OGFC 沥青混合料组成设计与施工工艺研究

李国杰

0 引言

OGFC起源于欧洲，为骨架空隙结构，由于其独特的大空隙(空隙率为18%～25%)特点，适用于多雨地区，不但抗滑性能良好，同时还可以通过层内连通的空隙快速排除雨水，使轮胎与路面之间的摩擦系数增加。日本公路研究调查资料表明，铺筑排水性路面后在雨天发生的交通事故减少了80%。同时由于其特殊的结构特征，OGFC能够显著减少噪声。资料反映，OGFC可降噪3 dB～8 dB。本文通过室内试验，进行了OGFC沥青混合料的配合比设计，并提出了OGFC沥青混合料生产和施工质量控制措施。

1 配合比试验

1.1 试验材料

沥青采用东海A级70号道路石油沥青，改性剂为深圳海川的SinoTPS，掺量为SinoTPS∶基质沥青=17∶83，粗集料采用玄武岩，细集料采用石灰岩机制砂，填料为石灰岩磨细矿粉。

1.2 矿料配合比例设计

在规范规定的OGFC-13合成级配范围内，各种矿料通过大量的单粒级筛分试验，初步拟定了3种初试级配，三种级配不同之处在于筛孔2.36 mm通过率，分别是级配A:14.9%;级配B:16.1%;级配 C:17.3%。

级配 A，B，C 分别采用 4.9%，5.1%，5.2%油石比成型马歇尔试件，各种矿料加热温度为185℃，拌和温度180℃，拌和过程中先加入集料、机制砂、TPS干拌3 min，然后加入基质沥青拌和1.5 min，再加入矿粉和消石灰拌和 1.5 min，击实温度(165±2)℃、击实次数为双面各50次。试件温度降至常温后脱模，测量试件的重量、高度、直径，计算试件的密度、空隙率。然后将试件放入水中大约30 min，让水充分浸入空隙中。在水中强烈晃动试件将气泡排出，此时测量试件的水中重量，计算连通空隙率。马歇尔试验结果见表1，其中空隙率计算，试件密度采用毛体积相对密度，最大理论相对密度采用各种矿料的表观相对密度计算。

表1 各初试级配体积试验结果汇总

根据表3试验结果及目标孔隙率，最终确定出目标配合比采用A级配。

1.3 最佳油石比的确定和路用性能验证

1)油石比的确定。

OGFC配合比设计的特殊之处是最佳沥青用量的确定，根据希望的沥青油膜厚度(本配合比设计油膜厚度取12μm)，利用所得目标配合比，按下式计算沥青混合料的沥青用量。

其中，A 为集料总的表面积;a，b，c，d，e，f，g 分别代表4.75 mm，2.36 mm，1.18 mm，0.6 mm，0.3 mm，0.15 mm，0.075 mm 筛孔的通过百分率，%。

为了达到期望的空隙率而具有较高耐久性的最大容许沥青膜厚度，通过计算分析最终确定最佳油石比为4.9%，并成型马歇尔试件，试验结果见表2。

表2 马歇尔试验结果

2)配合比检验与性能验证。

按确定的矿料配合比例及最佳油石比，进行混合料路用性能检验，试验结果汇总见表3，各项检验指标值均符合技术标准要求。

表3 配合比检验试验结果汇总

试验结果表明:OGFC沥青混合料的各项技术指标均满足要求，能够应用于工程实际。

2 施工工艺

2.1 拌和

1)级配控制。a.透水性沥青混合料的生产采用间歇式沥青拌和机，生产时沥青用量应能较准确的控制，宜在Pa±0.2%范围之内。TPS的加入采用人工投放方式，在拌和锅上增设投料口，同时安装提示和监控设备，确保TPS不漏投。b.透水性沥青混合料的空隙率受2.36 mm和0.075 mm筛孔通过率的影响最大，必须严格控制，保证2.36 mm通过率在 ±3%，0.075 mm通过率在±2%的控制范围之内。

2)温度控制。由于透水路面混合料产量低，且使用的粗骨料较多、细骨料较少，骨料易热，骨料温度控制较难，因此需对喷燃器的燃料供给严加控制，或者采取提高细骨料供给量或仪表显示值与实测值误差调整的对策。根据其他项目施工的经验，实测骨料温度一般较仪表显示温度高25℃～30℃。

透水路面混合料采用高粘度改性沥青，稠度高，比普通混合料难于拌和，混合料温度过高，易产生沥青的流淌，温度过低则施工作业困难，因此施工中温度控制尤为重要。透水性沥青混合料生产温度控制要求如表4所示。生产中低于下限值170℃或超过上限值195℃的透水性沥青混合料不得使用。

表4 透水性沥青混合料温度控制要求 ℃

2.2 运输

高粘度沥青的施工性能受温度的影响较大，且透水路面混合料的粗骨料多、孔隙率大，散热快，比一般沥青混合料更容易冷却，应在运输中采取以下措施:

1)运料车应用双层篷布覆盖，用以保温、防雨、防污染，运料车到达现场后等本车混合料摊铺完方可揭开保温篷布。2)到达现场时的透水性沥青混合料温度不宜低于170℃。3)为保证均匀、连续摊铺，在摊铺机前至少应有3辆以上的运料车等待卸料。卸料时，在距摊铺机前20 cm～30 cm处空挡停车，不得碰撞摊铺机。铺筑中，由摊铺机顶推运料车同步前进。4)运料车到达现场后，应严格检查混合料的温度，不得低于摊铺温度170℃的要求。

2.3 摊铺

透水路面沥青混合料的摊铺与普通沥青混合料的摊铺一样，但是应该注意:

1)由于拌和楼生产透水路面混合料的产量低，摊铺机速度可以较慢，一般控制在1.0 m/min～2.0 m/min，使拌和设备的生产能力与摊铺速度相适应，保证摊铺过程的匀速、缓慢连续不间断。摊铺过程中不得出现停机待料或者随意更换摊铺速度的情况。2)采用两台摊铺机成梯队作业进行全幅摊铺，两台摊铺机相隔间距2 m～4 m。3)在摊铺前，摊铺机熨平板必须先预热40 min左右，使熨平板温度接近混合料的温度(达到100℃以上)，防止粘料。4)由于混合料中粗骨料多，应调整好振捣和振动级数，以确保足够的初始密实度，且不振碎集料。一般地，振捣和振动级数均为5级。5)松铺系数通过试铺试压确定。

2.4 碾压

透水路面的碾压与普通沥青路面的碾压工艺基本相同，但是宜采用小于12 t的钢轮压路机碾压，在碾压方式和碾压温度等方面也有其自身的特点。应该注意以下几点:

1)沥青混合料摊铺后，必须紧跟着在尽可能高的温度状态下开始碾压，不得等候。除必要的加水等短暂的歇息外，压路机在各阶段的碾压过程中应连续不间断地进行。2)碾压采用钢轮压路机静压。初压采用10 t～12 t钢轮压路机静压2遍，初压区的长度应与摊铺机的速度匹配，一般不宜大于20 m，每次碾压到摊铺机跟前后折返碾压;复压应紧跟在初压后进行，采用钢轮压路机静压4遍;终压采用胶轮压路机静压1遍(为防止较高温度下胶轮压路机粘轮，路面终压温度控制在60℃左右)。3)碾压时，分段不应明显，压路机每次往返时，不能停在同一断面附近。

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