防滑降噪沥青路面研究生科技创新基金项目申请书8

中南林业科技大学研究生科技创新基金申请书项目名称：南方气候条件下防滑降噪沥青路面耐久性能研究申请者学号：2201300133申请者姓名：唐成阳导师：易文所在学科：市政道路所在学院：土木工程与力学学院研究生类别：□√非定向□自筹申请日期：2015.03.28中南林业科技大学研究生部制二○一五年三月学科代码申报项目编号资助项目编号一、简表研究项目名称中文南方气候条件下防滑降噪沥青路面耐久性能研究英文Durabilitystudyofantiskidnoise-reducedasphaltpavementunderthesouthernclimates性质BA.基础研究B.应用基础研究C.高新技术研究项目号申请金额8000元起止年月2015年3月至2016年5月配套经费来源0元配套经费数额0元申请者姓名唐成阳性别女民族汉出生年月1990年08月身份证号452726199008050028所属学科土木工程研究生类别AA.非定向、B.定向、C.自筹、D.委培入学时间2013年9月导师姓名易文导师职称教授导师遴选时间2007年9月每年用于本项目的工作月数申请者10个月导师8个月所在学院名称土木工程与力学学院联系电话[e-mail]号694845040研究内容及意义主题词(≤3个)中文防滑降噪沥青路面研究英文antiskidnoise-reducedAsphaltpavementresearch摘要本项目结合我国南方道路交通实际及气候特点，通过国内外资料调查、室内和现场试验、理论分析、数值模拟及铺筑试验路并进行长期观测来进行防滑降噪沥青路面的耐久性能研究，同时探究普通防滑降噪沥青路面结构存在的主要问题及其形成机理、防滑降噪沥青面层材料组成设计、提出防滑降噪沥青路面的防滑、降噪、及耐久性能评价指标。二、立项依据(包括项目的研究意义、国内外研究现状分析，并附主要参考文献及出处)1、本项目研究的目的和意义道路交通设施的发展给人们的出行带来了方便。但道路交通建设的发展也引发了一系列负面效应，主要表现在：（1）道路路面问题引起的交通事故发生率在持续增加，这给国家和个人造成了巨大的经济损失；（2）交通噪声成为主要的噪声污染源，尤其在城市其影响更为严重。调查研究表明，目前城市噪声污染中交通噪声的比例高达85％，交通噪声影响了人们的正常工作和生活，严重时会引起各种病症的出现。引起交通事故的一个主要原因是路面抗滑性能不足，尤其是恶劣天气条件下普通沥青路面抗滑性能急速下降，行车不安全。据报道，下雨天发生的交通事故中有28％是雨天路面排水不畅、路面抗滑性不足而引起的。雨天普通密级配沥青混凝土路面上的雨水不能及时排出，停留在路面上的雨水便形成了一层水膜，水膜的存在使车辆行驶时车轮与路面没有足够的接触面积，容易因抗滑性不足而出现车辆漂移现象，增加车辆行驶时的危险系数。在我国，山区高速公路已成为公路网中重要组成部分。山区高速公路因受到地势条件影响，弯道、坡陡多，严重影响了雨天山区高速公路的行车安全性。增大山区公路雨天排水、抗滑性是公路设计时必需重点考虑的问题之一。交通噪声是现代生活中的主要污染源之一。绿化带降噪占地多，声屏障降噪影响驾驶员的视线，存在交通安全隐患。防滑降噪沥青路面不仅具有良好的降噪效果，并且不会产生上述两种方法的问题，因此，排水性沥青混合料是道路交通降噪措施的发展趋势。目前国际上防滑降噪沥青面层又称多孔性排水沥青面层。多孔性排水沥青面层具有较大的空隙率，能迅速地让路表降水渗入结构层内，从结构层内部排至道路边缘，使沥青路面表面保持相对干燥。根据国外的使用经验，与密级配沥青混凝土相比，排水降噪沥青路面具有以下一些优点：①表面粗糙度大，可以提高抗滑性能；②通过有效降低因表面积水引起的水雾、溅水及眩光，可以提高雨天的行驶安全性；③提高雨天路面标线的可视性等；④降低道路沿线噪声。因此，近年来多孔性排水沥青面层在国外发达国家得到了广泛的应用。我国目前对降噪沥青路面的研究才刚起步，在许多方面都还是一片空白，很多应用都只是借鉴国外的经验、规范和标准，尚未形成自主产权的防滑降噪沥青路面设计、施工规范或标准，由于地区间的环境气候条件存在差异，盲目借鉴必然会产生一系列质量问题，例如一些工程在使用防滑降噪沥青路面的过程中出现了诸如松散、空隙闭塞及耐久性不足等问题，特别是湖南省多雨潮湿，空气中尘埃多，防滑降噪沥青路面空隙闭塞及耐久性不足等问题更容易发生，因此有必要根据湖南省交通条件，环境气候等特征，有针对性地开展基于湖南省实情的防滑降噪沥青路面的关键技术研究，使沥青路面既达到防滑降噪的理想效果，又不会出现空隙闭塞及耐久性不足等问题。通过本项目的研究可以达到以下目的：①能显著提高沥青路面的抗滑性能，提高路面行车安全；②显著降低由于车轮与路面接触产生的噪声，缓解交通噪音对道路沿线居民生活的影响；③提高防滑降噪沥青路面耐久性能，减少防滑降噪沥青路面在使用过程中因重载及复杂环境条件的反复作用所导致松散、空隙的闭塞及车辙等问题。对于依托工程而言，将本研究有关成果直接用于指导实体工程，可以提高工程的可靠性和科学性，提高道路交通的舒适性、安全性。2、国内外研究现状分析各国对于排水性沥青路面的研究使用状况不尽相同，例如，美国对排水性沥青路面的使用主要是从提高路面抗滑性能方面考虑，日本更注重路面的排水效果。基于上述使用目的不同，因此在研究过程中的方法也各有差异。(1)欧洲欧洲作为排水性沥青路面的发源地，对于排水性混合料的研究应用比较多，最初是将这种混合料当作磨耗材料，采用这种类型的路面主要是为了提高行车安全性以及舒适性。由于这种路面具有排水性能优良、空隙率大、降噪效果明显等优点，因此在欧洲这种路面得到了广泛的推广应用。之后，为了使排水性沥青路面的功能充分发挥，采取双层排水层的组合，即层采用3cm左右的细粒式排水层和5cm左右的中、粗粒式排水层的组合。实践表明，这种双层排水路面具有更好的功能性，其降噪幅度比单层排水性沥青路面大4dB。1978年，法国开始引进降噪沥青路面，但到1984年才开始在A1高速公路上大规模的使用，且使用高性能的集料（磨光值大于0.5）和高粘改性沥青（橡胶沥青），法国使用多空隙沥青路面主要是为了提高雨天行车的安全性能和路面的降噪性能。排水性沥青路面英国、法国、荷兰等国的应用最为广泛，现有排水性沥青路面证明了这种路面在提高行车安全、降低交通噪声方面有良好的效果。其中，法国对排水性沥青路面降噪机理和噪声吸收机理进行了试验研究，通过试验路测试结果，得出了以下重要的结论：加厚式的多孔隙路面具有卓越的降噪效果，与普通排水性沥青路面(4cm)相比可降低噪声约4dB；与混凝土路面相比则可降低7dB，与具有表面涂层的路面相比可降低8dB。（2）美国美国应用排水性沥青路面主要是为了增强路面表面的抗滑性，并将这种路面称为开级配磨耗层（Open-gradedfrictioncourse,OGFC），在福罗里达、德克萨斯、马兰里、乔治亚等州际公路上作为滑罩面层而广泛应用。调查表明，排水性沥青混合料在各州的应用效果良好，并于2000年美国国家沥青路面技术中心提出了新的排水性沥青配合比设计方案。（3）日本日本对于排水性沥青路面的研究比较深入，1987年，首次在东京铺筑试验路，1989年开发了一种高粘度沥青并应用于Niigata的一条高速路上，1993年日本设立了排水性沥青路面研究会，并且编写了《排水路面技术指南》(草案)一书。截至2005年，日本的多空隙降噪沥青路面总面积达到5000万平方米，且仍在不断增加。其中20%的国家公路上使用了多空隙降噪沥青路面，50%以上的收费公路都是多孔隙沥青路面。日本在进行排水性沥青混合料配合比设计时，选用高粘度改性沥青以提高沥青与集料间的粘附性。高粘度改性沥青是指60C的粘度在20000Pa.s以上的沥青。（4）国内目前我国在使用降噪沥青路面研究中存在的问题主要有以下两方面：（1）虽然铺筑了不少的降噪沥青路面试验段，但由于盲目借鉴其他地区的降噪沥青路面技术，导致其耐久性能不足；（2）没有对降噪沥青路面的长期性能进行观测，一些研究只是停留在其初期使用性能上，而没有对其性能的衰减规律展开研究。我国20世纪90年代开始尝试使用排水性沥青路面结构，先是在北京、广州等大城市的市政道路上铺设过一些排水性沥青路面试验路，随后在京沪高速公路、济青高速公路上也铺上了试验段。由于当时采用的改性沥青粘度较低，加之技术水平有限，试验段上的一些路用性能指标未能达到规范要求。1997年，杭州地区铺筑了1000m多孔性沥青路面，1999年，上海市西藏路—和田路辟通工程、延安中路地面道路和局门路铺筑了试验路。经受一个冬季和夏季的考验后，排水面层试验段仍保持着良好的使用性能，雨天行车状况具有明显的改善，无积水和水溅水雾现象。2005年，广西南友高速公路铺筑了4kmOGFC试验路，级配为OGFC-13，厚度为4cm；2007年，重庆嘉华嘉陵江大桥铺筑了22平方米的OGFC；2007年，厦门在高架道路上铺筑了1950m长的OGFC-13试验路。目前我国在使用降噪沥青路面研究中存在的问题主要有以下两方面：（1）虽然铺筑了不少的降噪沥青路面试验段，但由于养护不力以及盲目借鉴其他地区的降噪沥青路面技术，导致其耐久性能不足；（2）没有对降噪沥青路面的长期性能进行观测，一些研究只是停留在其初期使用性能上，而没有对其性能的衰减规律展开研究。我们湖南省虽然也开展了一些相关研究，但由于我省降雨量大，空气中灰尘多，大空隙沥青路面容易出现孔隙闭塞及耐久性能不足等问题，目前的研究未能很好地解决此问题，因而防滑降噪沥青路面没有得到推广，所以，研究如何提高南方地区防滑降噪沥青路面耐久性能，使沥青路面既达到防滑降噪的理想效果，又不会出现空隙闭塞及耐久性不足等问题具有非常重要的意义。主要参考文献[1]伍石生．低噪音沥青路面施工与养护[M]．人民交通出版社．2005[2]赵文娇，李晓娟，韩森．排水性沥青混凝土路面空隙率研究川．公路，2009，06[31黄云涌，，邵腊庚，刘朝晖．沥青路面抗滑试验研究[J]．公路交通科技，2002[4]魏建军，孔永健．多孔低噪声沥青路面降噪机理的研究[J]．黑龙江工程学院学报(自然科学版)，2004[5]李乐洲，伍石生，毛琦．美国佐治亚州交通厅OGFC的开发历程叨．中外公路．2003．2[6]6李矗，李天祥．多孔路面排水模型[J]．中外公路，2009[7]沈金安．开级配空隙率排水型沥青路面[J]．国外公路，1994，6[8]ThomasBennert，DougHanson．Demonstrationproject-themeasurementofpavementnoiseonnewJerseypavementusingtheNCATnoisetrailer．FHWA-NJ—-2003·-021[9]SamuelB．Cooper,Jr,PE，ChrisAbadie，PE，LouayN．Mohammad，ph，D．TechnicalAssistanceReportNumber04—1TA[10]PrithviS．Kandhal，RajibB．Mallick．Designonnew-generationOpen—gradedFrictionCourses，NCATReportNo．99—3[11]日本道路协会．排水性铺装技术指南．东京：丸善株式会社．1992三、项目研究内容、研究目标、以及拟解决的关键问题1、研究内容：（1）防滑降噪沥青路面结构特征及工程技术（2）防滑降噪沥青面层材料组成设计（3）防滑降噪沥青路面耐久性能研究（4）防滑降噪沥青路面降噪性能研究（5）防滑降噪沥青路面应用（6）防滑降噪沥青路面长期耐久性能变化规律研究2、研究目标：（1）能显著提高沥青路面的抗滑性能，提高路面行车安全；（2）显著降低由于车轮与路面接触产生的噪声，缓解交通噪音对道路沿线居民生活的影响；（3）提高防滑降噪沥青路面耐久性能，减少防滑降噪沥青路面在使用过程中因