排水式沥青(OGFC)的工程应用
摘 要:随着经济社会的快速发展,人民群众出行质量需求不断升级,交通建设也更加突显环境友好的理念。开级配沥青磨耗层的特殊路用性能日益受到重视。开级配排水式沥青是一种混合料中含有较多的单粒径粗集料,具有大空隙率的路面表层,常用于旧路罩面或新路的表面层。这种沥青混合料具有良好的抗滑性、噪音低、抑制水雾、防止水漂和减轻炫光等突出优点,可以说达到了现有沥青路面技术中的最好的路用性能之一。
关键词:OGFC;路用性能 ;配合比;技术指标
1、OGFC性能介绍
开级配排水式沥青沥青磨耗层是指大空隙,能迅速从内部排走路表水。这种结构层在级配上属于骨架空隙型结构沥青混凝土。
开级配排水式沥青磨耗层在路用性能上具有如下优点:①改善行车安全,改善雨天抗滑性能,提高行车可视性;②降低噪音,改善沿途环境。沥青磨耗层的空隙可吸收由轮胎引起的空气爆裂声和引擎声。其缺点主要由于级配的空隙率大,造成耐久性可能欠缺一点。
传统密级配沥青混凝土 开级配沥青混凝土
2、OGFC配合比设计
2.1材料的选择
OGFC混合料较一般的沥青混合料需要用更多的粗集料,集料的品质、形状及级配对开级配沥青磨耗层的耐久性影响很大,为提高其孔隙率,同时为了提高其耐久性,精选材料,合理设计就成为关键。
①粗集料:OGFC沥青混合料所选用粗集料均需均质、洁净、坚硬、表面粗糙,避免还有过多的针片状颗粒、泥块、有机物等有害物,不宜选用筛选砾石和矿渣,粗集料必须由具有生产许可证的采石场生产或施工单位自行加工;
②细集料:OGFC沥青混合料选用细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质。可选机制砂、人工砂、石屑。天然砂的级配比较难控制,采用前需充分调查;
③矿粉:OGFC沥青混合料所选用矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细等到的矿粉,其中的泥土杂质应除尽,矿粉应干燥、洁净,能自由的从矿粉仓流出;
④纤维稳定剂:OGFC沥青混合料所选用纤维宜选用木质素纤维、矿物纤维等,石棉纤维不宜使用;
⑤抗剥落剂:OGFC沥青混合料所选用抗剥落剂一般选用消石灰;
⑥沥青:OGFC沥青混合料宜采用高粘度改性沥青。
2.2级配的选择
为确保开级配排水式沥青磨耗层目标空隙率的配合比,所采用的级配如下表所示:
级配类型 |
通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%) |
|||||||||||
19 |
16 |
13.2 |
9.5 |
4.75 |
2.36 |
1.18 |
0.6 |
0.3 |
0.15 |
0.075 |
||
中粒式 |
OGFC-16 |
100 |
90-100 |
70-90 |
45-70 |
12-30 |
10-22 |
6-18 |
4-15 |
3-12 |
3-8 |
2-6 |
OGFC-13 |
|
100 |
90-100 |
60-80 |
12-30 |
10-22 |
6-18 |
4-15 |
3-12 |
3-8 |
2-6 |
|
细粒式 |
OGFC-10 |
|
|
100 |
90-100 |
50-70 |
10-22 |
6-18 |
4-15 |
3-12 |
3-8 |
2-6 |
2.3确定沥青用量
根据上表级配范围作为工程设计级配范围,在级配范围内试配3组不同2.36mm通过率的矿料级配作为初选级配。根据每一组级配计算集料的表面积,再通过集料的总表面积计算初试沥青用量Pb。
A =(2+0.02a+0.04b+0.08c+0.14d+0.3e+0.6f+1.6g)/48.74
Pb = A*h (沥青膜厚度h一般为14μm)
A代表集料的总表面积
a、b、c、d、e、f、g分别代表4.75mm、2.36 mm、1.18 mm、0.6 mm、0.3 mm、0.15 mm、0.075 mm筛孔的通过率%。
制作马歇尔试件,双面击50次,用体积法测定试件的孔隙率,再绘制2.36mm通过率与孔隙率的关系曲线,根据期望的孔隙率确定混合料的矿料级配。再按上述方法计算初始沥青用量。
根据已确定好的矿料级配和沥青用量拌合沥青混合料进行马歇尔试验、析漏试验、肯特堡飞散试验、车辙试验,确定各指标是否符合技术要求,最后孔隙率与期望空隙率差值不宜不超过±1%,否则重新调整沥青用量进行试验直至符合要求。
2.4技术要求
马歇尔试件(mm) |
击实次数 |
空隙率(%) |
马歇尔 稳定度(kN) |
析漏损失(%) |
肯特堡飞散损失(%) |
动稳定度(次/mm) |
φ101.6mm*63.5mm |
两面击实50次 |
18-25 |
≥3.5 |
<0.3 |
<20 |
1500(一般交通路段)3000(重交通量路段) |
3、结论
开级配抗滑磨耗层(OGFC)沥青混合料由于设计空隙率高,不仅有效的降低路面积水引起的水雾、水溅以及炫光,而且提供了足够的表面粗糙度,提高其抗滑性能。其本身的耐久性问题需要根据当地环境条件、路面结构、配合比设计、原材料等角度联合解决,才能最大程度发挥其良好的路用性能。
参考文献:
1、JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》
2、JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》