OGFC 瀝青混合料組成設計與施工工藝研究

李國杰

0 引言

OGFC起源于歐洲，為骨架空隙結構，由于其獨特的大空隙(空隙率為18%～25%)特點，適用于多雨地區，不但抗滑性能良好，同時還可以通過層內連通的空隙快速排除雨水，使輪胎與路面之間的摩擦系數增加。日本公路研究調查資料表明，鋪筑排水性路面后在雨天發生的交通事故減少了80%。同時由于其特殊的結構特征，OGFC能夠顯著減少噪聲。資料反映，OGFC可降噪3 dB～8 dB。本文通過室內試驗，進行了OGFC瀝青混合料的配合比設計，并提出了OGFC瀝青混合料生產和施工質量控制措施。

1 配合比試驗

1.1 試驗材料

瀝青采用東海A級70號道路石油瀝青，改性劑為深圳海川的SinoTPS，摻量為SinoTPS∶基質瀝青=17∶83，粗集料采用玄武巖，細集料采用石灰巖機制砂，填料為石灰巖磨細礦粉。

1.2 礦料配合比例設計

在規范規定的OGFC-13合成級配范圍內，各種礦料通過大量的單粒級篩分試驗，初步擬定了3種初試級配，三種級配不同之處在于篩孔2.36 mm通過率，分別是級配A:14.9%;級配B:16.1%;級配 C:17.3%。

級配 A，B，C 分別采用 4.9%，5.1%，5.2%油石比成型馬歇爾試件，各種礦料加熱溫度為185℃，拌和溫度180℃，拌和過程中先加入集料、機制砂、TPS干拌3 min，然后加入基質瀝青拌和1.5 min，再加入礦粉和消石灰拌和 1.5 min，擊實溫度(165±2)℃、擊實次數為雙面各50次。試件溫度降至常溫后脫模，測量試件的重量、高度、直徑，計算試件的密度、空隙率。然后將試件放入水中大約30 min，讓水充分浸入空隙中。在水中強烈晃動試件將氣泡排出，此時測量試件的水中重量，計算連通空隙率。馬歇爾試驗結果見表1，其中空隙率計算，試件密度采用毛體積相對密度，最大理論相對密度采用各種礦料的表觀相對密度計算。

表1 各初試級配體積試驗結果匯總

根據表3試驗結果及目標孔隙率，最終確定出目標配合比采用A級配。

1.3 最佳油石比的確定和路用性能驗證

1)油石比的確定。

OGFC配合比設計的特殊之處是最佳瀝青用量的確定，根據希望的瀝青油膜厚度(本配合比設計油膜厚度取12μm)，利用所得目標配合比，按下式計算瀝青混合料的瀝青用量。

其中，A 為集料總的表面積;a，b，c，d，e，f，g 分別代表4.75 mm，2.36 mm，1.18 mm，0.6 mm，0.3 mm，0.15 mm，0.075 mm 篩孔的通過百分率，%。

為了達到期望的空隙率而具有較高耐久性的最大容許瀝青膜厚度，通過計算分析最終確定最佳油石比為4.9%，并成型馬歇爾試件，試驗結果見表2。

表2 馬歇爾試驗結果

2)配合比檢驗與性能驗證。

按確定的礦料配合比例及最佳油石比，進行混合料路用性能檢驗，試驗結果匯總見表3，各項檢驗指標值均符合技術標準要求。

表3 配合比檢驗試驗結果匯總

試驗結果表明:OGFC瀝青混合料的各項技術指標均滿足要求，能夠應用于工程實際。

2 施工工藝

2.1 拌和

1)級配控制。a.透水性瀝青混合料的生產采用間歇式瀝青拌和機，生產時瀝青用量應能較準確的控制，宜在Pa±0.2%范圍之內。TPS的加入采用人工投放方式，在拌和鍋上增設投料口，同時安裝提示和監控設備，確保TPS不漏投。b.透水性瀝青混合料的空隙率受2.36 mm和0.075 mm篩孔通過率的影響最大，必須嚴格控制，保證2.36 mm通過率在 ±3%，0.075 mm通過率在±2%的控制范圍之內。

2)溫度控制。由于透水路面混合料產量低，且使用的粗骨料較多、細骨料較少，骨料易熱，骨料溫度控制較難，因此需對噴燃器的燃料供給嚴加控制，或者采取提高細骨料供給量或儀表顯示值與實測值誤差調整的對策。根據其他項目施工的經驗，實測骨料溫度一般較儀表顯示溫度高25℃～30℃。

透水路面混合料采用高粘度改性瀝青，稠度高，比普通混合料難于拌和，混合料溫度過高，易產生瀝青的流淌，溫度過低則施工作業困難，因此施工中溫度控制尤為重要。透水性瀝青混合料生產溫度控制要求如表4所示。生產中低于下限值170℃或超過上限值195℃的透水性瀝青混合料不得使用。

表4 透水性瀝青混合料溫度控制要求 ℃

2.2 運輸

高粘度瀝青的施工性能受溫度的影響較大，且透水路面混合料的粗骨料多、孔隙率大，散熱快，比一般瀝青混合料更容易冷卻，應在運輸中采取以下措施:

1)運料車應用雙層篷布覆蓋，用以保溫、防雨、防污染，運料車到達現場后等本車混合料攤鋪完方可揭開保溫篷布。2)到達現場時的透水性瀝青混合料溫度不宜低于170℃。3)為保證均勻、連續攤鋪，在攤鋪機前至少應有3輛以上的運料車等待卸料。卸料時，在距攤鋪機前20 cm～30 cm處空擋停車，不得碰撞攤鋪機。鋪筑中，由攤鋪機頂推運料車同步前進。4)運料車到達現場后，應嚴格檢查混合料的溫度，不得低于攤鋪溫度170℃的要求。

2.3 攤鋪

透水路面瀝青混合料的攤鋪與普通瀝青混合料的攤鋪一樣，但是應該注意:

1)由于拌和樓生產透水路面混合料的產量低，攤鋪機速度可以較慢，一般控制在1.0 m/min～2.0 m/min，使拌和設備的生產能力與攤鋪速度相適應，保證攤鋪過程的勻速、緩慢連續不間斷。攤鋪過程中不得出現停機待料或者隨意更換攤鋪速度的情況。2)采用兩臺攤鋪機成梯隊作業進行全幅攤鋪，兩臺攤鋪機相隔間距2 m～4 m。3)在攤鋪前，攤鋪機熨平板必須先預熱40 min左右，使熨平板溫度接近混合料的溫度(達到100℃以上)，防止粘料。4)由于混合料中粗骨料多，應調整好振搗和振動級數，以確保足夠的初始密實度，且不振碎集料。一般地，振搗和振動級數均為5級。5)松鋪系數通過試鋪試壓確定。

2.4 碾壓

透水路面的碾壓與普通瀝青路面的碾壓工藝基本相同，但是宜采用小于12 t的鋼輪壓路機碾壓，在碾壓方式和碾壓溫度等方面也有其自身的特點。應該注意以下幾點:

1)瀝青混合料攤鋪后，必須緊跟著在盡可能高的溫度狀態下開始碾壓，不得等候。除必要的加水等短暫的歇息外，壓路機在各階段的碾壓過程中應連續不間斷地進行。2)碾壓采用鋼輪壓路機靜壓。初壓采用10 t～12 t鋼輪壓路機靜壓2遍，初壓區的長度應與攤鋪機的速度匹配，一般不宜大于20 m，每次碾壓到攤鋪機跟前后折返碾壓;復壓應緊跟在初壓后進行，采用鋼輪壓路機靜壓4遍;終壓采用膠輪壓路機靜壓1遍(為防止較高溫度下膠輪壓路機粘輪，路面終壓溫度控制在60℃左右)。3)碾壓時，分段不應明顯，壓路機每次往返時，不能停在同一斷面附近。

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