提高OGFC路面水稳性方法探析

陈淑华

（河北省高速公路石安管理处，河北 石家庄 050031）

0 引言

“OGFC”路面是“开级配抗滑表层”路面的缩写，OGFC是一种间断级配的混合料，属于开级配沥青碎石混合料范畴，设计空隙率比较大，其主要功能是提高路面的抗滑能力，同时具有良好的排水性能和降低行车噪音的功能，也称排水路面或低噪音路面。其良好的排水功能可减轻雨天行车水漂、水溅、水雾、玄光等问题。但是OGFC混合料具有较大的空隙率，内部结构比较容易蓄水，水分可以通过沥青自发的乳化作用进入并穿透沥青膜侵入沥青和矿料的界面，最终将沥青膜取代，所以OGFC混合料在使用过程中易受水的影响产生剥落、松散。本文所述主要是通过添加水泥或熟石灰代替部分或全部矿粉进行相关实验，来确定其对水稳性的改善程度，合理的掺加量，相关施工工艺，以及提高OGFC路面水稳性的其它方法。

1 原材料检验

水泥或熟石灰代替一部分矿粉，其中小于0.075mm的含量为75%～100%，试验所用熟石灰及水泥均过0.075mm筛；熟石灰的钙镁含量满足Ⅱ级以上，用作代替部分矿粉的水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。

表1 水泥基本性质

表2 石灰物化试验结果

2 水泥、石灰对提高沥青混合料吸附作用的影响

借鉴谢伦堡沥青混合料析漏试验原理，对掺加了不同剂量的熟石灰、水泥的几种情况分别进行了沥青混合料析漏试验，从而确定游离沥青析出量来检测沥青的吸附作用，试验结果见表3。

表3 不同掺量时沥青混合料析漏试验结果

从表3可以看出，不同剂量的石灰与水泥对沥青的吸附能力的影响有差异。在油石较小时，小于3.8%，对沥青析漏率影响很小；随着油石比的增大，在油石比为4.2%时，沥青混合料的析漏率由大至小的顺序为：2%熟石灰＞2%水泥＞1%熟石灰＞1%水泥，故添加少量的熟石灰或水泥可以降低沥青析漏；当油石比再增大，为5.2%左右时，析漏率变化就非常明显，由大到小的顺序为：2%水泥＞1%熟石灰＞1%水泥＞2%熟石灰。故此时2%的熟石灰具有很好的抗析漏性能，而水泥的能力就比较差。我国目前OGFC路面所采用的油石比均比较大，故采用2%的熟石灰对降低OGFC混合料的析漏率比较有利。

对掺加不同剂量的石灰和水泥的沥青混合料试样做水稳性实验，实验结果见表4。

表4 不同抗剥落措施沥青混合料水稳性试验

从以上表中可以看出不同添加剂量对沥青混合料的水稳性都有改善，其中以2%熟石灰对混合料水稳性的改善效果最优。

3 水泥、石灰合理剂量的确定

熟石灰或水泥的矿粉较细，比表面积大，吸附的沥青更多，从而使油石比增加。本实验采用ESSO70号沥青，确定的最佳油石比见下表5。

表5 不同石灰与水泥剂量沥青混合料最佳油石比

对相应的试件进行沥青混合料路用性能的检测，得到表6的测试结果。

表6 不同石灰与水泥剂量沥青混合料路用性能

表6的试验数据表明，在矿粉中加入一定量熟石灰和水泥后可有效提高沥青胶浆的软化点，可提高沥青混凝土高温条件下的抗变形能力，可明显提高沥青混合料的马歇尔稳定度，改善沥青混合料的力学性能，对低温性能影响较小。

4 掺加工艺

熟石灰的掺加可以通过掺入到沥青或者集料中进行处理。

4.1 可以将熟石灰作为改性剂将基质沥青改为沥青胶浆，在沥青胶浆和集料进行拌和。

4.2 可以通过干掺法、稀浆法、石灰处理潮湿集料法，在集料中加入熟石灰。

4.2.1 干掺法

将熟石灰和集料进行拌和，让熟石灰覆盖在集料表面，然后再加入沥青进行拌和。干掺法中熟石灰的加入又分为直接干掺法和间接干掺法两种。

直接干掺法是在生产沥青混和料的时候，在拌合厂将熟石灰直接加入到拌合楼里。这种方法的关键是在如何准确计量，保证熟石灰的掺量。所谓间接干掺法就是在生产矿粉时按照一定的比例将熟石灰加入到矿粉中，这种方法适合于大规模的工业化生产，而且能够准确计量熟石灰的掺量。但是在拌合时，熟石灰比较轻质，容易随热气溢出，从而造成熟石灰的实际掺量比计算掺量小。

直接干掺法与间接干掺法在间歇式拌和机中容易实现，操作过程也比较简单，因此大多数情况下工程中多采用直接干掺法这种掺加工艺。

4.2.2 稀浆法

该法是在熟石灰粉中加入适量的水，将熟石灰粉做成石灰浆，然后将稀浆与集料进行拌合。和干掺法相比，这种方法能使熟石灰均匀的裹覆在集料上，从而有效地提高沥青和集料间的粘附性。但是这种方法也有缺点，首先是操作具有局限性，不适宜大规模的生产，其次是由于拌合后要将熟石灰浆中的水分蒸发，才能进行施工，这会增加能耗。

另外还可以通过熟石灰处理潮湿集料的方法来达到掺加熟石灰的目的。该法是将熟石灰粉掺入含水量为3%～5%的集料中，能够有效地、均匀地将熟石灰裹覆到集料上，操作起来比稀浆法简单，但也会产生能耗的问题。

5 改善水稳性的其它方法

除了掺加石灰或水泥来增加沥青混合料的水稳性外，还可以通过使用高粘度的改性沥青或者使用低标号的基质沥青，或者在沥青中掺加高分子材料抗剥落剂的方法来解决混合料的水稳性问题。

虽然改性沥青在很大程度上可以改善沥青与矿料之间的粘附性，但这种方法会大大增加造价；在沥青中掺加液体胺类或金属皂类表面活性剂的高分子材料抗剥落剂，也能够有效的降低沥青表面张力，达到提高沥青和集料粘附性的目的。但使用高分子材料抗剥落剂，特别是一些胺类抗剥落剂的热稳定性差，水煮法试验时发现，高温储存48h后的剥落率达到30%，储存72h后剥落率为34%。另外使用化学抗剥落剂长期性较差，使用几年后，强度降低较快，更容易造成水损害。

6 结语

通过本次试验可得，在掺加2%的熟石灰、1%的水泥的情况下，沥青混合料水稳性和动稳定度能有明显的提高，并且不会降低沥青混合料的低温性能，故可以在OGFC沥青混合料中添加熟石灰和水泥代替矿粉来改善其水稳性，并认为2%的熟石灰或1%的水泥是合适的添加剂量。工程中多采用直接干掺法这种掺加工艺，效果较好。

改善OGFC混合料水稳性的常用方法还包括添加改性剂、使用改性沥青或者在沥青中掺加高分子材料抗剥落剂。但是综合来看还是推荐使用掺加熟石灰代替部分或全部矿粉的方法来解决水稳性问题。

[1]尹永胜.低噪声沥青路面的研究[D].西安：长安大学，2005.

[2]JTJ 014—97,公路沥青路面设计规范[S].