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透水沥青路面的湿物理性能研究

公路交通科技 2021年第11期38卷 10-18页

作者：杨秋侠严苗瑜西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

透水沥青路面作为一种新型的铺装材料,雨天时可以渗透并保存一部分雨水,晴天时通过蒸发保存的雨水从而达到改变室外热环境的效果,这些现象的产生都源于透水沥青路面的湿物理性能(包括渗透性能、保水性能和失水性能)的存在。为了研究透... 详细信息

透水沥青路面作为一种新型的铺装材料,雨天时可以渗透并保存一部分雨水,晴天时通过蒸发保存的雨水从而达到改变室外热环境的效果,这些现象的产生都源于透水沥青路面的湿物理性能(包括渗透性能、保水性能和失水性能)的存在。为了研究透水沥青路面的湿物理性能,通过制作固定配比的透水沥青试件,在模拟室外太阳辐射条件下进行的室内试验。首先,观测了不同降雨强度下透水沥青路面的渗透过程,采用最早下渗时间及雨水渗透率等参数综合评价不同降雨强度下透水沥青路面的雨水渗透的能力。然后,通过试验研究了稳定辐射加热条件下透水沥青路面的保水和蒸发的过程,得到了试件含水质量随时间的变化曲线和规律。分析了蒸发阶段透水沥青路面的表面温度与路面上方温度和相对湿度的变化曲线。最后,总结出透水沥青路面上方的温度、相对湿度与含水量之间的变化关系。结果表明:降雨强度越大,透水沥青路面的最早下渗时间就越短,雨水渗透率越大;在蒸发试验的740 min时,透水沥青路面内蒸发的水分约占总保水量的21%;透水沥青路面的整个蒸发过程中,试件上表面上方15 cm处的相对湿度逐渐下降,试件3个部位的温度逐渐升高。

关键词：道路工程湿物理性能透水沥青路面渗透性能保水与蒸发室外热环境

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透水沥青路面清孔设备参数优化

科学技术与工程 2022年第5期22卷 2093-2099页

作者：白子玉赵丽华许斌大连交通大学土木工程学院大连116000 中路高科(北京)公路技术有限公司北京100088

通过两种设备模拟透水沥青路面清孔设备中高压喷水及负压抽吸的功能,并设计了路面清孔设备运行的模拟方法;采用四因素三水平正交试验,以渗水系数恢复率、肯塔堡飞散损失及大型平板飞散损失为评价指标,得出不同设备参数下清孔的效果及其... 详细信息

通过两种设备模拟透水沥青路面清孔设备中高压喷水及负压抽吸的功能,并设计了路面清孔设备运行的模拟方法;采用四因素三水平正交试验,以渗水系数恢复率、肯塔堡飞散损失及大型平板飞散损失为评价指标,得出不同设备参数下清孔的效果及其对混合料性能的影响,以此确定路面清孔最佳方案;将最佳方案应用于试验路上,评价其现场清孔效果。结果表明:喷头水压对试验结果影响最大,出水角度和负压抽吸功率其次,且二者较为接近,冲洗次数影响最小;最佳参数组合为喷头水压15 MPa、入水角度45°、冲洗次数2次、回收功率4800 W;对堵塞的透水沥青试验路清孔后,路面的渗水系数有较大提升,可恢复至满足规范要求,说明提出的清孔方案可有效恢复路面的渗水性能。

关键词：道路工程透水沥青路面空隙堵塞正交试验渗水系数

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透水沥青路面净化雨水径流的研究进展

应用化工 2019年第7期48卷 1710-1714,1719页

作者：章泽宇骆辉荆肇乾南京林业大学土木工程学院

论述城市路面地表径流水质的污染特征,总结了国内外典型透水沥青路面的结构形式,分别针对透水沥青路面面层与基层不同结构形式对雨水净化效果进行论述总结,探讨了透水沥青路面对雨水径流中污染物的去除机理,并分析了当前研究存在的问题... 详细信息

论述城市路面地表径流水质的污染特征,总结了国内外典型透水沥青路面的结构形式,分别针对透水沥青路面面层与基层不同结构形式对雨水净化效果进行论述总结,探讨了透水沥青路面对雨水径流中污染物的去除机理,并分析了当前研究存在的问题,对今后的研究方向进行了展望。

关键词：透水沥青路面径流污染净化结构形式机理

透水沥青路面在我国湿热多雨地区城市道路应用的可行性研究

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中外公路 2005年第6期25卷 27-29页

作者：王庆祝江西省宜春市公路管理局江西宜春336000

在渗水性良好的土壤上构筑大面积透水沥青路面可大幅度降低排水系统建构成本,解决我国城市道路行车安全,广场、居民区、城市道路排水难,城市自来水紧张,江河污染等技术难题。开展透水沥青路面的研究,解决湿热多雨地区的集料与沥青的匹... 详细信息

在渗水性良好的土壤上构筑大面积透水沥青路面可大幅度降低排水系统建构成本,解决我国城市道路行车安全,广场、居民区、城市道路排水难,城市自来水紧张,江河污染等技术难题。开展透水沥青路面的研究,解决湿热多雨地区的集料与沥青的匹配性、土壤渗水性与透水基层和透水面层的相匹配空隙率的设计和实施以及路面的吸音和高温稳定性等问题,以保证路面的耐久性和长期路用性能,对我国制定透水路面设计和施工规范具有参考价值。

关键词：透水沥青路面湿热多雨地区城市道路中国匹配性土壤渗水性道路工程

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透水沥青路面透水性能及结构分析和应用研究

透水沥青路面透水性能及结构分析和应用研究

作者：王旭波长沙理工大学

学位级别：硕士

透水沥青路面具有较大的空隙率,使得雨水能够渗入到路面中,有效的补充地下水,减少路表径流,降低雨天交通事故率,具有降噪和缓解城市热岛效应等优点;且承载能力相比于同粒径密级配混合料相对较小,同时容易出现水损害、空隙堵塞渗水性能... 详细信息

透水沥青路面具有较大的空隙率,使得雨水能够渗入到路面中,有效的补充地下水,减少路表径流,降低雨天交通事故率,具有降噪和缓解城市热岛效应等优点;且承载能力相比于同粒径密级配混合料相对较小,同时容易出现水损害、空隙堵塞渗水性能降低、车辙等病害,因此透水沥青路面的透水性能和结构分析的研究对实际工程有重要意义。基于萍乡洪山路透水沥青路面试验路和实体工程应用,针对沥青混合料配合比设计,在级配选定后,采用飞散和析漏试验确定沥青用量,得到PAC-13、ATPB-25的配合比;基层混合料级配确定以后,以试件空隙率和7d抗压强度为控制指标,确定最终配合比。针对透水性能的研究,文中主要从空隙率与有效空隙率、渗透系数的关系,CT扫描后试件内部空隙特征、渗透系数的测试方法、合理水头差的确定、透水基层纵横向渗水量关系等方面研究。结果表明:有效空隙率都随着空隙率增大而增大;公称最大粒径接近的情况下,其沥青混合料的平均单个空隙面积和等效直径相对于水泥碎石而言较小;合理的水头差为20cm;得出当渗水系数为800ml/15s时,其渗透系数应为0.24cm/s;渗透系数随着空隙率和有效空隙率增大而增大,SBS改性乳化沥青的用量为0.3 L/m2,相邻层间组合过程中渗透系数差0.3cm/s;进水速率为100ml/min时,透水基层纵向渗水量随着空隙率的增加而较小,横向渗水量却相反;当进水速率大于200ml/min时,纵横向渗水量受空隙率变化影响不大。针对透水性能衰减的规律研究,研究从表面层切入,建立混合料渗透系数与旋转压实次数的关系,并选取不同粒径和不同质量的堵塞物分别研究堵塞前后渗透系数的变化规律。结果表明:压实次数达到110之前,渗透系数变化速率:油石比为5%>油石比为4%>油石比为6%。压实次数在140时,渗透系数变化速率趋近于0。单一粒径中1.18mm～2.36mm、0.3mm～0.6mm对试件渗水系数影响较大,密级配砂堵塞前后渗透系数相差最大,且渗透系数都随着堵塞物质量的增加而减小。针对路面结构分析,论文基于ANSYS有限元软件进行建模,通过改变沥青层厚度及动态模量、水稳基层厚度及模量和土基模量等相关参数来分析对路面结构的受力特性的影响分布规律。结果表明:透水沥青层厚在10cm～17cm之间取值;透水沥青层动态模量建议在6700 MPa以上;透水基层厚度在30cm～40cm之间取值;透水基层模量的变化对路面整体受力影响较小;土基模量增大可显著减小土基顶面压应变。对实际路面的各项力学指标验算,表明其结构设计合理性。铺筑试验路段,并对路面结构的压实度、透水性能、强度和承载能力等各性能进行检测,检结果都满足各项指标要求,表明各结构层设计合理、施工工艺可行。

关键词：透水沥青路面 PAC-13 有效空隙率渗透系数透水基层 ANSYS

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透水沥青路面淤塞问题分析与研究

透水沥青路面淤塞问题分析与研究

作者：林雪纯吉林大学

学位级别：硕士

2013年习近平总书记在中央城镇化会议上提出了建设“海绵城市”的要求,即通过渗、储、排、用等方式使城市里的水可以像海绵里的水一样及时储存、流动,需要时还可加以利用。作为新一代的城市雨洪管理概念,海绵城市可以有效缓解城市内涝... 详细信息

2013年习近平总书记在中央城镇化会议上提出了建设“海绵城市”的要求,即通过渗、储、排、用等方式使城市里的水可以像海绵里的水一样及时储存、流动,需要时还可加以利用。作为新一代的城市雨洪管理概念,海绵城市可以有效缓解城市内涝、热岛效应等环境问题。要建设海绵城市,首先需要有效遏制城市雨洪和径流污染,其中改造不透水路面为透水路面是一个重要板块。透水路面,通过使用大量粗集料和少量细集料来达到路面内部大空隙结构的目的,使地表径流能沿路面内部的空隙向下方渗透,进而促进自然界水循环、减少洪涝灾害。除了透水功能以外,透水路面还有减少噪声污染、降低路表温度、减小车辆事故发生几率、提高燃料利用率等优点。然而随着路面的使用,路面的空隙会被路面破损物、行车泄露物、路表沉积物等逐渐堵塞住,透水功能逐渐下降,演变成不透水的路面。所以透水路面淤塞的形成、检测、清理及防护是研究透水路面的重中之重,解决了淤塞问题将会为透水路面的推广做出巨大贡献。目前国内外研究的重点都在于透水路面透水功能的实现,集中在高粘度改性沥青及路用性能的研究上,而对于淤塞问题的研究较少。本文从透水路面淤塞的形成和检测两方面入手,对海绵城市中透水路面的淤塞问题进行研究。论文主要内容有:(1)在利用颗粒流软件PFC对透水沥青混合料进行模拟得到其空隙特征的基础上,使用硅胶板等比模拟试件的竖截面,进行室内淤塞过程的细观模拟,观察各粒径的淤塞物、水流、循环次数等对淤塞情况的影响,观察分析淤塞过程中各个阶段的特点以及淤塞的位置和深度等。(2)通过室内PAC马歇尔试件的淤塞模拟试验,对淤塞过程中试件的质量、空隙率和透水系数的变化情况进行分析,通过这三个指标评价路面透水性能的变化。(3)通过实验室内轮胎下落试验,验证透水路面的降噪性能。在实验室内建造环形模拟透水路面,探究其淤塞过程中降噪性能的变化,并基于透水路面堵塞前后路面噪声的大小变化提出一种评价路面淤塞程度的方法,达到无损检测路面淤塞程度的目的。论文主要对透水沥青路面的淤塞问题进行模拟研究,探究淤塞行为模式并提出一种可以无损地评价淤塞程度的方法,为实际透水沥青路面淤塞的检测、清理及防护提供参考,对海绵城市中透水路面淤塞问题的解决具有重要意义。

关键词：透水沥青路面淤塞噪声检测透水性能

透水沥青路面渗流特性与雨水控制效果模拟研究

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透水沥青路面渗流特性与雨水控制效果模拟研究

作者：丁永富东南大学

学位级别：硕士

透水沥青路面作为一种兼具交通功能与雨水控制处理效能的低影响开发设施,可有效减小城市道路区域的不透水面积,降低强降雨条件下发生洪涝灾害的风险。但目前对透水路面雨洪控制处理的研究仍处于起步阶段,在降雨入渗过程中渗透、储存、... 详细信息

透水沥青路面作为一种兼具交通功能与雨水控制处理效能的低影响开发设施,可有效减小城市道路区域的不透水面积,降低强降雨条件下发生洪涝灾害的风险。但目前对透水路面雨洪控制处理的研究仍处于起步阶段,在降雨入渗过程中渗透、储存、排出雨水径流效能的评价指标与路面结构设计参数之间的关系认识不清,导致功能设计阶段对孔隙率、渗透系数、厚度等设计指标的调整缺乏理论依据和必要的试验支撑。本文结合多孔介质饱和—非饱和渗流理论,分析在降雨条件下透水沥青路面孔隙内部水气二相的非饱和流动、路基路面内部的饱和渗流及路表雨水径流产生过程。首先,在确定透水性沥青路面结构形式的基础上,利用自行设计的透水路面渗流模拟实验装置模拟降雨条件下透水沥青路面系统雨水入渗的过程,分析透水路面层、基层的孔隙率、厚度等路面结构设计参数对路面系统整体透水、储水、排水以及滞蓄性能的影响。其次,利用有限元软件建立透水沥青路面系统的路基路面数值模型,并通过室内实测数据对模型水力参数进行验证,考虑地下水与入渗雨水径流之间的耦合作用引起路基湿度变化对路面系统渗透性能的影响,分析不同路基土类型和地下水条件对路面整体渗透特性的影响。最后,基于道路区雨水径流的控制目标,依托工程实例,利用暴雨径流管理模型(SWMM)建立道路工程区域水文模型,从暴雨径流管理宏观表现的角度,分析透水沥青路面对局部区域雨水控制处理的效果。主要研究结论如下:(1)透水沥青混凝土面层的渗透系数对透水沥青路面系统整体渗透性能的影响很小。在降雨过程中和降雨结束后期大孔隙沥青稳定碎石基层的渗透系数对于透水沥青路面系统整体下渗性能均有明显影响。级配碎石底基层厚度是影响透水路面储蓄容量的主要因素,面层与基层厚度对路面系统储水深度的贡献十分有限。路基土的持水能力是引起路面系统滞蓄量的差异的重要因素。(2)在道路范围内地下水位埋藏深度足够大时,其对透水路面层雨水渗流速率的影响并不明显,但埋深较小时,地下水可以通过毛细作用进入路面结构层,进而影响雨水下渗性能,引起基层和底基层降雨初期的渗流速率的波动以及降低稳定渗流阶段的下渗速率。(3)从道路雨水径流控制的角度,透水沥青路面作为道路低影响开发设施,在道路区域年径流总量控制、道路区域积水情况控制以及雨水管网水力负荷削减三方面均表现出良好的效果。

关键词：透水沥青路面渗流特性雨水径流控制效果 LID

透水沥青路面湿物理性能及不同条件下的蒸发降温效果研究

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透水沥青路面湿物理性能及不同条件下的蒸发降温效果研究

作者：严苗瑜西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着城市化的不断发展,城市非透水性路面的吸热率高与缺乏蒸发过程是影响城市环境温度升高的主要原因之一,为了推动绿色城市建设,改善生活环境,建设海绵城市和缓解城市热岛效应,透水沥青路面作为一种典型的透水路面,对其调节能力的研究... 详细信息

随着城市化的不断发展,城市非透水性路面的吸热率高与缺乏蒸发过程是影响城市环境温度升高的主要原因之一,为了推动绿色城市建设,改善生活环境,建设海绵城市和缓解城市热岛效应,透水沥青路面作为一种典型的透水路面,对其调节能力的研究显得尤为重要。文章首先研究了透水沥青路面的各个湿物理性能即透水性能、保水性能和失水性能的作用机理及影响因素,其次通过实验量化研究透水沥青路面的湿物理性能和不同因素对透水沥青路面蒸发降温效果的影响。实验主要包括:使用固定配比的透水沥青路面,通过自主设计的实验装置,观测了不同降雨强度下透水沥青路面的渗透过程,采用最早下渗时间及雨水渗透率等参数综合评价不同降雨强度下透水沥青路面的雨水渗透的能力;通过实验研究了稳定辐射加热条件下透水沥青路面的保水和蒸发过程,得到了试件含水质量随时间的变化曲线和规律,同时分析了蒸发阶段透水沥青路面表面温度与路面上方温度、相对湿度的变化规律,量化地评价其蒸发降温效果;改变路面厚度、路面上方太阳辐射的强度、路表反射率的大小,量化研究三种不同影响因素对调节路面温度的升高和路面上方相对湿度降低的能力。最后,建立透水沥青路面累计蒸发量与路面温度、相对湿度关系模型和透水沥青路面路表温度差与路面反射率、蒸发量关系模型,为未来城市道路规划提供依据。最终结果显示,透水沥青路面具有一定的透水和保水能力,且路面的蒸发对周围热环境有一定的改变作用。

关键词：透水沥青路面湿物理性能累计蒸发量路面温度差

路面径流生态阻控技术研究——以改性麦饭石透水沥青路面为例

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环境科学学报 2019年第10期39卷 3458-3468页

作者：骆辉管凛荆肇乾胡小波章泽宇王印王伟杰南京林业大学土木工程学院南京210037 南京市市政设计研究院有限责任公司南京210008

为强化透水沥青路面对路面径流中氮、磷的控制效果,采用铁盐联合碱热技术制备了涂层负载改性麦饭石蓄水层集料,并运用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对改性后麦饭石集料的表面形态、特征和化学成分... 详细信息

为强化透水沥青路面对路面径流中氮、磷的控制效果,采用铁盐联合碱热技术制备了涂层负载改性麦饭石蓄水层集料,并运用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对改性后麦饭石集料的表面形态、特征和化学成分进行了表征.同时,通过静态吸附试验对TP的吸附效果及其作用机理进行了对比研究.最后将改性麦饭石作为蓄水层集料应用于透水沥青路面中,通过模拟降雨和周期蓄水试验探究其净化机制.结果表明:相比于天然麦饭石,铁盐联合碱改性麦饭石的表面性状发生了明显变化,最大饱和吸附容量明显提高,对氨氮和磷酸盐的吸附容量分别从1.32 mg·g^-1和1.48 mg·g^-1提升到12.82 mg·g^-1和6.38 mg·g^-1;降雨全过程中改性蓄水层路面对NH+4^-N的整体去除效率可提高20%左右,对TP的净化效率至少可提高15%,蓄水阶段较模拟降雨阶段污染物的去除效果显著提高,改性后麦饭石蓄水层24 h后的出水水质均可达III类水标准,强化蓄水层和提高蓄水时间是提高路面径流净化效率的有效措施.因此,本实验中铁盐联合碱热技术制备的改性麦饭石可推荐用于海绵城市生态处理设施透水沥青路面中削减氨氮和总磷的污染负荷.

关键词：透水沥青路面生态阻控麦饭石路面径流蓄水层