潘京军

（广东冠粤路桥有限公司，广州 510000）

1 概述与性能特点

1.1 OGFC-13 概述

OGFC-13 中的“OGFC”（Open Graded Friction Course），译为大孔隙开级配排水式沥青磨耗层， 指的是使用大孔隙的沥青混合料铺筑路面，其可以迅速地排走降落在路面的雨水，且具备抗滑、抗车辙以及降低噪声等特点；“13”指的是矿物料级配中的最大粒径，OGFC-13 适用于城市道路及高速公路隧路面施工。

1.2 OGFC-13 的性能

1.2.1 安全性

OGFC-13 排水沥青路面结构是摩擦力形成及防滑的主要原因，其主要由骨料级配和混合料设计控制。 OGFC-13 混合料的开级配设计形成了相较密级配混合料更为明显的表面纹理。 其摩擦系数大、颗粒间空隙连通，降落至路表的雨水能够及时被排干，行车产生的路表水膜及水雾较少，能从缩短刹车距离和提高能见度两方面来提高行车安全性， 从而减少雨天交通事故的发生。 排水沥青路面与普通路面相比，能够减少追尾、撞车、刮擦等事故的发生，安全性提高了33%以上[1]。

1.2.2 降噪性

因为排水沥青路面宏观结构特点为颗粒均匀而级配较粗，这种结构的路面发生漫反射效应，不但明显地降低了行车噪声，改善行车噪声对环境的污染，路面面层内部的空隙大部分也互相连通，同时空气压缩爆破产生的噪声也大大降低。 有报告表明， 在高速行车条件下，OGFC-13 面层与标准密级配热拌沥青混合料（HMA）面层相比，行车噪声降低约3～5 dB，相当于降低了50%的噪声压力。 在OGFC-13 混合料中，集料尺寸是噪声降低的一个原因。 有关安全、噪声和耐用道路的研究表明，含较小粒径骨料的OGFC-13 混合料在降低噪声方面表现得更好。

1.2.3 耐久性

尽管OGFC-13 具有诸多优点，但其耐久性一直是限制其广泛应用的问题。 开级配沥青混合料的结构强度由粗集料相互嵌挤提供，高温条件下车辙相对较小，路面变形减小，耐久性相对提高。 在充分考虑到排水性的前提下，空隙率越小的混合料，耐久性越高[2]。OGFC-13 混合料连通空隙有助于地表水快速排出，但空气更易进入路面结构内，会加速混合料老化过程；且随着时间的增长，路面空隙堵塞致使排水和降噪功能有效性降低是其存在的另一个问题， 定期维护能有效地减少堵塞，但实际运营维护情况并不十分理想。

1.2.4 抗滑性

OGFC-13 排水沥青路面抗滑性能好，且具有良好的抗车辙能力，可有效提高行车的舒适度。 当雨水落到路面时，也不会在路面长时间停留，立即从沥青面层的空隙中下渗，到达面层底部的不透水下封层时，沿着下封层横坡向两侧流出，流入道路两侧的排水沟内，即使是雨天，道路也不会变滑。

1.2.5 降温性

车辙是沥青路面的主要破坏形式之一，夏季来临时，随着气温的不断升高，沥青路面的稳定性就会下降，抵抗变形能力也逐渐下降，加剧了车辙产生的概率。 可见，降低沥青路面温度可有效减少路面车辙问题。 OGFC-13 排水沥青具有可以降低路面温度的功能，且比普通的密集配沥青温度高出6～8 ℃，这是因为地表风可以通过OGFC-13 排水沥青路面空隙将面层中的热量冲散。

2 配合比设计与性能研究

混合物设计主要通过如下4 个步骤：（1）选择合适的材料；（2）选择合适的级配；（3）确定最佳油石比；（4）性能测试。

2.1 原材料

1）集料。（1）粗集料：粗集料采用自主生产加工的9.5～16.0 mm或者4.75～9.5 mm 的长岩碎石， 因为粗集料占矿料含量的80%，石料之间形成的相互嵌挤结构具有良好的抗压能力，很大程度上可以保证路面的空隙率和抗车辙性能，所以，尽量选择满足规范标准的石料，如抗滑性能优越的玄武岩、砂岩、砾岩等，本试验采用重庆某石料厂生产的玄武岩碎石。 （2）细集料：规范指明天然砂石不宜使用，本试验选择了性能良好的机制砂。

2）填料。 消石灰具有良好的抗剥落效果，为了提高排水路面的水稳定性可以使用消石灰。

3）纤维。 纤维种类繁多，添加4%的聚酯纤维能够显著改善TPS 改性OGFC-13 混合料的抗裂性[3]，本试验选用聚酯纤维。

4）沥青。沥青采用SBS（1-C）改性沥青。根据试验规程，先对沥青的三大技术指标——针入度、延度、软化点进行测定，其测定结果如表1 所示。

表1 沥青三大指标试验结果

2.2 空隙率及级配

在确保耐久性、抗滑性等性能要求的前提下，为充分发挥沥青路面的排水功能， 以空隙率和连通空隙率为控制指标进行配合比设计。

用真空密封法和体积法两种方法综合测定空隙率， 再根据经验公式计算空隙率，本试验采用20%的目标空隙率，根据马歇尔试验，空隙率实测值为19.4%。 3 种级配各档料比例如表2 所示。

表2 3 种级配各档料比例

2.3 沥青用量的确定

2.3.1 析漏试验

把沥青含量作为控制变量做3 组对比试验：把1 000 g 的混合料倒入洁净的烧杯中，搅拌均匀，注意分别称量倒入前后的质量；把烧杯放入恒温箱中1 h，烘箱温度控制在170 ℃左右；将烧杯中的混合料倒出，称量黏附在烧杯上的残留沥青的质量，析漏损失率Δm的计算公式如下：

式中，m2为烧杯上剩余沥青砂浆的质量；m1为烧杯与排水沥青混合料总质量；m0为烧杯质量。

2.3.2 飞散试验

在20 ℃的温度条件下，把排水沥青混合料倒入不加钢球的洛杉矶试验机中， 开动机器滚动300 转后停机， 将试件取出，并称取剩余质量，飞散损失率Δs的计算公式如下：

式中，m3为试件原质量；m4为试验后试件质量。

2.3.3 初始油石比的确定

依据油石比与矿料表面积的关系推算， 本试验将油石比暂设为4.8%。

2.3.4 油石比的确定

采用不同油石比进行谢伦堡析漏试验和肯塔堡飞散试验，试验数据结果如表3 所示。

表3 损失率与油石比的关系

根据马歇试验结果测定， 并结合肯塔堡飞散试验综合确定得到4.8%为最佳油石比。

2.4 性能检验

为了保证排水沥青路面的性能， 进行混合料的力学稳定性评价，以检验配合比是否满足要求。 分别用动稳定度评价混合料的高温稳定性， 残留稳定度和冻融劈裂强度评价水稳定性。 试验结果如表4 所示。

表4 试验结果

试验数据均大于规范要求，抗车辙性能与水稳定性能良好。

3 储存、运输及施工要点

1）生产。 OGFC-13 排水沥青的生产与施工实践与标准密级配热拌沥青混合料（HMA）类似。 沥青的储存和沥青混合料的拌和也与一般HMA 混合料类似，然而与HMA 混合料相比拌和时间略长， 以确保纤维均匀分散在混合料中。 OGFC-13沥青混合料宜随拌随用。

2）运输。 在运输OGFC-13 排水沥青的过程中，应重点关注其温度，因为其与典型HMA 相比，沥青混合料的温度下降更快。 所以，沥青混合料从拌和站出料至抵达摊铺现场时间需在3 h 以内，运到摊铺现场后应由专人凭运料单收料，并随即检查其温度和外观质量。

3）施工。 OGFC-13 排水沥青路面对于压实操作的要求更高。 因此，压实需要在卸料后立刻进行，且严禁使用振动压路机，以免骨料开裂。同时，铺筑OGFC-13 时应注意清理路面边缘，因为散落未压实的骨料会堵塞靠近路边的空隙，最终影响路面的排水功能。

4 结语

理论分析了OGFC-13 排水沥青路面性能特点，通过室内试验测定沥青三大技术指标， 并进行配合比设计和混合料性能测试，可以得到以下结论。

1）排水沥青路面因其多孔构造，相较普通密级配沥青路面，具有更好的行车舒适性和安全性，且具有防滑、降噪等功能特点。

2）通过控制2.36 mm 筛孔通过率，同时以空隙率和连通空隙率作为控制指标，确定目标配合比，性能检测证实空隙率能满足规范要求，高温稳定性和水稳定性均较好。

3）总结了OGFC-13 排水沥青的生产与施工要点。为保证其性能与功能， 生产拌和时间适当延长可确保纤维均匀分散在混合料中；限制储存和运输时间，且于卸料后立刻进行压实施工。

4）OGFC-13 排水沥青空隙率较大，受雨水、光线照射等气候因素影响更大，在这些因素的作用下，OGFC-13 排水沥青容易发生剥落、松散问题，造成路面出现坑槽等病害。 同时，OGFC-13 排水沥青的大空隙率更容易使尘土堵塞孔隙，使路面的透水能力下降，因此，还需要做好对路面的养护，使OGFC-13 排水沥青路面得到迅速的推广和应用。