浅析OGFC开级配排水路面及其运用前景

2012-03-19冯韬

城市道桥与防洪 2012年5期

冯韬

(中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北武汉 430050)

0 引言

开级配抗滑磨耗层(OGFC)是指用大空隙沥青混合料铺筑，能迅速从其内部排走路表雨水，具有抗滑、抗车辙及降噪的路面。设计空隙率大于18%，而以往普遍使用的沥青混凝土路面密级配和半开级配结构的空隙一般分别为3%～6%和6%～10%，所以OGFC开级配排水路面具有较强的结构排水能力，是适用于多雨地区修筑沥青路面的表层或磨耗层。OGFC开级配排水路面最早使用于欧美国家的大孔隙嵌挤骨架密实型路面功能层，近些年来OGFC开级配排水路面由于其优异的排水性能，在我国引起了越来越多的关注，并且铺设了很多试验路段。本文通过对OGFC开级配排水路面使用性能的综合分析，探讨OGFC开级配排水路面的运用前景。

1 OGFC开级配排水路面使用性能分析

1.1 OGFC开级配排水路面材料技术要求

OGFC开级配排水路面的材料主要包括：沥青、粗集料、细集料、乳化沥青粘层油、防水土工布和排水管。

对于沥青材料的选取，铺设开级配抗滑磨耗层路面与普通的沥青混凝土路面有很大的区别。根据国内外的实践结果证实，为了得到性能较好的结合料，一般需要采用改性沥青，采用普通沥青很难达到预期的效果，所以沥青应该尽量采用热稳定性较好、高温、粘结性强的高黏度改性沥青。沥青应具有较小的针入度、较高的粘度和软化点，为了避免沥青层低温开裂，改性沥青还应有较好的抗裂性。

对于粗集料的选取应该满足以下几个要求：(1)无杂质、无风化；(2)洁净干燥、含泥量小、针片状含量低；(3)坚硬耐磨、不易压碎。粗集料的加工过程也有严格的要求，首先保证颗粒形状大致为立方体，最好选用反击破碎整型机加工。此外，粗集料还必须和沥青有很好的粘附性，特殊情况下可以使用石灰水浸泡，以增加粗集料和沥青的粘附性。粗集料对于OGFC开级配排水路面影响较大，是OGFC开级配排水路面铺设好坏的重要影响因素。

与粗集料相比，细集料的使用量较小，对OGFC开级配排水路面的影响也没有粗集料那么大，但是为了满足OGFC开级配排水路面的要求，必须做好细集料的选取，即保证细集料干净、坚硬、干燥、无风化，并且与沥青有一定的粘附性。

为了增加OGFC开级配排水路面的上面层、中面层和下面层之间的粘结力，必须在OGFC开级配排水路面的铺设过程中使用乳化沥青粘层油，在乳化沥青粘层油的下面层和中面层的顶部浇洒乳化沥青粘层油。

防水土工布应该铺设在OGFC开级配排水路面的上面层和中面层之间，主要技术指标如下所列：

单位面积质量不大于200 g/m2，抗拉强度不小于 kN/m，熔点 230℃。

OGFC开级配排水路面对排水管没有特殊要求，与普通沥青混凝土路面铺设的要求相同。

1.2 OGFC开级配排水路面配比设计研究

进行OGFC开级配排水路面配比设计的研究，首先应该测试各种原材料的相对密度，包括粗集料、细集料，以及矿粉的相对密度，然后将表1所列的在级配范围内适配3组不同2.36 mm通过率的矿料级配作为初选级配。

然后计算集料表面和沥青用量，分别用A和Pb表示。计算公式分别为式(1)和式(2)。

表1 矿料级配范围一览表

其中，A代表集料总表面积，m2;a～g分别代表4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075 mm各筛孔的通过百分率，%。

接下来制作马歇尔试件，击实次数为双面50次，对测试试件的空隙率进行测试并且绘制2.36mm通过率与空隙率的关系曲线。混合料的矿料级配根据期望的空隙率确定，并再次采用以上方法计算初始沥青用量。

用上述配制的试样分别进行马歇尔试验、肯特堡飞散试验、车辙试验、谢伦堡析漏试验，保证实际空隙率与期望空隙率的差值不超过 ±1%。如果符合要求，那么试验结束；如果不符合要求，应该从新配制试样，直到符合要求为止。

2 OGFC开级配排水路面使用中存在的问题及运用前景

2.1 OGFC开级配排水路面使用中存在的问题

虽然OGFC开级配排水路面具有较强的结构排水能力，是适用于多雨地区修筑沥青路面的表层或磨耗层。但是OGFC开级配排水路面并不是一个完美的路面，在OGFC开级配排水路面的使用过程中也存在一些问题。本文主要介绍OGFC开级配排水路面使用过程中存在的两个问题：混合料拌合工艺复杂和OGFC开级配排水路面水毁损害现象。

(1)OGFC开级配排水路面的粗集料含量较大、间断级配及使用高粘度沥青和添加剂，导致OGFC开级配排水路面的混合料拌合的时间长，拌合效率较低，根据实际使用情况显示，OGFC开级配排水路面的混合料拌合效率仅为普通沥青路面混合料的60%。此外，在OGFC开级配排水路面的混合料拌合过程中，集料流量小，传统烘干桶中无法形成集料，所以应该在烘干桶出料口处设置接触式温度传感器。例如在咸阳机场路等工程中，由于OGFC开级配排水路面的混合料在拌合过程中，集料流量小，工程采用增加细集料流量，为了维持集料加热烘干温度采用先进行烘干再溢出的辅助手段。这些手段虽然达到了预期的目的，但是很不经济。

(2)虽然OGFC开级配排水路面具有较强的结构排水能力，但是一些地区还是出现了OGFC开级配排水路面的水毁损害现象，导致OGFC开级配排水路面排水能力强的优势丧失。例如，在广州的某6车道的高架桥路面就出现OGFC开级配排水路面的水毁现象，该高架桥路面采用玄武岩集料,进口的AH-50#沥青和LH-20混合料，满足OGFC开级配排水路面的要求。造成OGFC开级配排水路面的水毁损害现象的原因主要有以下几方面：a.由于OGFC开级配排水路面的空隙率较大，并且发生离析现象，导致空隙率进一步增大，造成了透水；b.路面积水造成沥青与集料的粘结力较小；c.气候恶劣和车辆荷载过大等原因。

2.2 OGFC开级配排水路面的运用前景

OGFC开级配排水路面的材料主要有沥青、粗集料、细集料、乳化沥青粘层油、防水土工布和排水管。其中OGFC开级配排水路面对沥青、粗集料、细集料、乳化沥青粘层油有特殊的要求，尤其是沥青和粗集料的要求非常严格，加之混合料拌合工艺复杂，费用较高。此外，在我国的一些地区出现了OGFC开级配排水路面的水毁损害现象，导致OGFC开级配排水路面丧失了其最大的优势，应该避免这类现象的发生。但是OGFC开级配排水路面的排水能力较强，在我国的一些地区需要使用。所以，一方面对OGFC开级配排水路面的材料选取要严格控制，另一方面要对OGFC开级配排水路面的施工工艺进行进一步研究，以减小OGFC开级配排水路面的铺设费用。