OGFC排水沥青路面的设计与工程应用.pdf

程文静等 ： O GF C排水沥青路面的设 计与工程应 用 7 5 O G F C排水沥青路面的设计与工程应用 程文静 ， 宋军 ( 1 山东交通职业学 院。 山东潍坊2 6 1 2 0 6； 2 长安大学 ， 西 安7 1 0 0 6 4) 【 摘要】 简要阐述 O G F C新型路面结构的特点及其在 国内外的发展情况， 通过合理的原材料选择和配合 比设计确定目标级配， 最后通过现场试验路的铺筑确定关键施工工艺， 为我国 O G F C路面发展提供经验。 【 关键词】 O G F C ； 聚酯纤维； 消石灰 ； 路用性能 【 中图分类号】 T U 5 2 8 4 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 9 - 0 0 7 5 0 3 1 工程背景 O G F C ( 开级配沥青磨耗层 ) 是一种 采用开 级配设 计 思想 ， 空隙率在 1 5 一 2 5 左 右 ， 能迅 速从 内部排 走路表积水 ， 具有防滑、 降噪等特点 的新型路 面结构 ( 如图 1 所示) 。由于 O G F C具有其他路面结构所无法 比拟的优点， 世界上很多国家在一般公路和城市道路， 人 口稠 密地区多雨水地 区都有 泛的应 用。近些 年来 ， 我国虽然在 O G F C材料与结构开发方面做 了大量工 作 ， 并 进行一些试验段工程 的应用 ， 但 总体效果并 不理 想， 难以满足我国公路相关技术指标 ， 这主要是由于我 国与外 国在气候 、 交通 、 材料 、 施 工机 械及施 工 水平 等 方 面都 有着较 为明显 的差异和差 距。为 此 ， 研究 开发 适合我 国国情 、 性能优 越 的 O G F C路 面结构 成 为摆在 道路工作者们面前的一项重要的任务 ， 对我 国道路发 展有着 深远的影响。 2研究方案 本文在 O G F C混合料里掺加聚酯纤维稳定剂和抗 图1 O G F C 路 面结构 剥落剂， 通过配合比设计确定 目标级配和最佳沥青用 量， 系统分析评价 O G F C混合料的高温稳定性 、 低温抗 裂性 、 抗疲劳性 、 水稳性 、 抗滑、 透水 等相关室 内性能试 验， 并通过现场试验路的铺筑确定关键施工工艺 ， 为今 后我国 O G F C路面推广应用积累经验。 3原材料 的选择 及技术指标 原材料的选 择 直 接影 响 到路 面结构 的强度 及 耐 久性 ， 优 良的原 材料 可提 高路用 性能 。因此 对 于 O G 图5 基础粱 图6 柱脚预埋钢板 图7 支撑布置 4结语 本文从建筑 设 计 和结 构设 计二 方 面提 出 了锦 江 之星宾馆增 层结构房 屋 的设计与施工 方法 ， 可为 同类 既有房屋增层提供参考依据 。 参考文献 1 G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3 ， 钢结构设计规范 s 2 C E C S 0 2 ： 2 0 0 2 ， 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 s 3 计静， 王琨， 郑文忠三种套建结构在既有房屋增层中的应用 J 哈尔滨工业大学学报 ， 2 0 0 8， 2 9 ( 2 ) ： 6 77 2 4 GB 5 0 2 0 52 0 0 1 ， 钢结构工程施工质量验 收规范 S 收稿 日期 2 0 1 0 0 4一 O l 作者简介 】 李凤林 ( 1 9 7 6一 ) ， 男 ， 黑龙江大庆人 ， 工程师 从 事建设工程 监理工作 。 7 6 低温建筑技术 2 0 1 0年第9期( 总第 1 4 7 期) F c的研究首当其冲的是原材料选择以及其技术要求。 3 1 沥青 O G F C沥青混合料对沥青有较高的要求， 要求必 须使用高粘度的沥青或改性沥青， 以防止骨料的脱落 飞散。本研 究采用韩 国蔚 山 S K A H一 9 0 A型道路石油 沥青， 并通过4 的茂名石化 F一 5 0 1 型 S B S改性剂进 行改性 ， 其相关技术指标见 表 I 。 表 1 S B S改性沥青技 术标 准 3 2矿料 O G F C混合料的结构强度主要来源于粗集料的骨 架嵌挤作用 ， 粗集料质量 可 占到 7 0 以上 ， 空隙率 比较 大。考虑到 O G F C的防滑性能 和良好的抗 车辙能力 ， 选 用的矿料需坚 固、 耐磨 、 避免含 有过多细长扁平颗粒 、 泥 块 、 有机物等杂物。本 文采用 的粗 、 细集料选 自云南省 卡子河石场 ， 岩性为玄武岩 ， 矿粉采用石灰岩磨细而成 ， 其表观相对密度为 2 7 0 2 g c m ， 亲水系数 0 8 8 。 3 3纤维稳定剂 表 2 纤维稳定剂采用国产顺通聚酯纤维 ， 该聚酯纤维 细 度大 、 强度高 、 耐高温 、 吸湿 性极小 ， 用量为矿料质量 的 0 3 ， 聚酯纤 维与 沥青有 极强 的吸 附性从 而 增加 集料表面沥青膜厚度， 提高沥青胶浆体系的内聚力， 从 而改善混合料 的性能。 3 4 抗剥落剂 抗剥落剂采用消石灰粉， 消石灰粉 的作用是使 O G F C结构保持较 高空 隙率条 件下 ， 同 时具有 良好 的 抗水剥离性能。掺加方法是以消石灰取代部分矿粉， 取代量为原级配所需矿粉质量的一半， 取代量不易偏 小或过大 ， 偏小则混合 料抗水损 害性 能不明显 ， 过大则 会增大流值、 降低混合料低温性能等。 4 O G F C混合料配合 比设计 4 1 目标配合 比设计 参照规范 4 推荐的方法， 设定 目标空隙率2 0 ， 选择 3组级配进行试配并根据矿料表 面吸附的沥青膜 厚度( 油膜厚度设定为 1 4 t x m) ， 按公式( 1 ) 计算确定初 试沥青用量 P 。 P =h ( 2+0 0 2 a+ 0 0 4 b+0 0 8 c +0 1 4 d+ 0 3 e + 0 6 f+ 1 6 g ) 4 8 7 4 ( 1 ) 式 中， 0 、 b 、 c 、 d 、 e 、 g分 别 为 4 7 5 ， 2 3 6 ， 1 1 8 ， 0 6 ， 0 3 ， 0 1 5 ， 0 0 7 5筛孔通过 率。 最终在初试沥青用量下 ， 将 3种初选 试配级 配按 照 马歇尔试验 的方法成 型 ， 双面 击实 5 0次 ， 根据 马歇 尔体积指标试验结果绘制3种级配与空隙率关系曲线 图， 以目标空隙率对应的 2 3 6 ra m筛孔通过率确定 目 标级配 ( 表 2 ) 。 目标级配 级配类型 通过筛孔( 方孑 L 筛 ， in ltl 1 ) 百分率 1 9 1 6 1 3 2 9 5 4 7 5 2 3 6 1 1 8 0 6 0GFC 1 o 0 97 5 6 5 4 7 5 2 3 5 1 1 5 1 1 5 9 O 3 O 1 5 O O 7 5 7 5 6 4 5 4 2最佳油石 比确定 O G F C混合 料根据 析漏试 验 、 肯塔堡飞散试验 ( 结 果见图2 ) 并进行配合比检验确定最佳沥青用量， 由图 2可知析漏损失率随油石比变化的拐点的沥青用量为 4 7 ， 此时混合料的析漏损失率为0 1 2 ， 飞散损失 率为 1 2 O ， 满 足设计 要求。 根据马歇尔试验结 果 ， 结 合空 隙率 、 飞散损 失 、 析 漏损失、 稳定度以及相关经验等指标要求确定最佳沥 青用量为 4 7 ， 经检验相应于最佳沥青用量 4 7 时 马歇尔试验 的各 体积指标和力学指标均满足技术 要求。 5路用性能 5 1 高 温性 能 高温稳定性采用车辙试验的动稳定度评价， 按最 表 3 不同油石比 O G F C混合料性能测试结果 佳沥青用量成型三块车辙 板进行 车辙试验 ， 最终测得 的平均动 稳定 度 次 数 3 1 3 2次X m m， 结 果 远 大于 规 范 1 0 0 0次 m m的技术要求 ， 说明本文 中的 O G F C结构 有 着 良好抗车辙效果。 5 2低温性能 程文静等 ： O G F C排水沥青路 面的设 计与工程应用 7 7 O-3 5 0 3 羹。 赡 0 1 5 嚣 O 1 0O 5 3 沥青用量， 2 8 2 3 瓣 1 8 篓 1 3 8 图2 不 同沥青用量O G F C 析漏和飞散损失 低温性能采用低温弯 曲蠕变速率评价， 采用美国 M T S一8 1 0伺服液压闭环 回路试验系统， 在单位应力 条件下， 变形等速增长的稳定期 内单位时间增加的应 变值 即蠕变速率。试验 结果显示该结构 的蠕变速率达 到 0 2 7 ( 1 s MP a ) ， 低温性 能 良好。分析 其低 温蠕 变 速率大的原因是其混合料内部空隙率大， 而其变形 主 要依赖孔隙的变形 。 5 3 水 稳性试验 水稳性方法 采用 浸水 马歇 尔试 验 和冻 融 劈裂 试 验共 同评价 ， 试验 结果 ( 见表 4 ) 以残 留稳定 度和 T S R 来表示 。 O G F C的特殊结构决定其会受到更为剧烈的水损 害作用， 但是结果显示该结构仍保持有较高的残留稳 定度和劈裂强度比， 说明该结构具有 良好的水稳性 ， 分 析其原 因是加入的聚酯 纤维 和消石 灰粉 吸附沥 青多 ， 增加了沥青膜厚度， 提高了整个沥青胶浆体系的强度 和粘度 。 表 4 水稳定性试验结果 5 4 抗 滑性能试验 路面面层应具有 良好的构造深度， 以消除雨天高 速行驶时车后的水雾， 保证行车的安全性。抗滑性能 一 般通过构造深度评价 ， 室 内试验结果表 明 ， 最佳沥青 用量下的 O G F C混 合料 的构 造深度 为 1 6 m m， 足 以解 决现实该路面结构 中的 “ 尘 塞 ” 问题 并满 足抗 滑性 能 的要求 。 5 5 透水性能试验 透水性能 常用透水 系数 表示 ， 透水 系数检 测是 在 室内的车辙板上采用透水仪进行， 试验测得的透水系 数为 5 2 L m i n ， 很明显 由于 O G F C结构的孔隙率大、 孔隙多且相互联通， 该结构的透水能力极强， 满足相关 排水要求 。 6 O G F C试验路铺筑 通过室内 目标 配合 比设计 和生产 配合 比验证 ， 在 云南省某一级公路 上进 行 了试验路铺 筑 ， 该地 区具 有 沥青用量， 雨季时间长、 交通量大的特点， 因此非常适合铺筑 O G F c结 构。本 试验路 O G F C结构作 为功 能层 ， 此 外考虑 到 O G F C下 承层应 密实不 易透水 且应有 良好 的抗 水损 害性能 ， 下承层采用 A C一1 6( 5 S B S改性 ) 密级 配沥 青混凝土 。 工程竣工一周后 ， 对试验段进行 了重要指标检测 ， 主要包括透水性能、 抗滑性能、 空隙率、 压实度等， 结果 显示各性能指标均满足技术要求 ， 路面平整， 行车安全 舒适 ， 雨天排水顺畅 ， 无水漂 、 水雾现象 。 7结语 O G F C最大的特点在于空隙大， 既是它的优点 ， 也 是缺点 。好处在于这些 连通 空隙可 以排水 ， 也 可起 到 降噪效果 ， 但不利在于这些空隙的存在容易使沥青老 化， 混合料松散 ， 而且空隙易为尘土等垃圾填塞， 排水 降噪的功能之间减弱直至丧失。一旦发生空隙堵塞， 清除工作将会非 常艰难 。在 我 国北 方部 分地 区 ， 由于 环境 因素 ， 且降雨偏少 ， 最易发生此类堵 塞情况 。但 在 多雨地 区 ， 这种情况 相对较 少。 因为多雨 性地 区环境 较为清洁 ， 堵塞情况 较为少 见 。因此 ， 需要 因地制 宜 ， 谨慎 的选择应用 O G F C路 面。 而随着国内高粘沥青和橡胶改性沥青等 的研究 和应用， 我国O G F C路面修筑依靠 昂贵进 口沥青的历 史将会终结 ， O G F C路面的造价将进 一步降低 ， 其应用 前景非常可观 。 参考文献 1 黄国章 消石灰改善简述 O G F C技术要点 J 福建建筑， 2 0 0 8 ， ( I ) ： 7 5 7 8 2 张宜洛 ， 支喜兰 AK， S MA， OG F C S A C型沥青混合料路用性 能的研究 J 重庆交通学院学报 ， 2 0 0 3 ， ( 3 ) ： 4 1 4 2 3 刘先森， 叶健利 O G F C排水式面层沥青混合料配合比设计与 施工 J 广 东公路交通 2 0 0 6 ( 4 ) ： 91 4 4 J T J 0 5 22 0 0 0， 公路 沥青及 沥青混合料试验规程 S 5 J rr J F 4 02 0 0 4 ， 公路沥青路面施工技术规范 s 收稿 1 3 期 2 0 1 00 4 0 8 作者简介 程 文静( 1 9 8 3一) ， 女 ， 山东潍 坊人 ， 助 教 ， 研究 方 向 ： 道路桥梁 工程 。