HVA高粘透水沥青路面技术在海绵城市建设中的应用

HVA高粘透水沥青路面技术在海绵城市建设中的应用1透水路面在海绵城市建设中应用意义近些年，围绕城市水安全出现的问题越来越多，一方面越来越多的城市缺水，过度开采地下水，造成地下水位降低，地面沉降；另一方面城市内涝现象严重，小雨即涝，大雨成灾，经常出现“城中看海”的情况。为什么会出现这些问题？最重要的原因是城市的硬化铺装太多，把能够涵养水源的林地、草地、湖泊、湿地给占用了，切断了地下水补给通道的同时，降低整个环境蓄水能力。因此解决城市水安全问题，必须进行系统设计，比如在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来，尽可能补充地下水，利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”。城市硬化铺装过多造成降雨期间内涝示意图目前围绕“海绵城市”建设的技术方案很多，而透水沥青路面技术无疑是其中最有效的方案之一，有以下三点原因：（1）易于操作，效果显著。城市道路量大面广，国内城市道路路面占城市面积约7-11%，而发达国家可达20%左右，如果加上各类广场，面积可占到30%左右，其生态效益的好坏对城市生态环境起着至关重要的作用。而大部分城市道路都属于公共基础设施，为公共产权，是海绵城市建设中最易实施且具有显著成效的环节。（2）渗水、滞水、蓄水效果显著。透水路面增加了排水通道，避免暴雨期间地表径流大量携带垃圾堵塞排水设施造成的内涝。同时利用路面中的连通孔隙，延长水流路径，有效滞水。暴雨条件下，可以利用路面孔隙增加蓄水空间。以4cm厚排水沥青表面层为例，每一万平米排水路面可蓄水80立方，以北京为例，城市广场、机场、道路面积总量达到2000万平米以上，如果都铺筑4cm厚排水表面层，在暴雨来临时可储水达到16万立方，可以满足上万人一年的用水需求。透水路面与常规路面效果对比（3）附加社会环境效益显著。安全：实践表明，透水路面可有效避免行车过程中的水溅，避免炫光和水漂，提高降雨期间路面摩擦系数，缩短刹车距离。试验表明：路面湿滑状态百公里车速下排水沥青路面可以缩短刹车距离12米，显著降低雨天事故率，提升道路通行安全；降噪：透水路面的多孔结构减少轮胎与空气的高速抽、压，为这种轮胎对空气形成的压缩与抽吸提供了消散渠道减少源头上的噪音强度，从而可以降低行车噪音3-8分贝；另外透水沥青路面还可以缓解热岛效应，节约材料等。2HVA高粘改性技术因此，在海绵城市建设中大力推广透水沥青路面具有显著的社会生态效益。我国从上世纪八、九十年代开始尝试使用排水路面，许多地区对排水性沥青路面感兴趣，但总体上排水沥青路面的推广十分缓慢，主要是三个方面的顾虑：一是表面功能的耐久性；二是路面结构的耐久性、水损坏问题等；三是高温抗重载问题。要做好透水沥青路面，关键要控制好四个要素：强度高、粒形好的集料、粘韧性优良的沥青、良好的防水粘结层、系统的排水设计。其中尤以粘韧性优良的沥青最为关键，长期以来一直被国外技术垄断，在国内透水性沥青路面推广初期，大都使用日本TPS高粘改性剂。在此背景下，交通运输部公路科学研究院在西部项目研究成果基础上，历经十余年，以提高排水性沥青路面使用性能为核心，重点研究了高温和重载交通条件下排水性沥青路面的使用性能，开发了针对我国重载交通特征的高粘度改性沥青及高粘度添加剂（HVA），经与进口产品进行大量对比，性能相当，造价大幅降低。HVA高粘改性剂性能对比表项目70号沥青+12%HVA70号沥青+12%TPSSBS（I-D）+8%HVASBS（I-D）+8%TPS油石比,％4.54.54.54.5析漏率,％//0.571.05空隙率,％21.822.322.623.6联通空隙率,％17.4119.2016.6020.40渗水系数,cm/s//0.850.90马歇尔强度,KN5.003.845.965.70浸水马歇尔强度,KN//5.865.68残留稳定度%//98.397.1TSR,%//89.893.2标准飞散损失，％//10.114.2浸水飞散损失，％12.714.513.516.4动稳定度,次/mm7367557412573104523造价对比分析当前普通石油沥青价格按3000元/吨计算，改性沥青：SBS改性沥青一般增加1000左右，按4000元/吨计算高粘改性沥青：HVA高粘改性剂在SBS改性沥青中的掺量为8%，成本约3000元，替代8%SBS改性沥青，扣减320元，考虑增加拌合过程，实际增加成本按2700元，即高粘改性沥青成本约6700元/吨SBS改性SMA-13混合料：沥青含量约6%，结合料成本为240元，纤维稳定剂成本约为15元，合计除矿料以外的材料成本约为255元/吨HVA高粘改性OGFC-13混合料：沥青含量4.5%左右，无需纤维稳定剂，则除矿料以外的材料成本约为302元/吨SBS改性SMA-13路面：SMA-13相对密度约2.45，每平米4CM厚表面层需用SMA混合料约0.04*1*2.45=0.098吨，除矿料以外的材料成本需要0.098*255=25元/平米HVA高粘改性OGFC-13路面：HVA高粘混合料相对密度约2.05，每平米4CM厚表面层需用HVA混合料0.04*1*2.05=0.082吨，除矿料以外的材料成本需要0.082*302=24.7元/平米。如果考虑节约的矿料，实际成本HVA混合料较SMA混合料低5%左右。4应用案例目前HVA高粘改性剂已经在北京、河北、江苏、四川、江西等地得到广泛应用，良好性能得到充分验证。江西永无高速四川遂资高速南京南站机场高速北京工体北路