浅析OGFC开级配排水路面及其运用前景.pdf

6 2 道路交通 城 市道桥 与防洪 2 0 1 2 年 5 月第 5 期 浅析 OGF C开级配排水路面及其运用前景 冯韬 ( 中铁 大桥勘测 设计 院集 团有 限公 司 ， 湖北武 汉 4 3 0 0 5 0) 摘 要 ： O G F C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 。该 文首先通 过对 O G F C开级 配排水 路 面材 料技 术要求 和 O G F C开级 配排水 路面配 比设计 研究 ， 对 O G F C开级 配排水 路面 使用性能 进行 分析 ， 结 合 O GF C开 级配排 水路 面使用 过程 中存在 的一些 问题 ， 对 O G F C开级配 排水路 面 的运用前景 进行综 合评 价 。 关键 词 ： 排 水路 面 ； 开 级配磨 耗层 ( O GF C ) ； 运 用前景 中 图分类 号 ： U 4 1 6 2 1 7 文献标识 码 ： B 文章编 号 ： 1 ( ) 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 2 ) 0 5 一 ( ) o 6 2 0 2 0 引言 开级配抗 滑磨 耗层 ( O G F C ) 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 1 8 ， 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 1 0 ，所 以 O G F C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 。 O G F C开级配排水路面最早使用于 欧美 国家 的大孑 L 隙嵌挤骨架 密实型路面功能层 ， 近些年来 O G F C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 O G F C开级配排水 路 面使用性能 的综合分析 ，探讨 O G F C开级配排 水路面的运用前景。 1 OGF C 开级配排水路 面使用性 能分析 1 1 OGF C开级配排水路面材料技术要求 OG F C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 。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 2 1 0 作者简介 ： 冯 韬 ( 1 9 7 9一) ， 男 ， 湖北 人 ， 硕 士， 工程师 ， 从事 公 路 与 道路工 程设 计工作 。 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T 。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 O G F C开级 配排水路 面 影 响较大 ，是 O G F C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 O G F C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 O G F C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 O G F C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 O G F C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 O G F C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 2 0 0咖 ， 抗拉强度不小 于 k N m， 熔点 2 3 0 o C。 O G F C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 OGF C开级配排水路面配比设计研究 进行 O G F C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 3 6 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 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2 年 5 月第 5 期 城 市道桥 与防洪 道路交通 6 3 表 1 矿料级 配范围一 览表 l 6 1 0 0 9 0 1 0 0 7 5 9 0 5 0 7 5 1 2 3 5 1 0 2 l 6 1 7 4 1 4 3 l 1 3 7 2 5 中粒式 1 3 细粒式 l 0 1 o 0 9 0 l 0 0 6 0 7 5 1 2 3 5 1 0 2l 6 1 7 4 1 4 3 1 l 3 7 2 5 1 0 0 9 0 l 0 0 5 0 7 5 1 0 2 1 6 1 7 4 1 4 3 n 3 7 2 5 表示 。计算公式分别为式 ( 1 ) 和式 ( 2 ) 。 A=f 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 ) P b = h A= h ( 2 + 0 0 2 a + 0 0 4 b + 0 0 8 c + 0 1 4 d + 0 3 e + O 6 f + 1 6 g ) 4 8 7 4 ( 2 ) 其 中 ， A代表集 料总表 面积 ， m。 ； a g分别代表 4 7 5 mm、 23 6 mm 、 1 1 8 mm、 0 6 mm、 0- 3 mm、0 1 5 mm、 0 0 7 5 mm各筛孑 L 的通过百分率 ， 。 接下来制作马歇尔试件， 击实次数为双面 5 0次， 对测试试件的空隙率进行测试并且绘制 2 3 6 mm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 OGF C开级配排水路面使用 中存在的问 题及运 用前景 2 1 OGF C开级配排水路面使用中存在的问题 虽然 O G F C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 O G F C开级配排水路面并不是一个完 美的路面 ，在 O G F C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 O G F C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 O G F C开级配排水路面水毁损害现象 。 ( 1 ) O G F C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 O G F C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 ， O G F C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 6 0 。此外， 在 O G F C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 O G F C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 O G F C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 O G F C开级 配排水路面的水毁损害现象 ， 导致 O G F C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 O G F C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 一 5 0 #沥青和 L H一 2 0混合料 ， 满足 O G F C开 级配排水路面的要求。造成 O G F C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 O G F C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 OGF C开级配排水路面的运用前景 O G F C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 O G F C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 O G F C开级配排水路面的水毁损害现象 ， 导 致 O G F C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 O G F C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 O G F C开级配排水路面的材料选取 要严格控制 ， 另一方面要对 O G F C开级配排水路面 的施工工艺进行进一步研究 ， 以减小 O G F C开级配 排水路面的铺设费用 。 ( 下转 第 6 6页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 6 道路交通 城 市道桥 与防洪 2 0 1 2 年 5 月第 5 期 小异 ，排水设计尤其没有得到重视 ，长期 以来很 少在缝水和排水设施上下功夫 。 c 配合 比设计 不周 ， 基层和 沥青混 合料 的配 合 比设计不 当，混合料的级配不合理 ，基层级配 过于致密 ，沥青混合料孔 隙率过大 ，沥青用量过 大或是过小 ，再加上沥青混合料配合 比设计体积 指标计算的随意性，设计孔隙率与实际的空隙率 不吻合 ， 一些路段要 么出现泛油 ， 要 么渗水严重 。 d 施工原因， 除了少数仍然存在的偷工减料 的情 况外 ，普遍 的问题是压实不好 。在相当长的 一 段 时间内 ，片面地追求平整度 、担心构造深度 而严 重影 响碾压 。而沥青路面层 问施工污染 和施 工离 析成 为 目前最 突 出的问题 。施 工质 量 的失 控 ， 施工 时没有按路面结构设计厚度实施 。 使用寿命与设计寿命两个概念 ，只要维修养 护及 时 ， 沥青路面是可以长期使用下去的。 3 2主要病害 3 - 2 1车辙 造 成 原 因 ： 气温 ； 沥青 混凝 土 的矿料 级配过 细 ，沥青用量过多 ；荷载 ；纵坡状况及车速引起 的 。 高温季节连续 的高温通行重载交通造成车辙 的最直接的原 因 ，混合料在有水 的情况下 ，车辙 变形可能会更严重 。 3 2 2 坑 洞 ( 1 ) 自上而下 的表面层水损坏 ， 在降雨过程中 ， 雨水首先渗入并滞 留在表面层沥青混凝土 的孑 L 隙 中，当下层的沥青混合料密水 性好 ，且沥青层厚 较大 ，往下渗透相对 比较 困难 ，在大量行车作用 下 ，反复产生动水压力逐渐使 沥青从集料表面剥 离 ， 局部沥青混凝 土变成松散 ， 集料被 车轮甩 出 ， 产生坑洞 。 ( 2 ) 表面水透过沥青 面层停 留在基层上 ， 在行 车荷载反复作用下 动水 冲刷基层 ，水使沥青面层 与基层脱开 ，在沥青 面层不太厚的情况下 ，特别 是较薄 的情况下 ，水被行车荷载压挤通过 面层 的 孑 L 隙唧到表面 ，沥青面层先是产生 网裂 ，接着就 可能产生坑洞。 造成原 因 ： 孑 L 隙率大 ， 达 8 l 5 时沥青混 凝土易破坏 、 离析 ， 易造成大孔 隙 ； 表层 与 中层之 间有严重的层间污染 。 3 3现 状 分 析 ( 1 ) 现 状 B R T交 通流量很 大 ， 且行 车荷 载较 大 ( 公交 车辆 ) ， 站台段 ， 车辆停车 、 启动频繁 ， 从 而 造成很大的剪切力 ， 并且作用范围基本在 B R T车辆 停靠屏蔽 门的位置 ， 因此造成很大 的剪切破坏 。 ( 2 ) 现场施工压实度不够 ， 造成孑 L 隙率大。 ( 3 ) 刚过去一段时 问为 雨季 ， 下雨频繁 ， 路 面 潮湿 的时间较长 ，水停 留在路表 即通过孔隙透过 沥青面层 ，停 留在基层表面 ，在车辆荷载反复作 用下 ， 毛细动水压力较大 ， 易使沥青剥落 ， 沥青 剥 落后 ， 行车车辆带走骨料 ， 造成坑洞。 从现场的情况也 印证 了这一现象 ，西段较东 段交通量大站台停靠车辆多 ， 病害也较严重。 4 结语 ( 1 ) 控 制好施工质量 ， 确 保混合料 的配合 比 、 压实度等 。 ( 2 ) 设计时针对地域特色 ， 考虑适宜的路面结 构形式和材料特性。 ( 3 ) 在雨季 和高温季节 ， 要做好 预养 护 ， 延长 沥青路面 的使用寿命 、 维持道路服务水平 。 ( 4 ) 针对 B R T站台段公交车辆的停靠特点 车辆定点停车 、启动频 繁 ，可 以考虑在站台段修 筑水泥混凝土路面，特别是钢筋混凝土路面 ， 增 强路面结构强度和使用寿命 ，减少维修次数 ， 确 保 B R T正常营运。 参考 文献 1 陈磊 快 速公 交 ( B R T) 在我 国大城 市的应 用研究 西安 建 筑 科技 大学学 报 ， 2 0 0 6， ( 6 ) 2 沙庆林 高速 公路 沥青路 面早期 损坏 与对策 长沙理 丁大 学 学报 ： 自然 科学版 ， 2 0 0 6， ( 3 ) 3 孙鸿伟 ， 李 宇伶方 ， 贺炜 浅谈 沥青 路面 常见病 害及其 防治 方 法 山西 建筑 ， 2 0 0 7 ， ( 1 0 ) 十 +一 +* +一 十” 十一 + +- +” +- + - +- +- +- +* +- +- +- 十一 +” +一 +一 十 ( 上接 第 6 3页) 3 结语 总之 ， O G F C开级配 排水路 面在一些地 区有 明 显 的使用优势 ， 具有很好 的运用前景。但是为了完 善 OG F C开级配排水路面 的使用 ，还需要结合 当 地 的实际情况作进一步研究 。 -+ - +- +- +一 +- +- +w +一 +一 +一 +” +“ +- +一 +一 + 参 考文献 【 1 李 丽明， 韩 均， 钟 宁 沥青 稳定碎 石基层 水稳 定性试 验研 究 J 1 重 庆交 通学 院学报 ， 2 o 0 6 ， 2 5 ( 增刊 ) ： 6 4 6 7 f 2 】 梁锡 三， 刘涛， 任 永利 AK 一 1 6 A型 沥青混合料级 配范 围中的水损 害危 险区 A 改 性沥青应 用技术论 坛论 文集 c 北 京： 交 通部 专 家委员会， 2 0 o 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m