1 露石混凝土路面

　　露石混凝土路面(Exposed-Aggregate Cement Concrete Pavement，簡稱EACCP)，也稱“悄聲混凝土路面”（Whisper Concrete Pavement）技術，是一種將面層混凝土中的粗集料外露,形成粗糙表面路面的方法。通過這種技術所形成的露石水泥混凝土路面，具有隨機凸起集料的表面,使聲波和壓力波在輪胎花紋下的空隙中自行消散,從而降低了噪聲。與傳統(tǒng)混凝土路面相比，該路面還具有抗滑性好、表面排水性強、反光系數(shù)小等優(yōu)良特性。它的出現(xiàn)拓寬了水泥混凝土路面的應用范圍，為我們提供了一種新型優(yōu)質道路路面的修筑方法，被歐美國家譽為頗具應用前景的混凝土路面。

　　露石混凝土路面技術的原理是在面層水泥混凝土混合料鋪筑完成后，噴灑露石劑并覆蓋塑料膜養(yǎng)生，通過露石劑作用對水泥混凝土表面層進行化學處理，延緩表面一定厚度水泥砂漿的凝結，當主體混凝土達到一定強度后，刷洗其表面進行表面除漿，露出均勻分布的粗集料。國內外試驗研究表明,集料、配合比、露石劑的選擇以及適宜的施工工藝都是成功運用該項技術的重要因素，其中集料的粒徑越小,噪聲就越低。路面的最佳紋理深度,即集料的外露高度大約為1.5 mm。從降噪角度考慮,表面層的骨料一般應小于10 mm ,粒徑4～6 mm 為最好。但另一方面, 集料粒徑過小容易脫落,因此粒徑又不能太小。石料要求有棱角、質地堅硬、潔凈等,石料磨光值為65,以長時間維持良好的抗滑性能。

2 露石混凝土路面技術研究與應用

　　在歐洲，環(huán)保一直是一個重要議題。早在上世紀70年代，許多歐洲國家就已經開始研究減小道路噪音的方法。1980年，比利時的道路承包商ROBUCO申請了露石混凝土路面處理技術的專利，并開始運用于道路的建設，取得明顯的降噪、抗滑效果。隨后該項技術的研究應用在歐洲、美國、澳大利亞等國家鋪開，目前該項技術已經在比利時、奧地利、德國、荷蘭等歐洲國家得到廣泛的應用。

　　比利時:

　　比利時以最早開發(fā)和應用具有降噪性和抗滑性的露石混凝土路面而著稱。早在上世紀70年代，比利時就開始了露石混凝土路面的研究和應用。1980年，他們在靠近Bierbeek 的E40 高速公路項目中采用了露石混凝土技術，路面使用單層的高質量硬質集料，經測試，這種路面產生的輪胎路面噪聲比原來降低了4dB(A)。1996年，比利時通過對低噪聲路面配合比的實地研究，促使該技術的研究取得重大進展。他們在N255 Edingen - Ninove高速公路上試鋪了6段不同表面的路面，頂層分別是瀝青、透水瀝青、透水混凝土以及細露石混凝土,并在建成后分別進行了噪音測試，通過與3年后的測試結果比較，他們發(fā)現(xiàn)：最初透水路面噪音就較小，3年后，露石混凝土路面的噪音等級更低，充分顯示了露石混凝土路面降噪、抗滑性能的穩(wěn)定性和持久性。2003年，比利時又在一項雙層混凝土路面項目中建造了4個試驗段，以便對不同底層厚度、頂層厚度以及頂層最大集料粒徑情況下的降噪性能進行比較。其結論顯示，頂層最大集料粒徑越小，其噪聲等級就越小。

　　通過大量的研究和改進，露石混凝土路面在比利時得到廣泛的應用，上世紀90年代初期至今修建的水泥混凝土公路和高速公路中有95%的是露石混凝土路面。

　　奧地利：

　　奧地利的第一條混凝土路面建于1925年，上世紀80年代，瀝青路面技術在奧地利得到飛速的發(fā)展，而混凝土路面則被認為是費用高、噪聲大、維修難的路面而陷入低速增長。90年代，混凝土路面技術的進步以及大量道路的重建、擴寬和改進使混凝土路面的使用呈現(xiàn)轉機，其中露石混凝土路面技術、混凝土路面的再生技術以及快速的維修技術的發(fā)展功不可沒。

　　1989年，奧地利引進比利時的專利技術，首次在連接維也納和薩爾茲堡的AI高速公路上建造了第一條露石混凝土路面。該路面為雙層混凝土結構，頂層4cm厚，采用高質量的硬質集料，而底層則使用了22cm厚的路面再生料。1991年該國隨即又在其他4個地段修建了露石混凝土路面，通過對修建路面的研究和測試發(fā)現(xiàn)，這種路面表現(xiàn)出極好的降噪性能。從圖2看出，與原有傳統(tǒng)混凝土路面相比，最大降噪達到7dB(A)，兩年后，由美國聯(lián)邦公路總署等部門組成的歐洲調研團對其中部分道路進行了考察，仍完好如初。

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　　目前奧地利所有新建混凝土路面均采用雙層結構的露石混凝土路面，同時每年有50000-70000m2的道路采用露石混凝土結構進行更新。其路面使用新料或再生混凝土集料作底層，最大集料粒徑32mm，耐磨集料做上層，最大集料粒徑8-11mm，路面養(yǎng)護方式采用噴灑緩凝劑后加蓋塑料膜的方式。

　　荷蘭：

　　荷蘭是歐洲人口密度最大的國家，1985年的噪聲控制法案（The Noise Abatement Act）激起了荷蘭關于不同路面交通噪聲的討論，而傳統(tǒng)的混凝土路面比《交通噪聲計算和測量規(guī)定標準》（Prescribed Standards for the Calculation and Measurement of Traffic Noise）中定義的參考路面（密實瀝青路面）的噪聲高約3dB(A)，因此在80年代末，高速公路部（Motorways Department）決定在混凝土路面上覆蓋透水瀝青表面。由于露石混凝土具有良好的抗噪聲性能，到90年代中期，荷蘭在一些地區(qū)開始在混凝土道路上使用露石混凝土表面，以代替透水瀝青表面。在這些道路中，露石混凝土路面顯示出了其噪聲等級完全可以與透水瀝青路面相匹敵的特性。通過全面的實地試驗，荷蘭繼續(xù)對不同集料類型、級配、紋理深度、緩凝劑噴灑方式以及路面類型（單層、雙層以及使用超級整平設備糾正局部路面不平度）的路面效果進行了研究。

　　目前露石混凝土路面在荷蘭A1、A73高速公路的一些路段上得到運用，同時城市公交專用道路也使用了露石混凝土路面。

　　德國：

　　德國的大流量高速公路網(wǎng)中有25%是混凝土路面，雙層路面結構是其常用的形式。1993年，該國利用ROBUCO專利技術建造了第一條露石混凝土路面，并與使用其他路面紋理處理方法的路面進行比較。從2006年5月開始，雙層結構的露石混凝土技術成為德國高速公路標準的混凝土道路罩面方法，頂層4cm厚，最大集料直徑8mm，混合物的水泥含量至少為420kg/m3，水、水泥比例約0.40，斷級配集料混合物中含30%沙和70%碎石。路面的保養(yǎng)有兩種方式：一種是噴灑緩凝劑與液體養(yǎng)護劑相結合；另一種是噴灑緩凝劑后加蓋塑料膜。

　　英國：

　　上世紀90年代末期，迫于政府對降低路面噪聲的政策，英國開始在混凝土路面上進行瀝青罩面。盡管如此，自1991年在AS高速公路上進行了露石混凝土路面的實驗以后，市場對這種在英國被稱為“悄聲混凝土路面”的技術非?？春?。1993年12月，英國在M18公路上的露石混凝土試驗段開通, 它采用暴露混凝土粗集料取代了傳統(tǒng)水泥混凝土采用刷毛和劃槽的表面處理方式。該路面為雙層結構，上層厚度為40-50mm；1995年，位于Derbyshire A50的第二條露石混凝土路面開通，英國交通研究實驗室TRL 對上述兩條道路的噪聲和抗滑性實施了全面的研究。其結果顯示，這種路面具有良好的防滑性，在噪聲方面，該路面是所有混凝土路面中最安靜的，甚至比常規(guī)熱壓瀝青（hot rolled asphalt ）的噪聲等級還低約2.2 dB(A) 。英國南威爾士A449 Codra-Usk道路大修項目是第三條露石混凝土路面，在對舊水泥路面實施連續(xù)配筋混凝土加鋪層時，采用了該項技術，預期比傳統(tǒng)的拉毛混凝土路面降低噪聲3dB(A)。英國計劃在2010年前，對60%的主干道實施“安靜表面”路面處理，對日交通量大于75000輛的道路只允許采用露石混凝土路面。

　　法國：

　　1985年法國開始了在水泥混凝土路面上運用露石混凝土技術，如A6“AUTOROUTE DU SOLEIL”段以及高速公路A10、A26、A71路段，一些國道（RN）和RD也是露石混凝土路面。

　　中國：

　　上世紀末，國內個別水泥路面施工中對露石混凝土路面作了嘗試性試驗，如黑龍江哈綏線尚志至亞布歷段，2000年開始，長安大學與銅川公路管理局合作進行露石混凝土路面的研究，當年鋪筑了一百多米試驗路。2001年，又實際應用鋪筑了1.6km, 2004年，鋪筑了第一條抗滑低噪聲水泥混凝土隧道路面，其降噪幅度在車輛時速為80km/h時達4dB(A)。2004年年底到2005年年初，由長安大學技術支持，分別在西藏鋪筑了2.5km長隧道露石混凝土路面，在廈門大陡坡路段鋪筑了3km長抗滑露石混凝土路面。這些試驗路或實際應用路段的使用均獲得了滿意效果。

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3 露石混凝土路面的典型結構及施工設備

　　目前修筑的露石混凝土路面，有單層結構，也有雙層結構，其中以雙層路面為多，是露石混凝土路面的典型結構。在奧地利，其露石混凝土路面的底層為質量較差的原集料或再生料，厚21cm，頂層為4cm厚的高質量耐磨集料，表面形成露石紋理。這種結構具有良好的摩擦性，噪音小，節(jié)省集料，歐洲其他國家的雙層結構的露石混凝土路面基本上與奧地利的類似。

　　根據(jù)雙層結構露石混凝土路面工藝，其主要施工步驟是:鋪筑下層混凝土→上層混凝土鋪筑→噴灑露石劑→覆蓋塑料膜養(yǎng)生→刷洗形成露石表面→第二次養(yǎng)生。

　　下層和上層混凝土的攤鋪采用“濕接濕”鋪筑，即在攤鋪的下層混凝土還未凝結硬化時，即鋪筑表層混凝土。以保證兩層間完全粘接。相應的主要施工設備為混凝土攪拌設備、攤鋪設備、露石劑噴灑設備以及露石表面刷洗設備。在奧地利、德國等歐洲國家，上述路面的施工已經全部實現(xiàn)了機械化。其施工配套設備簡述如下。

　　混凝土攪拌設備：

　　在奧地利，產量200m3/h的連續(xù)式攪拌站常在露石混凝土路面的工程中使用，而在德國，現(xiàn)有高速公路的混凝土翻修的工期通常很短，超過工期，對承包商的懲罰非常嚴厲。對于這樣一個工程，混凝土需求量為3000 m3/d，因此產量100 -300 m3/h的間歇式攪拌站和產量高達300 m3/h的連續(xù)式攪拌站都是常用設備。

　　路面攤鋪機設備：

　　雙層結構露石混凝土路面的攤鋪既可同時采用兩臺滑模攤鋪機，也可使用一臺雙層攤鋪機完成。使用雙層攤鋪機在經濟上的優(yōu)點如下：

　　（1）可以方便地從攤鋪機前面提供第一層和第二層所需的混凝土。同時不會妨礙相鄰車道的交通；

　?。?）與使用兩臺機器相比，采用雙層攤鋪所需的運行費用明顯要低；也可以減少設備投資經費及所需操作人員。同時，操作一臺機器比協(xié)調兩臺機器更容易。

　?。?）避免了使用兩臺機器時兩種集料可能出現(xiàn)的混淆以及分層問題。

　　目前德國Wirtgen公司和美國Gomaco公司都開發(fā)了大型雙層水泥混凝土攤鋪機，并在露石混凝土路面施工中得到運用。

　　Wirtgen的SP1600和SP1500L可以分上下兩層“濕對濕”同步攤鋪兩種不同配合比、不同厚度的水泥混凝土路面。前半部分鋪底層的常規(guī)水泥混凝土，這部分材料由卡車卸在正前方；后半部分在其表面再加鋪單一粒徑“露石面層”，這部分材料由水泥混凝土攪拌罐車從攤鋪機側前方料斗經傳送帶供應。Gomaco的GP-4000在原理上與前述設備基本類似，這兩種設備都可配置整平、抹平裝置或振動梁，形成所需的面層紋理。

　　露石劑噴灑養(yǎng)生設備：

　　露石劑噴灑設備緊跟在攤鋪機后面，以便在攤鋪后立即進行噴灑，對混凝土路面進行養(yǎng)生。Wirtgen的TCM系列，Gomaco的T/C系列均可進行養(yǎng)生施工。

　　露石表面刷洗設備：

　　當混凝土路面達到一定強度后，使用表面刷洗設備除掉表面砂漿，形成露石路面。這種設備具有足夠的動力保證刷頭的旋轉速度，從而去掉路面砂漿，同時還具有除塵和灰塵收集功能。其輪胎花紋淺，氣壓低，有一定的寬度以避免破壞路面。

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　　二次養(yǎng)生設備：

　　在形成露石混凝土表面后一小時內，必須對整個路表面和側面均勻噴灑養(yǎng)生劑進行二次養(yǎng)生。

4 露石混凝土路面在我國的應用前景及面臨的問題

　　經過多年的研究和運用，露石混凝土路面的降噪性、抗滑性、耐久性不斷改善，施工工藝日臻成熟并形成了整套機械化施工設備，露石混凝土路面技術在國外眾多國家獲得廣泛應用。國內目前有關研究同樣證明了這種路面技術的先進性。對于雙層結構的露石混凝土路面，由于底層結構可以使用質量較差的集料或路面再生料，優(yōu)質的集料只需供應上面層，因而與單層結構相比更具有經濟性和環(huán)保性。從長遠的觀點分析，隨著我國對節(jié)約型經濟建設要求的進一步落實，這種路面將越來越凸顯其潛在的應用前景。

　　首先，我國擁有得天獨厚的水泥資源，因此在現(xiàn)有的公路和城市道路路面中，水泥混凝土路面占有相當大的比例，隨著近年來我國大型滑模攤鋪機的運用、《公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范》的編制以及對水泥路面養(yǎng)護新技術研究的深入，我國的水泥混凝土路面修筑技術不斷提高，水泥混凝土路面的占比呈上升趨勢。來自國家交通部《2007年公路水路交通行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》的統(tǒng)計顯示：截止2007年底，我國有鋪裝路面125.03萬公里，其中水泥混凝土路面84.88萬公里，占有鋪裝路面的67.89%，而從2006年到2004年，其比例分別為64.87%、57.56%、58.22%。在今后的路面修建中，水泥混凝土路面將扮演越來越重要的角色。

　　其次，當前國際原油價格長期高位運行，瀝青價格同比快速上升。2007年普通重交通瀝青價格由2005年的2000元/噸上升至4200元/噸，改性瀝青為5200元/噸，快速上升的成本使瀝青路面的公路建設受到極大的沖擊，而水泥混凝土路面的成本優(yōu)勢得到進一步顯現(xiàn)。

　　第三，噪聲大是水泥混凝土路面普遍存在的技術和質量難題之一。目前道路交通噪聲，特別是人口密集區(qū)、臨近城市的快速干線、隧道內的交通噪聲已成為環(huán)境噪聲污染的重要來源。經各國的研究證明，道路的表面特征是影響路面噪聲的主要因素，所以通過改善水泥混凝土路面結構的方法來降低路面噪聲是一種行之有效的方法。而露石混凝土路面為我國提供了一種低噪聲優(yōu)質路面，將徹底改變水泥混凝土路面高噪聲現(xiàn)象。

　　第四，從露石混凝土路面的發(fā)展歷史分析，在奧地利等歐洲國家，水泥混凝土路面同樣經歷了被視為費用高、噪聲大、維修難的路面而陷于低速發(fā)展的過程，而露石混凝土路面的高性能以及相應技術的發(fā)展成為推動水泥混凝土路面技術發(fā)展的動力之一。這一發(fā)展歷程對我國處于起步階段的露石混凝土路面技術研究具有明顯的借鑒作用。

　　不過，目前我國露石混凝土路面的推廣仍然存在一些問題，從而制約了它的發(fā)展。其一，國內只做了少量嘗試性鋪筑，缺乏系統(tǒng)深入的研究，無法為道路建設承包商提供成熟的設計、工藝以及施工設備；其二，施工費用較高。與傳統(tǒng)混凝土路面施工相比，費用增加主要體現(xiàn)在兩方面：增加一套混凝土攪拌站的購置、運行、占地、運輸、油耗以及人工費用；增加一臺攤鋪機或雙層攤鋪機的購置、維護、油耗、運行以及人工費用。1993年，美國密歇根州在底特律市區(qū)的主要超速干道I75上進行了雙層結構露石混凝土路面試驗，根據(jù)美國的報告，雙層結構露石混凝土路面的造價幾乎是同一工程傳統(tǒng)混凝土路面的兩倍。盡管該項技術具有良好的應用前景，同時若承包商在底層使用低廉的混凝土，其節(jié)省的費用可以彌補添加設備、人工等造成的多余費用，但總的建造成本仍有可能增加。在國內，機械化施工技術及配套機具仍不完善，主要的施工設備滑模攤鋪機絕大部分仍從國外進口，造成了購置和使用成本偏高，加之國內對舊有路面的再生沒有實施強制性的要求，因而在現(xiàn)階段還無法完全體現(xiàn)露石混凝土路面的優(yōu)勢。