OGFC透水性沥青路面的应用

摘要：透水沥青混合料OGFC是开级配大空隙率沥青混合料,具有良好的透水和降低噪声的功能。本文介绍了国内外研究现状，全面分析了OGFC路面的功能与作用的机理,分析了透水性、抗滑性、降噪性和降温性等功能和特点。并就OGFC配合比设计和原材料选择提出建议。

关键字：OGFC ; 透水性沥青路面；混合料性能

透水性沥青混合料起源于欧洲。1960年德国首次建设此种材料的路面，称为Porous Asphalt，即大孔隙或排水型路面；在英国称为Pervious Macadam，即大空隙沥青碎石。在美国，透水性沥青混合料一般用作路面的磨耗层，称为Open Graded Asphalt Friction Course，简称为OGFC，即开级配沥青磨耗层。从70年代末以来，透水性沥青混合料在国外高等级公路上得到了较多应用。例如，比利时于1979年开始铺筑了2700m2的透水性沥青路面；法国在收税高速公路上10%的表面层养护也使用了多孔隙沥青混凝土。自1990年起，因为多孔隙沥青混合料的堵塞问题和冬季养护问题，法国这种沥青混合料用量减少，在市区道路上不再使用。意大利高速公路上已大量使用多孔隙沥青混合料，以减少交通噪声、改善雨天抗滑性能和消除溅水的危害。到90年代初，在意大利已铺筑了1.2×106m2的多孔透水性沥青面层。荷兰公共工程部决定在交通量35000辆/天以上的所有道路上及要求低噪声的道路上，特别在高速公路上尽可能使用排水沥青面层。

日本从80年代后期开始这方面的试验研究。虽然起步较晚，但发展较快，目前已形成较为完善的透水性沥青混合料设计方法，应该说日本是研究和应用透水性沥青路面最成功的国家。为了研究排水路面技术方面的课题，日本建设省委托土木研究所进行室内试验，并让各地建设局做了试验路，最终由日本道路协会指定并发行排水路面技术指南。为了评价透水性沥青路面的耐久性，日本对车辙、平整度、开裂率等一般的路面性能也进行了跟踪调查。跟踪调查表明，随着时间推移，透水性沥青路面与普通沥青路面的车辙变化量几乎相同。可见，透水性沥青路面面层与普通沥青路面面层具有同等程度的耐久性。此外，由于还没有确立与路面使用性能相对应的混合料强度的试验方法，所以趋向于尽量多使用沥青，用以确保路面强度。因此，在现行的透水性混合料的配合比设计中，最佳沥青用量=最大沥青用量，而最大沥青用量通过析漏试验确定。

我国到目前为止还未对透水性沥青路面进行全面系统的研究，只在个别工程实践中有过尝试。北京交通部公路科学研究所曾在二级公路上作过试验段，使用半个月，空隙已被泥土填满，根本就不能排水了；厦门市自2006年开始将排水沥青路面用于城市道路的铺装。集美大道(锦园―兑山段) 、仙岳路西段及疏港高架桥等项目先后采用排水沥青路面,均取得了良好的使用效果。杭州市“一纵三横”整治工程、广东广清高速公路、陕西勉宁高速公路、上海浦东新区五洲大道等工程中也使用了排水沥青路面。这些试验段的铺设，经过近几年的检验，得到社会一致好评。

1、透水沥青路面OGFC的特性

透水沥青路面是路面内部排水的重要措施之一。这种路面结构的特点：

1) 透水性。OGFC 的空隙率> 18%, 雨水可以透过面表, 通过排水设施迅速排出路表, 减少路面积水, 加强轮胎与路面的接触; 同时消除行车溅起的水雾, 改善能见度, 提高路面行车安全性。

2) 抗滑性。OGFC 空隙率较大, 使得路面具有粗糙的宏观纹理, 从而提高摩擦性能, 使汽车在高速行驶时有较高的抗滑能力。

3) 降噪性。有关路面噪声和路面摩擦性能关系的研究表明, 对于普通沥青混合料路面, 轻型到重型车辆的最高噪声是纹理深度的函数, 也是制动力系数变化百分率对数的函数。这就是说一般的道路面层难以具有高度的抗滑性能的同时不产生高噪声。

OGFC 的面层具有大量互相连通的空隙, 轮胎与路面接触时表面花纹槽的空气通过空隙传播, 声能转化为热能被不断削弱, 减小了空气压缩爆破产生的噪声。另外, OGFC 的表面宏观构造产生漫反射效应, 也可以显著降低行车噪声, 同时OGFC 还可以吸收相当部分的车辆发动机噪声。根据比利时的经验公式估计, 降低噪声程度与空隙率、路面厚度的关系为:

dL=0.005T•V ( 1)

式中: dL 为降低噪声值, dB; T为透水沥青路面的厚度, mm; V 为路面空隙率, %。与普通密级配沥青路面或水泥混凝土路面相比,OGFC 在干燥条件下, 可降低噪声3 ~ 4 dB; 潮湿条件下, 可降低噪声7 ~ 8 dB。

4) 降温性。车辙是沥青路面主要破坏形式之一。气温升高, 沥青路面的高温稳定性下降, 抵抗变形能力变小, 加剧车辙的产生, 因此降低路面温度可以减小路面的车辙。研究表明, OGFC 具有降低路面温度的功能。其路面中面层的降温值比普通密级配沥青路面或SMA路面高6 ~ 8℃。这是因为地表风可以通过OGFC 的空隙将中面层的热量带走, 所以可以降低中面层的温度。

常见的排水沥青路面结构如图所示。当雨水落到排水路面时，不在路面长时间停留即从沥青面层空隙迅速下渗，至面层底部的不透水下封层时，沿下封层的横坡向两侧排出，流入道路两侧的排水沟。

2、透水沥青混合料性能研究

透水沥青混合料性能主要包括强度特性、低温性能、高温稳定性、水稳定性和抗剥离性、透水性以及抗滑性能等。

通过对透水沥青混合料进行一系列的性能试验，发现大孔隙的透水性沥青混合料抗滑性及渗水性指标均较好；而抗压强度，劈裂强度等强度则要远远低于密级配沥青混合料。与常温性能相比，透水性沥青混合料的低温性能有较大的提高，虽然仍低于密级配沥青混合料，但相差并不大。对于水稳定性，沥青的性质影响非常显著，高粘沥青拌合的混合料具备很好的水稳定性及抗剥落性能，而普通改性沥青拌合的混合料在水的长时间作用下则很容易剥落。车辙试验是反映沥青混合料高温稳定性及抗变形能力的重要试验，对于大孔隙透水性沥青混合料这一指标尤为重要。沥青性质及空隙率均对其有很大影响。因此在透水性沥青混合料设计时应选择合适的沥青和合理的级配。总结如下：

（1）大孔隙的透水性沥青混合料抗滑性，低温抗裂性，水稳定性及渗水性指标均较好；而抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度等力学指标与密级配沥青混合料相比则较差。

（2）透水性沥青混合料的高温稳定性受集料的级配组成及沥青性质影响很大。为了保证透水性沥青混合料良好的抗车辙变形能力，必须合理选择沥青材料和集料级配。

（3）沥青性质会对透水性沥青混合料的性能产生显著影响。沥青粘度越高，混合料的性能越好。60℃粘度及软化点作是控制透水性沥青混合料沥青性能的关键指标。

3、结语

虽然透水沥青路面具有诸多优秀的路用性能,但和其他路面结构相比,并不是具有更新换代意义的完美形式,主要表现在:由于透水沥青混合料的孔隙率较大,其受水分侵蚀和光线照射等气候因素的影响更大,在这些因素作用下,混合料就更容易发生剥落、松散,造成路面坑槽等病害;混合料的大孔隙率更易使尘土等堵塞孔隙,从而使路面的透水性能降低。因而进一步地改良沥青混合料性能以及在使用过程中做好必要的养护措施，才能使透水性沥青路面得到广泛应用.