路材料國家工程實驗室，南京 211112)

排水瀝青路面是世界上公認的環(huán)境友好型路面鋪裝技術，對提高路面的工程品質、打造平安交通具有重要意義。排水瀝青路面采用大空隙瀝青混合料作表層，空隙率高達20%，具有高抗滑、低噪音、減輕炫光、消除積水、避免水漂、提高雨天行車安全和公眾舒適出行等優(yōu)點[1]，在國外得到了廣泛應用。我國從上世紀90年代開始排水瀝青路面的研究與應用，形成了包括關鍵材料、混合料設計、施工工藝到施工質量檢測方法的技術成果，在江蘇、江西、四川、江西、河北、安徽、山東、浙江、湖南、云南、重慶等地進行實踐應用。

由于排水瀝青路面空隙率高的特點，再加上我國重載交通的影響，在實際使用過程中，排水路面的孔隙易被粉塵、砂礫、土等異物堵塞，導致路面的排水和降噪功能降低。同時隨著通車時間的延長，排水瀝青路面也會出現松散剝落、裂縫等病害，面臨養(yǎng)護的問題。但傳統(tǒng)的瀝青路面養(yǎng)護措施不能滿足排水瀝青路面要求，目前國內尚無統(tǒng)一的排水瀝青路面養(yǎng)護技術標準。結合排水瀝青路面的特點，從功能性養(yǎng)護、預防性養(yǎng)護、結構性養(yǎng)護修補和季節(jié)性冬季養(yǎng)護等方面，對各種養(yǎng)護方法進行調研分析，希望能為排水瀝青路面養(yǎng)護技術的研究和應用提供一定的參考。

1 排水瀝青路面功能性養(yǎng)護技術

排水瀝青路面需要進行定期清理，恢復路面排水功能。國內外解決堵塞問題的常用方法有：化學方法和物理方法[2]。化學方法一般是采用過氧化氫溶液與有機污染物進行化學反應，達到清洗堵塞物的效果。但由于價格昂貴，劇烈的反應過程對周圍環(huán)境的影響比較大，故很少使用。物理方法通過專門的清洗設備噴射高壓水或者空氣來把堵塞雜物沖散沖碎，再將雜物吸走，這種方法不僅成本相對較低、方便快捷，而且對環(huán)境比較友好，被大多數國家所采用。多年來，國外(如歐美國家和日本)開發(fā)了多種類型的排水路面清洗設備，我國借鑒國外先進經驗，研制排水性路面機能恢復車，完成了一系列的試驗和工程測試，取得了較好的效果。

1.1 國外功能性養(yǎng)護技術

(1) 歐洲

排水瀝青路面最早出現在歐洲，荷蘭自1990年以來，將排水路面作為超級降噪路面在國家層面全面實施，目前荷蘭90%的高速公路應用排水路面。荷蘭與丹麥早在上世紀 90 年代就曾對排水路面的清洗進行了聯合研究，開發(fā)了基于氣穴現象(氣泡)的清洗裝置(如圖1所示)，該裝置利用氣泡在破裂時產生的大范圍高壓，清洗的效果很好，甚至可以恢復初始滲透性。通常每半年清洗路面一次。

圖1 丹麥、荷蘭的瀝青路面機能恢復車

(2) 日本

日本在上世紀80年代至90年代中期對排水瀝青路面進行了深入研究，從上世紀90年代開始作為“超級路面”在全國范圍內大規(guī)模應用，目前日本超過70%的高速公路采用排水瀝青路面。1996年10月日本道路協會發(fā)布了《排水性鋪裝技術指南(案)》[3]，對排水性瀝青路面的建設和養(yǎng)護都有相應的規(guī)定。鑒于日本對排水路面進行頻繁的清洗，以酒井重工和世紀東急為代表的日本企業(yè)以及日本建設機械化協會，開發(fā)了多種類型的機能恢復設備[4]，取得了較為理想的效果。

酒井重工針對排水路面的病害方面開發(fā)了CJ400、CJ500等至少兩代機能恢復設備，CJ500是通過高壓水噴射以及高負壓回收的方式來恢復路面機能(如圖2(a)所示)。回收的污水經過處理可以循環(huán)利用，單車可以有近8 000 m2的作業(yè)面積，并且它有兩檔速度可以選擇，高速時(速度10 km/h)，有大概60%的水回收率；當應對路面底部空隙的堵塞時，選擇低速(速度3 km/h)，有大概90%的水回收率。

日本建設機械化協會研發(fā)的排水瀝青路面機能恢復車(如圖2(b)所示)，采用空氣抽吸的方式來進行機能恢復作業(yè)。優(yōu)點是工作速度比較快(最快接近30 km/h)，但效果比較差，要用比較高頻次的養(yǎng)護才能維持路面的排水機能。

(a) 日本酒井CJ500型

(b) 建設機械化協會瀝青路面機能恢復車

(3) 美國

美國多孔瀝青路面采用開級配抗滑磨耗層(簡稱OGFC)，鋪設厚度為20～30 mm。研究表明，當空隙率達到22%，鋪設厚度不超過30 mm時，在高速行車狀態(tài)下，路面不會出現孔隙堵塞現象，無需特別的維護。這可能也是美國開級配抗滑磨耗層沒有開展日常功能性養(yǎng)護的原因。

1.2 國內功能性養(yǎng)護技術

從2007年開始，上海浦東路橋建設股份有限公司與河南省高遠養(yǎng)護設備有限公司共同合作，開發(fā)了一款符合國內實際情況的排水瀝青路面機能恢復車——HGY5250TPH[5-7]，如圖3所示，并亮相2010年世博交通論壇。它由車載動力單元、清水罐、回收水罐、中間罐、移動吸盤系統(tǒng)、液壓工作及控制系統(tǒng)、高壓水噴沖系統(tǒng)、污水負壓抽吸系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、氣動工作及控制系統(tǒng)、污水處理及再生裝置、清水管道系統(tǒng)、循環(huán)管道系統(tǒng)、負壓發(fā)生裝置等組成，技術參數如表1所示。

圖3 國內首臺排水瀝青路面機能恢復車

項目設備參數設備外形尺寸(長×寬×高)/mm10 370×2 490×3 650設備重量/kg25 000清洗速度/(km·h-1)1.5～3清洗水回收率/%≥80高壓水壓力/MPa≥7回收負壓/MPa≥0.02洗盤寬度/mm2 000洗盤左右擺動距離/mm≥500污泥排出方式罐體后舉,傾倒

該裝置采用“高壓水沖洗+氣穴清洗+真空抽吸”的組合作業(yè)方式，通過液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，把高壓水或空氣以不同的角度和方式噴射到道路內部，在高壓水或“氣穴效應”的作用下，將污染物打散，再利用負壓抽吸系統(tǒng)將污水和雜物進行回收、分離處理。2009年10月，排水瀝青路面機能恢復車HGY5250TPH在上海、西安等地排水路面進行應用。結果表明，采用國產排水瀝青路面機能恢復車，排水瀝青路面的排水機能可恢復到新建時期的60%以上，恢復效果明顯，且該設備價格是國外價格的50%～70%。

2 排水瀝青路面預防性養(yǎng)護技術

針對排水瀝青路面飛散病害，預防性養(yǎng)護技術是最有效的解決方法，養(yǎng)護材料中主要添加了再生劑，它通過將養(yǎng)護材料噴灑在路面表面，可以使瀝青膜的厚度提高，或使老化的瀝青材料得以恢復。

2.1 國外預防性養(yǎng)護技術

(1) 荷蘭

據統(tǒng)計，荷蘭排水瀝青路面在路齡5年左右、未出現大范圍的飛散病害時開展預防性養(yǎng)護，常用的預防性養(yǎng)護材料主要有Icopal/Esha公司生產的PenTack瀝青功能恢復性材料和Latexfalt公司的Modiseal?ZX和Modimuls?ZV[8]，相關情況見表2。

2010年，荷蘭交通部采用不同生產廠家提供的養(yǎng)護材料和施工技術，對排水瀝青路面預防性養(yǎng)護技術及實施效果進行研究。圖4是Latexfalt公司預防性養(yǎng)護專用的施工設備，施工工藝包括噴灑、碾壓、吹氣、撒砂四個步驟，噴灑后在路表吹入熱空氣，增加瀝青乳液的滲透效果；通過撒砂提高抗滑性能。結果表明，養(yǎng)護材料可恢復老化瀝青的性能，修復路面裂縫，經過預防性養(yǎng)護處理，排水瀝青路面PA-16的使用壽命可延長3年。

表2 荷蘭預防性養(yǎng)護材料及工藝對比

圖4 荷蘭Latexfalt公司專用的噴灑和吹氣設備

(2) 日本

日本對于排水瀝青路面的預防性養(yǎng)護，目前主要是采用在排水瀝青路面表面凹部填充滲透性樹脂砂漿(PRMS)的處理方法。為了解決滲透性樹脂砂漿的施工問題，日本研發(fā)了樹脂砂漿拌合攤鋪機。滲透性樹脂砂漿由粒徑范圍在0.5～1.0 mm的骨料和高強、耐水與骨料黏附性好、速凝性好的環(huán)氧樹脂組成，具有透水性。其作用為防止骨料飛散，強化路面表面、提高排水路面的耐久性；滲透性樹脂砂漿的過濾作用為防止孔隙堵塞；使用細骨料，提高抗滑性；確保透水性和降低噪聲。施工流程包括現場拌合樹脂砂漿→用專門的機械攤鋪樹脂砂漿→3 t左右的膠輪壓路機碾壓→養(yǎng)生(1～3小時)，固化后開放交通。通過透水樹脂砂漿施工和原排水瀝青路面的現場透水試驗，12個月后，原排水路面的透水性大幅度下降，而透水樹脂砂漿施工透水功能反而提高，表明透水樹脂砂漿可以長期維持透水功能。

(3) 美國

美國早期針對OGFC路面的預防性養(yǎng)護，俄勒岡等五個州采用了霧封層技術，由于霧封層技術的施工周期比較短，對交通影響較小，價格較低并且使用性能較好，在美國獲得較多的支持。試驗觀測表明，霧封層可以在原路面基礎上增加一層瀝青膜，從而起到延緩飛散的作用；應用霧狀封層后，道路抗滑性能出現下降，通車一段時間后會恢復，但霧封層對排水路面的透水性幾乎沒有影響。目前美國對排水瀝青路面的預防性養(yǎng)護方法是采用還原劑技術，Lommerts[7]等開發(fā)了一種多元化乳化劑，該材料主要由還原成分組成，其在空氣下可以快速破乳，并包裹在集料表面，從而增加路面內部的黏結力，延長路面使用壽命4年以上。

2.2 我國預防性養(yǎng)護技術

國內借鑒國外排水瀝青的預防性養(yǎng)護方法，開展預防性養(yǎng)護材料研發(fā)及性能評價，尚處于試驗段研究階段。大連理工大學許斌研發(fā)了三種不同類型的預防性養(yǎng)護材料(還原型RJ、黏結增強型CEM以及聚合反應型GL)，采用正交試驗分析了每個材料的關鍵因素對合成材料的影響，并依托沈海高速G15(南通到鹽城段)排水瀝青路面進行預防性養(yǎng)護試驗段實施[9]。沈海高速(鹽通段)排水瀝青路面是我國第一條大規(guī)模的排水路面實體工程，至今已運營十多年，實踐表明，預防性養(yǎng)護措施的實施能夠起到延緩路面飛散的作用，在應用初期(3個月)抗滑性能和滲水性能出現下降，隨著應用時間的推移，性能會逐漸恢復。同時，排水瀝青路面在實施預防性養(yǎng)護后，飛散變化趨勢整體變緩，延長了路面使用壽命。交通部公路科學研究院以滲透性樹脂材料為基礎，開展排水瀝青路面表面強化技術研究[10-11]，并在2015年寧宿徐高速公路排水瀝青路面罩面工程進行實體工程應用，初步證明滲透性樹脂不會對路面的排水、抗滑性能產生較大影響，對排水瀝青路面的表面強化效果尚需持續(xù)跟蹤觀測。

3 結構性養(yǎng)護修補技術

3.1 面層修補

排水路面85%的病害是松散剝落，當排水性瀝青路面出現裂縫、坑槽、骨料脫落和飛散的面積比較大時，必須進行一定的路面養(yǎng)護修補工作。各個國家根據各自情況對使用哪種修補材料有不同的規(guī)定。

美國聯邦公路局建議對于修補面積較小、水流可以繞過的區(qū)域，推薦使用密級配材料，對于面積較大、影響排水的區(qū)域，則要使用開級配材料。俄勒岡州針對大規(guī)模修補開級配路面時，推薦使用開級配材料來修復。盡管如此，美國主要還是使用密級配材料來修復剝落和坑槽。在英國，大小坑槽都推薦使用開級配材料，熱壓瀝青混合料是不允許使用的。為了便于水流繞過修補坑槽，推薦使用菱形的補丁，因為菱形要比正方形更有助于排水。在我國，雖然建議排水瀝青路面坑槽修補時宜選用排水性瀝青混合料，但實際還是使用密級配材料來修補。

對于裂縫類病害，灌縫會影響排水，路面的排水性能會有所減小。因此，建議對于裂縫寬度3 mm以下的裂縫無需進行灌縫，盡量避免因灌縫造成的排水不暢，對于3 mm以上的裂縫，在不影響排水功能的前提下，建議直接灌縫處理。

3.2 面層維修

排水瀝青路面的大中修技術主要是銑刨、再生、重新鋪設。美國開級配路面的維修一般是先銑刨，然后使用開級配材料或者其他級配的混合料進行重新鋪設。不可以直接在開級配路面上加鋪密級配混合料，因為路面結構內的水會對新鋪設的密級配混合料產生影響。

荷蘭是應用排水瀝青路面最廣泛的國家，據統(tǒng)計荷蘭排水路面平均11年更新一次慢車道面層，平均17年更新一次快車道面層。荷蘭很早便開展了熱再生排水瀝青路面的研究，實踐證明再生后的排水瀝青混合料的耐久性和新混合料一樣，并提出當排水瀝青路面的飛散超過25%時，將原有的排水瀝青路面全部銑刨進行廠拌熱再生，廠拌熱再生排水瀝青舊料的可利用率高達50%。荷蘭皇家BAM集團開展高摻量溫拌排水瀝青路面再生技術研究，舊料的利用率達到80%以上。

日本是資源緊缺的國家，早在1984年日本道路協會編寫了《路面廢料再生利用技術指南》。日本生產新混合料和回收混合料的情況如圖6所示，自上世紀90年代，日本瀝青混合料的總體產量逐年降低，但回收混合料從2000年的32.5%穩(wěn)步提高至2013年的47%，其中2013年日本瀝青混合料總量的24%左右摻入不同比例的RAP用于排水瀝青路面。Kanou 等采用20%～50%的RAP料進行了排水瀝青混合料的研究，結果表明30% RAP摻量的排水瀝青混合料具有較好的應用效果。

圖6 日本生產新料和回收料的情況

4 季節(jié)性冬季養(yǎng)護

歐洲國家與美國的相關研究發(fā)現，由于排水瀝青路面空隙率較大，熱傳導率大約是密級配路面的40%～70%，路面表面的溫度相對于密級配瀝青路面溫度低1 ～2 ℃，霜凍和結冰時間更早更頻繁，結冰時間更長。同時排水瀝青路面冬季養(yǎng)護還面臨除冰困難、除冰材料引起堵塞等問題。

美國SHRP試驗證明，使用化學溶劑替代傳統(tǒng)的鹽來預防冰雪黏結在道路上，比清除已經黏結在道路上的冰雪效果更好[12]。聯邦公路局推薦使用化學除冰劑進行開級配路面的冬季養(yǎng)護，不宜采用鋪砂法或其他易堵塞孔隙的防滑材料。由于除冰劑會流入開級配路面內部，為了使除冰劑能黏結在路面上，美國俄勒岡州運輸部已建議研究有機除冰劑和靜電電荷技術。Felice Giuliani[13]提出了一種新的防結冰技術，利用焦耳效應，使用電流激勵的電阻金屬元件加熱排水路面表面。這樣，在降雪之前和降雪期間，路面將保持比外部系統(tǒng)更高的溫度，防止路面結冰[14-17]。

目前，我國排水路面的冬季養(yǎng)護最常用的還是撒鹽或者其他融雪物質，排水路面的用鹽量要比傳統(tǒng)路面多2～3倍，這是因為排水路面的孔隙較大，積雪容易進入孔隙中，再加上融化的雪會將一部分鹽水帶入路面內，因此要加大用量。荷蘭研究認為排水路面撒鹽量由溫度、降雪、路面等因素決定，一般控制在10～14 g/m2，干燥路面預防性撒鹽在7 g/m2左右，雨雪較大撒鹽量20～40 g/m2[18-21]。

5 結語

通過對國內外排水瀝青路面養(yǎng)護技術的調研，可以得出以下結論：

(1) 荷蘭、日本、美國等國家針對排水瀝青路面的養(yǎng)護進行了大量的研究及工程應用，在功能性養(yǎng)護、預防性養(yǎng)護、結構性養(yǎng)護及季節(jié)性冬季養(yǎng)護方面積累了豐富的經驗?？偨Y養(yǎng)護技術的適用性及主要技術措施，見表3。

(2) 雖然我國借鑒國外先進經驗，開發(fā)了國產排水瀝青路面機能恢復車，但受設備及成本限制，應用較少，也開展了排水瀝青路面預防性養(yǎng)護技術探索，尚處于試驗研究階段。

(3) 排水瀝青路面的維修不可以直接在開級配路面上加鋪密級配混合料，荷蘭、日本將原有的排水瀝青路面銑刨進行廠拌熱再生，取得了良好的效果，我國尚處于空白階段。

表3 排水瀝青路面養(yǎng)護技術總結

隨著近年來排水瀝青路面在我國的建設不斷增加，排水瀝青路面的養(yǎng)護已成為當前面臨的重要任務，針對我國排水瀝青路面的養(yǎng)護，提出以下發(fā)展建議：

(1) 養(yǎng)護標準、養(yǎng)護手段的缺失是排水瀝青路面發(fā)展亟需解決的重大課題。建議進一步開展具有自主知識產權的預防性養(yǎng)護材料研發(fā)、高摻量排水瀝青路面再生技術研究等，填補我國技術空白。

(2) 需提高道路管理部門及道路工作者對排水路面養(yǎng)護技術的認識，積極開展排水瀝青路面的功能性及預防性養(yǎng)護，為排水瀝青路面養(yǎng)護技術的發(fā)展與進步提供優(yōu)渥的土壤。

(3) 加強以往排水路面養(yǎng)護試驗段系統(tǒng)性、持續(xù)性的長期跟蹤觀測，評估養(yǎng)護措施的效果，并在此基礎上，盡快制定排水路面養(yǎng)護技術標準、規(guī)范，為養(yǎng)護管理部門提供依據。