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（6）路面结构层具有过滤、吸附和生物降解作用，可以移除细颗粒物质。美国有关研究表明[8]：透水性沥青路面可消除 80%的悬浮沉积物、60%的含磷化合物、80%的含氮化合物以及油脂等有机物质，不过未透入天然土基的径流量与这些污染物的减少量有很大的关系。
（7）减少传统的暴雨排水设施，节约城市土地，降低城市排水系统建造成本。Ⅲ型透水性沥青路面可减少路面内部排水系统需要的排水设施以及道路两旁的滞泄洪区。 1.4 国内外研究概况
鉴于透水性沥青路面和排水沥青路面等多孔路面在材料和混合料设计等方面存在相同点，本节对各类多孔沥青混合料的国内外现状进行研究。 1.4.1 透水性沥青路面与排水性沥青路面的异同
国内对于透水性路面、排水性路面、降噪路面和 OGFC 进行表述时经常混淆。这几种路面形式虽然都是大空隙沥青混合料路面，但由于其结构的不同，配合比设计、功能上有所不同，在适用场合上也存在较大区别。表1列出了透水性沥青路面和排水性沥青路面在功能、材料、结构和使用场合等方面的异同[9]。
表1 排水性沥青路面和透水性沥青路面的异同点
项目 功能上
高行车安全
材料 水流向
对集料和结合料要求高
横向排出
4～5cm单层或双层大空隙沥青面
结构
层，面层下设改性乳化沥青或热
沥青封层
使用场合
高速、一级公路、城市道路等
小区道路、校园、操场等 城市道路、停车场、公园、 层采用ATPB或级配碎石、级配碎砾石等 水、降噪、抗磨耗、抗滑、提高行车安全
视使用场合定 竖向渗透
面层大空隙沥青混合料（单层或多层），基
排水性沥青路面
排水、降噪、抗磨耗、抗滑、提
透水性沥青路面
补充城市地下水、保持城市生态平衡排
排水性沥青路面是以一种具有相互连通空隙的开级配沥青混合料作为公路或城市道路的上面层，并在该层沥青混合料面层下设置封层，降雨时，雨水垂直通过沥青混合料到达不渗水的下卧层表面，然后从侧向排到路面的边缘。这样的路面结构，为降雨时提供了排水通道，可有效的解决我国夏季多雨带来的交通危害，提高雨天的路面抗滑性能及行车安全性。
透水性沥青路面是在排水性沥青路面基础上发展起来的一种全透式的路面结构，其面层基层都采用开级配大空隙结构，降雨垂直通过路面表面层直接下渗至基层，并最终渗入土基。当然，透水性路面的入渗效果及能力与路面结构的空隙率、降雨大小及土基的渗透
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能力有关，当降雨量大、土基渗透能力较小时，不能垂直入渗的降雨也需要通过侧向排出。图 1 所示为密级配沥青路面、透水性沥青路面和排水性沥青路面的渗水模型。
图1 不同路面铺装的排水机制
1.4.2 多孔沥青路面研究与发展
国外对多孔隙透水沥青路面的研究比较早，早在20世纪50年代，美国为提高雨天路面性能并减少噪音，提出了孔隙率为15%左右的开级配磨耗层[10]。与此同时，德国、法国、日本等国也随之展开了对透水沥青路面的研究（见表2）。
表2 国外透水路面起源与发展
国家
起源与发展
最初为抗滑降噪，提出空隙率为 15%的磨耗层，至70年代，进行抗滑集料与混合料的实验，提出了OGFC这一术
20 世纪 50 年代
语，并于1974年，由联邦公路局提出《透水沥青混合料设计规范》[11]。此后，美国的研究重点为提高此类路面的排水性能，虽然取得了一定的成果，却带来了新的损害问题；近年来，美国主要研究目的在于提高透水路面的路用性能。
最初目的是解决公园林荫道上树木灌溉问题[12][13]；20世纪60年代初德国铺筑大孔隙透水性沥青路面，随后对其
20 世纪 60 年代
实用性进行观测，最终形成《透水性沥青混合料施工技术指南》，并于70年代后期开始大范围使用透水路面
[14][15][16]；20
特点
综合而言，美国的OGFC主要用于抗滑要求，级配偏细[11]，空隙率小，沥青用量高，已普遍用于洲际公路。
美国
德国
空隙率为15%~25%，粗
世纪80年代，弗莱堡首先响应国家提出的将
集料含量70%~85%。
城市80%的路面改为透水路面的计划，在其人行道、步行街、露天停车场、公共广场等地开始大面积使用。
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国家
起源与发展
法国开始研究多孔沥青路面，采用最大粒径为10mm，厚度
20世纪
法国
70年代后期
用性，如高速公路、城市快速路、急弯较少的交通密集公路等[17]。
英国的运输与道路实验室(Transport & Road Research Laboratory)最先针对多孔沥青路面进行研究，但因当时改性
英国
20世纪70年代
沥青的技术尚未成熟而显示该类材料的性能不佳。直到90年代性能优异的高分子改性沥青出现后，在1995年进行了大量多孔沥青路面铺筑试验，证明该类路面确有降低噪音及减少雨天路面水膜的效果[18]。
开始研究透水路面技术，并于1987年在东京环状7号线上
日本
20世纪 80年代
首次铺筑了路面空隙率为10% 的掺加橡胶的沥青结合料试验路，于1996年制定了《透水性路面铺装技术指南》，普遍用于高速道路和城市道路。
用方面非常成功
多孔沥青路面的重视则着眼于噪音的降低上，根据荷兰的双
荷兰、丹
麦
20世纪 70年代
层多孔沥青路面研究成果，丹麦政府预计在2010年时，有2/3的城市道路周围的居民，感受到的交通噪音都会降低至65分贝以下[19]，欲采用的策略之一就是使用双层式的多孔沥青路面。
80年代同时期，法国、西班牙等欧洲国家也开始大面积推广此种透水性沥青路面。
自身不断研究发展，应引进欧洲路面技术后，主要考虑排水功能， 空隙率较美国稍大[10]。在采用高分子改性沥青，路面厚度为1~2英寸 加混合料的凝聚性及抗疲劳性和老化
为40mm，研究结论如下：①与普通密级配沥青路面的使用
特点
采用废轮胎橡胶粉及抗氧化剂作为沥青的改性
续表2 寿命相比，设计良好的排水性沥青路面使用寿命与其相当，添加剂，以提升低温柔且具有良好的抗老化性能；②排水性沥青路面具有一定的适
性、确保高沥青用量、增
1.4.3 国内研究及应用现状
我国对透水性沥青路面相关性能的研究开始于“九五”期间并取得了一定的成果。1996年，杭（州）金（华）线铺筑了700m的试验路，后期跟踪检测表明，透水性沥青路面与普通沥青路面相比有明显的降噪功能[20]。
2002年至2003年间，分别在北京昌平区北七家镇及劲松路改造工程中应用透水路面，结果表明该路面具有良好的透水性能、降噪功能，同时可防溅水、反光等，具有可观的经济社会效益[21]。
2006年，广州在修建了一段试验路，采用全透式路面结构，并且采用了全面的排水系统，设计了现有道路的排水设施，渗入到路面内部的积水通过路面结构直接下渗到土基，其余部分通过排水系统收集统一排出路面结构外[22]。
2010年，透水路面被广泛用于上海新国际博览中心一期的工程中。
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2011年，在交通运输部公路科学研究院以及北京路桥通国际工程咨询有限公司的技术支持下[23]，河北承唐高速公路在里程K17处铺设300余米的OGFC-13表面层，该路面具有较好的透水性能以及抗滑能力。
2013年，江苏省张家港交通运输局在省道338张家港张杨路改造工程中应用大空隙沥青混合料技术，铺筑长2100米、宽34米的道路，工程竣工验收时，路面具有良好的抗滑及渗透性能[24]。
2015年，江苏省交通规划设计院建造全透水沥青路面试验路段。透水沥青路面为新建道路，设计时结合路面结构强度和透水功能，采用的路面结构为4cm PAC-13 透水沥青混凝土上面层、6cm PAC-19透水沥青混凝土下面层、20cm 透水水泥混凝土基层、30cm 粗碎石的反滤土工布土基，并在道路两侧垫层底部铺设3 根D50软式透水管。雨后路面没有积水和径流，车辆行驶后不会产生水雾，与普通沥青路面形成了鲜明的对比，显示出透水沥青路面良好的渗透排水功能。透水沥青路面对比效果见图1.8 [25]。
此外，在理论研究方面，国内也有诸多进展。长安大学的蒋玮对大空隙透水路面进行深入研究并完成一系列室内试验，如多孔沥青混合料的级配优化[26]、透水沥青路面的储水渗水能效与模型[27]等。
另外，郭黎黎[28]、文湘[29]也对大空隙沥青混合料的耐久性进行了研究，进行了级配设计并进行了路用性能的验证；龚成志，张祖棠[30]等研究了空隙特征对沥青混合料低温抗裂性能的影响，发现常、低温时静态劲度模量反映的抗裂性能，基质沥青>改性沥青，常、低温动态进度模量反映的抗裂性能，改性沥青>基质沥青；关彦斌[10]对大空隙沥青路面的透水机理及结构设计进行了研究，建立了透水性沥青路面渗透的计算模型，分析了路面的产流机制，建立了空隙率与渗水系数的关系及表达式，并提出根据降雨量以及路面断面结构设计空隙率；杨春[31]等人也对OGFC空隙率的选取与对级配设计的影响进行了研究。
2 多空隙沥青混合料设计方法
2.1 空隙特性研究
2.1.1 不同粒径矿料的通过率对混合料空隙率的影响
牛俊明[32]等人通过正交设计试验表明（试件采用马歇尔试件，空隙率测定采用体积法）：对空隙率影响最显著的因素是粗骨料（4.75mm以上）含量，每增加5% 粗骨料，空隙率增加约3%；其次是4.75mm～9.5mm骨料含量，再其次是沥青用量；对马歇尔稳定度最显著的因素也是粗骨料（4.75mm以上）含量，其次是4.75mm～9.5mm骨料含量，影响最小的是沥青用量；对流值影响最显著的因素亦是粗集料（4.75mm以上）含量，其次是沥青用量，最小的是4.75mm～9.5mm的骨料含量。Mallick等人[33]的研究也表明，当4.75mm筛孔的通过率等于或小于15% 时，混合料中碎石存在石与石的接触，这种接触方式可以提高混合料
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的连通空隙率和抗车辙能力，但会降低混合料的耐久性。可见，透水性沥青混合料中各档集料特别是关键筛孔的集料通过率对混合料的空隙率和结构都有较大影响。
长安大学的邢明亮[34 ]等人通过大量试验，对不同级配经过筛选后采用前进法筛选变量技术，对相关试验数据进行回归分析，以空隙率和连通空隙率为因变量，9.5mm、2.36mm、1.18mm 和 0.075mm 筛孔的通过率以及 4.75mm 和 2.36mm 筛孔的通过率之差 P9.5、P2.36、P1.18、P0.075和 Pδ为自变量，通过前进筛选法变量技术回归空隙率 n0和连通空隙率 n1与各影响因素的关系，所得的试验分析结果也证明，2.36mm 筛孔的通过率与混合料的空隙率和连通空隙率的线性相关系数大于其它几个自变量，得出 2.36mm 的筛孔通过率对混合料的空隙率和连通空隙率其决定性的作用。
长安大学蒋玮[9]通过对各种级配中不同粒径的通过率和空隙率的分析，分析不同沥青矿料通过率同空隙率的关系。对透水性路面上面层 PAC-13，4.75mm、2.36mm 和 1.18mm 筛孔通过率与空隙率均有较好的线性相关关系，其相关系数分别为 0.8962、0.9326 和 0.8744，其中 2.36mm筛孔的通过率与空隙率的线性关系较 4.75mm 和 1.18mm 的筛孔通过率好。 2.1.2 空隙率与透水性能的关系
透水性能是透水性路面最重要的功能，而透水性能一般是通过材料的渗透系数来进行评价的。由于透水性沥青混合料成型时是采用碾压的方式，根据资料显示，用这种方法成型的混合料的竖向和横向渗透系数通常是不一样的，因而对于渗透系数的测量，国内一般根据不同的试验方法分开测量横向渗透系数和纵向渗透系数的值，并相应的开发了不同的试验设备，主要可以分为常水头和变水头两种，一般来说前者适用于渗透系数较大的材料,后者适用于渗透系数较小的材料。
由于渗透系数测试设备没有一个统一的标准，不同的仪器测得的多孔沥青材料的渗透系数也有较大差异，不具备比较性，但可以借鉴某一仪器得出的渗透系数所具有的规律性。
东南大学诸永宁[35 ]等人的试验研究表明，竖向渗透系数与连通空隙率之间存在线性关系：
????=0.0396???0.0854 ??2=0.9842
横向渗透系数和连通空隙率之间也存在较明显的线性关系：
????=0.0607??+0.2313 ??2=0.9526
北京交通大学的关彦斌[10]通过对不同最大粒径的透水性沥青混合料空隙率透水性试验结果的分析计算,得到了其渗透系数与各空隙率的相关关系，结果表明渗透系数随空隙率和连通空隙率的增大将线性增大，见图2。
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