排水降噪沥青路面关键技术与应用

化排水降噪满沥青毫路面关键搞技术与应四用研究降研究报告贩上海浦东舞路桥绒建设股份爽有限公司重二〇一〇姿年六末月排水降噪沥青路面关键技术与研究应用研究报告完成单位：上海浦东路桥建设股份有限公司上海浦东新区公路管理署上海同济大学上海浦东工程建设管理有限公司上海交通大学2010年6月摘要本项目所指的排水降噪沥青路面是一种使用高粘度沥青材料包裹石石嵌挤的骨架，形成空隙率高达15~25%的沥青混合料。其有着比SMA结构更为发达的表观构造，还有较大的内部连通空隙，将雨水从路表引入路面层中，减少了路面水膜对行车过程中的影响；同时，排水降噪沥青路面发达的空隙起到了多孔吸声材料的作用，轮胎与路面接触时空气“压缩-释放”时，由于压缩空气通过连通空隙消散而使得此“声爆”音得到抑制——降噪性能显著；另一方面，由于排水降噪沥青混合料颗粒均匀，路面对自然光线的反射较弱，尤其是夜间的雨天环境不会造成车灯的“镜面反射”，提高了雨天的行车安全性，是一种集功能性、安全性于一身的新型沥青路面。本项目课题组于2002年就开始对排水降噪沥青路面进行了研究，从同年在上海浦东北路实施了2km的排水降噪沥青路面铺筑以来，共铺筑了12条排水降噪沥青路面，总量约为20万吨，目前已完整掌握排水降噪沥青路面的原材料、设计、生产、施工、养护各个环节的核心技术，获得相关专利3项，施工方法通过国家级、市级工法认定，课题组还参与了上海市《排水性沥青路面技术标准》工程规范的制订，并主导制订上海市《排水性沥青路面养护标准》的编撰工作，课题组联合河南高远推出了排水降噪路面专用排水功能性养护设备——“排水机能恢复车”，填补国内在该领域的空白，有力地促进了排水降噪沥青路面在我国的进一步发展。此外，基于等密度稳定原理的成品高粘度改性沥青、基于干法原位分散原理研制成功直接投放式沥青改性剂RST，保证了排水性沥青混合料的关键材料性能出色，经过多年实践总结的排水降噪沥青路面施工技术，保证混合料生产质量稳定。彩色排水降噪路面技术、温拌沥青混合料生产施工技术则拓宽了排水降噪应用范围，和施工限制。保证特殊条件下的排水性沥青路面施工质量。综上所述，排水降噪沥青路面这一具有广阔市场前景的新型路面将在国内的道路建设中发挥更大的作用。全文目录TOC\o"1-4"\h\z\u报告1.绪论表86所示。表STYLEREF1\s8SEQ表\*ARABIC\s16三种降噪方法的每公里成本（欧元€b）路面类型城市街道环线高速公路双层排水降噪沥青路面30年降噪费用€296,000€360,000€477,000降噪量dB456噪声暴露因子减少量a85.7153.2179.4单位住户每降噪1dB的费用€111€180€183降低单位噪声暴露因子的费用€3,454€2,350€2,659隔声墙30年降噪费用－€1,335,000€1,590,000降噪量dB－3.96.2噪声暴露因子减少量a－75.5195.3单位住户每降噪1dB的费用－€858€590降低单位噪声暴露因子的费用－€17,682€8,141隔音设施c30年降噪费用€2,685,000€1,607,000€2,890,000降噪量dB999噪声暴露因子减少量a99.0170.0123.7单位住户每降噪1dB的费用€449€448€738降低单位噪声暴露因子的费用€27,121€9,453€23,363注：=1\*GB3①a――噪声暴露因子（NoiseExposureFactor)，1989年丹麦公路董事会提出用于分析公路和铁路的噪声成本，将每个住户处的计权噪声求和即可，即高声压噪声住户的噪声暴露因子要高于低声压住户。=2\*GB3②b――1€（欧元）=10.23（人民币）；1.00DKK(丹麦克朗)=1.27（人民币）。=3\*GB3③c――住户单独采用的隔音方式，例如对房间窗户装隔音玻璃等。通过比较单位住户单位降噪的费用和单位噪声暴露因子降低的费用表明：对于城市街道、环线和高速公路，采用双层排水降噪沥青路面的降噪成本大大低于隔声墙和隔音措施的成本。降低交通事故成本2006年，全国共发生道路交通事故378781起，共造成89455人死亡，受伤431139人，直接财产损失14.9亿元；2007年上半年全国共发生交通事故15.9万起，3.6万人死亡，直接经济损失5.4亿，平均每起交通事故的直接财产损失为3770元。上海市2006年共发生6583起道路交通事故，造成1231人死亡，6661人受伤，直接财产损失3288.9万元，平均每起交通事故直接财产损失约5000元。排水降噪沥青路面能够提高道路的交通安全性，尤其在雨天效果更好。有文献通过对上海市静安区2001～2005交通事故调查分析认为：晴天、雨天、阴天事故发生分别占52.94%、26.47%、20.59%。根据上述数据可以假设上海市雨天事故是总体事故的26.5%，该假设也得到贵阳市2007年7月交通事故统计资料（晴天肇事16起，死亡17人，占总数的69.57%和70.83%；雨天肇事6起，死亡6人，占总数的26.09%和25%；阴天肇事1起，死亡1人，占总数的4.34%和4.17%）的支持。但是有些资料认为雨天的交通事故为晴天的2～3倍。有研究认为排水降噪沥青路面可以减少80%的雨天事故。以上海市06年交通事故数据为例，计算排水降噪沥青路面对交通事故财产损失的影响。年交通事故6583起，平均每起直接财产损失5000元，雨天发生事故次数为总数的26.5%，排水降噪沥青路面可以减少雨天事故的80%。假如上海市道路全部采用排水降噪沥青路面，则每年可以减少交通事故6583×0.265×0.8＝1396起，占总事故数的21.2%；每年可以减少由于交通事故引起的直接财产损失为1396×5000＝6,980,000元。以上计算没有考虑晴天排水降噪沥青路面对交通事故的影响，而且计算结果只考虑交通事故的直接财产损失，不包括间接财产损失（例如停运、停工、停产等），因此计算得到的交通事故成本降低值比较保守。降低城市降温成本有研究报告指出：当城市道路面积占整个市区的比例提高到25%时，全部采用透水性沥青路面可以从整体上降低市区1℃，热岛效应强烈的中午至傍晚阶段，市区可降低1.5摄氏度以上。当上海市城市道路面积比例提高到25%，而且全部采用透水性沥青路面，则透水性沥青路面可降低上海市内温度1～1.5℃。以降低1℃为计算示例，分析透水性沥青路面对降温成本的影响。计算中上海市内面积为643.06km2，城市高温覆盖层高度为100m，则每降低上海市内气温1℃，需要辐射大气的热能Q为1.006×103×1.29×643.06×106×100×1＝8.35×1011J，相当于23.2万千瓦时（1千瓦时＝3.6×106J）。根据上海“东方早报”的报道：2005年，上海绿色电力（风能发电等）将达到年2000万千瓦时[126]，而透水性沥青路面和排水降噪沥青路面能够在热天中每天对城市进行降温，所有具有很好的降低城市的降温成本功能。排水降噪沥青路面的降温效果较透水性沥青路面差，现在还没有具体数据对次进行评价，但是其降温效果不能忽视。因此，如果大面积推广排水降噪沥青路面，能够有效降低城市热能源消耗。参考文献叶飞琴.城市道路交通噪声的控制探讨[J].环境.2007，7：90-97CarstenBredahlNielsen.Durabilityofporousasphalt-Internationalexperience[R].RoadDirectorate,DanishRoadInstitute.2005,11:9-9中国网.公安部：上半年3.6万人死于交通事故损失5.4亿[N].新浪网，2007，8，14./c/2007-08-14/115013660684.shtml周勘.公安部交管局发出加强雨季道路交通安全工作的通知[N].中华人民共和国公安部网站.2007，6.()洪俊彦.全省创建活动工作会议在南安召开[N].TOM新闻（泉州晚报）.2005,5./1002/20050525-2162364.html中西弘光，池善玉译.排水性路面铺装功能持续性的研究[J].广西交通科技.2002，27（102）：7-12漆梁波.近10年上海盛夏高温及热岛强度变化趋势[J].气象科技，2004，12，32（6）：433-437丁金才，周国良，周红妹．上海城市高温灾害和气候成因的初步研究．大气科学研究与应用，1998，1：138-14李荣.副热带高压持续稳定上海持续高温日已满10天[N].上海新闻网站(来源：新华社)，2007.8.1./qtmt/20070801/u1a336685.html张新.大孔隙透水沥青路面对城市热岛效应的影响分析[D].北京：北京交通大学硕士论文.2007,1:13-13徐斌，赫振华，连萍.低噪声抗滑沥青路面在上海地区的应用研究[R].上海市浦东新区公路管理署，2004，8：6-15LarsEllebjergLarsen.Cost-benefitanalysisonnoise-reducingpavements[R].RoadDirectorate,DanishRoadInstitute.2005,11.中国网.公安部：上半年3.6万人死于交通事故损失5.4亿[N].新浪网，2007，8，14./c/2007-08-14/115013660684.shtml2006年上海道路交通事故简述[J].交通与运输，2007，1：71-72郭亚文，何永频，刘洪雷等.上海市静安区2001～2005年道路交通死亡事故监测分析[J].中华中西医杂志.2007，8（1）/journal/articleinfo.aspx?art_id=256602云南信息报.昆明20多条路变成河[N].2007，8，3./HyDt/2007-08-03-11-41044.xhtml南方农机.雨天行车八忌[N].璧山县农业局网站.2006，12，26./bsxm/detail.asp?pubID=228111上海政府网./shanghai/node2314/node3766/node3773/node4834/index.html倪黎，沈守云，黄培森.园林绿化对降低城市热岛效应的作用[J].中南林业科技大学学报.长沙：2007，4，27（2）：36-43东方早报.上海年内增加2000万千瓦时绿电[N].2005，6，30./news/text.php?NewsId=17699排水降噪沥青路面关键技术与应用研究报告九『结论、创新点、成果与展望』主要结论深入挖掘并丰富了排水降噪沥青路面的环保理念和社会效益内涵，为高等级道路的建设提供了发展方向。通过对道路——这一物流要素所承载的基本功能的分析，结合新形势下由“量”向“质”转变的道路建设趋势和内在发展需求，以“资源节约型可持续发展”理念为背景，对密集化交通路网、城市热岛效应以及噪音污染的关联性进行分析，基于抗滑、降噪、降温和低密度摊铺等特点，本项目深入挖掘了原有“安全、环保、降耗”的理念，并通过与温拌沥青技术的复合，赋予排水降噪沥青路面技术“节能、减排”的新内涵，符合高等级道路建设的发展潮流。实施并固化了一整套涵盖各实施环节的控制指标和工艺，为排水降噪沥青路面的实施提供了有力的质量技术保证。以合理的设计指标、流程为先导，本项目针对原材料如石料建立了包括强度、形状、粒度分布等影响结构强度和空隙合理分布的指标体系，对高粘度改性沥青提出60℃粘度等关键要求，提出并完善了基于直投式改性方案的混合料生产控制要素和参数，以高效合理的施工工艺为基础实行了严格的验收流程，最终综合质量技术保证以市级、国家级工法的形式得以体现。开发并整合了包含关键材料和特殊装备的技术群，支撑了排水降噪沥青路面的实施应用。基于“干法原位分散”技术开发了直接投放式高粘度沥青改性剂RST，建立了聚合物流变性与聚合物在沥青混合料中分散过程的关系，打破了国外对此技术的垄断，获得产业化规模应用；提出“等密度”技术并探索了稳定化机理，对沥青用聚合物和填料进行了划分，并在此基础上设计等密度法改性沥青的配方和生产工艺，最终得到了聚合物和填料结构与改性沥青性能之间的规律；联合开发了排水降噪沥青路面机能恢复车，为功能性养护提供了有力的工具，扫清了排水降噪沥青路面普及推广的最后一道障碍。形成了生态环保的排水降噪沥青路面示范性工程，取得显著的社会与经济效益。以浦东北路为探索开端，以滨州路、港城路、冬融路为研究后续，以桃林公园为彩色景观道路试验场地，结合环南一大道重载交通实践经验，首次将温拌技术应用于张衡路，最终通过2010上海世博配套重点工程中环线（浦东段）、机场北通道（华夏路高架）生态环保道路的成功应用，排水降噪沥青路面在上海浦东开花结果，社会与经济效益显著。提出了排水降噪沥青路面养护标准，为长期运营和全寿命周期效益评估提供了有效保障。在针对国内外经验调研、总结的基础上，本项目提出《上海地区排水降噪沥青路面养护标准（草案）》，对典型病害进行了提炼、分析，结合排水路面的特点对传统结构病害处置材料和方案进行了适应性探讨，提出了功能性衰减评价指标渗水系数残留率CR，并以此为中心提出了排水降噪沥青路面功能性分级标准，据此对于功能性养护策略的适用性、关键指标进行了分析，并定量验证了国产化对于功能性养护降本的效益。该标准的提出、试行和进一步反馈完善，对排水降噪沥青路面的运营和全寿命周期效应评估提供了有效的保障。主要创新点报告中的主要创新点体现如下：基于实践结果提出了排水降噪沥青混合料的合理设计指标，对关键原材料和生产、施工工艺提出了合理有效的过程控制指标和验收标准。该综合成果分别于2007年、2008年获评“上海市级工法”和“国家级工法（一级）”，为排水降噪沥青路面的建设提供了有力的质量技术保障；基于“干法原位分散技术”开发直接投放式高粘度沥青改性剂RST，获得国家发明专利，打破了国外产品的垄断地位，填补了国内空白。与传统改性工艺相比，其独特的改性机理在减少设备投入、降低能耗的同时显著降低结合料老化趋势，对长期路用性能有正面贡献。RST自2004年起成功应用于排水降噪沥青路面工程建设中，累计规模化生产约750吨，经济效益显著；首次提出“等密度稳定”改性技术并对改性机理进行探索，开发成品高粘度改性沥青，作为直接投放式高粘度沥青改性方案的有益补充，为排水降噪沥青路面的建设提供了一个符合现行质量控制体系的关键材料供应方案；提出了温拌排水降噪沥青路面生产、施工工艺并成功应用于上海浦东张衡路和中环线（浦东段）、机场北通道，有力地保障了特殊季节施工质量，为排水降噪沥青路面“安全、环保、降耗”等理念增加“节能、减排”的新内涵，社会和经济效益显著；制定了国内首个排水降噪沥青路面养护标准——《上海地区排水降噪沥青路面养护标准（草案）》。在标准中，首次提出“渗水系数残留率CR”作为排水路面功能性衰变评判指标，以此为基础制定了国内首个功能性衰变分级标准，并依据实践数据明确了关键参数，同时制定了三个功能性养护策略，对其适用性进行了分析探讨；联合开发了国内首台排水性铺装机能恢复车并成功应用。路试结果和综合养护成本测算表明：相比国外同类设备，国产设备具备同样优异的性能，且功能性养护成本降低约70-90%，降本增效效果显著；综合关键技术成功应用于上海浦东地区多条排水降噪沥青路面的生产、施工中，跟踪反馈信息表明路用性能优异。应用环境包括公园景观道路、重交通道路和城市快速路等，应用领域包括新建及大中修养护工程等，其中上海世博配套中环线（浦东段）、机场北通道（华夏路高架）高架约31km，约100万平米排水降噪沥青路面工程，为国内单体最大高架工程，取得了良好的社会和经济效益。代表性成果知识产权2007年4月25日，浦东路桥建设股份有限公司与上海交通大学共同获得“一种高粘度沥青改性剂及其制备方法“发明专利，专利号：ZL200510023227.9；2008年12月20日，浦东路桥建设股份有限公司获得“高粘度沥青改性剂生产装置”的发明专利，专利号：ZL200610026122.3；2004年9月29日，浦东路桥建设股份有限公司获得“排水平石”的实用新型专利，专利号：ZL03231117.6；2005年05月18日，上海交通大学获得“高温贮存稳定的改性沥青材料的制备方法”，专利号：200410066598.0；2004年10月20日，上海交通大学获得“高温贮存稳定的聚合物改性沥青材料制备方法”的发明专利，专利号：200310108108.4；论文赫振华、徐斌、连萍等.易分散ＲＳＴ的制备及其改性沥青的研究.第三届国际沥青大会.透水型沥青混合料配合比设计连萍、徐斌、方月华等.排水性沥青路面现场渗水系数测试方法探讨.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.赫振华、王晓杰、刘钢等.直投式沥青改性剂的应用质量控制.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.王仕峰、赫振华、徐斌.排水路面用高黏度改性沥青的研究与应用进展.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.闫国杰、刘钢、李桥林等.排水性沥青路面养护标准与养护技术概述.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.赫振华、刘钢、闫国杰等.直投式沥青改性剂ＲＳＴ的改性机理.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.赵振宇、杨国庆、王伟等.ＲＳＴ改性排水性沥青混合料性能研究.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.徐韵淳、赫振华、闫国杰.多空隙降噪沥青混合料热拌温压技术探讨.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.杨颖、闫国杰、马利志等.排水性沥青路面的表面特征对于行车安全的影响.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.徐韵淳、季善鹏、闫国杰等.上海浦东新区３条排水性沥青路面试验段综合性能对比分析.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.王伟、徐斌、王仕峰.直投式高黏度改性沥青室内制样方法探究.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.徐斌、王伟、朱林鑫.关于用减压毛细管法没高黏度改性沥青60℃黏度的讨论.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.朱玉堂、王仕峰、赫振华.高黏度改性沥青用ＲＳＴ与ＴＰＳ的性能比较.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.闫国杰、姜爱峰、刘钢等.一种应用于排水性沥青路面和钢桥面铺装的直投式沥青改性剂.2010年世博交通论坛暨全国排水性路面技术论文集，人民交通出版社.分项课题《排水性