ogfc排水沥青配合比设计

OGFC排水沥青配合比设计龚美霞[摘要]OGFC排水沥青混合料系开级配混合料，具有较高的空隙率和良好的排水降噪功能。结合实际工程，从沥青混合料配合比设计及验证、现场摊铺和碾压等方面介绍OGFC排水沥青路面在城市道路中的应用[关键词]OGFC排水沥青路面城市道路配合比设计一、引言随着经济的快速发展，我国城市道路发展迅速。路面抗滑能力一直是城市道路存在的问题，尤其是雨天，路面降水来不及排除而在轮胎与路面之间形成一层水膜，减小了摩擦系数，容易造成滑溜而出现交通事故。如何改善沥青路面抗滑性能，我国在上个世纪六十年代对沥青路面抗滑性能开始进行探索，“七五”期间对抗滑表层重点进行研究，在参考国外研究成果的基础上，提出了AK抗滑表层、多碎石沥青混凝土SAC、沥青玛蹄脂碎石SMA、大空隙开级配沥青磨耗层OGFC等抗滑路面级配类型。2004年9月出版的《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）提到了OGFC，说明这种路面已经引起我国重视。本文依托武汉大道高架桥工程对OGFC排水沥青配合比设计及施工工艺进行总结。二、依托工程情况武汉大道（长江二桥～岳家嘴立交）断面在1993年由原7m宽沥青路面扩建而形成，中间4m宽轻轨用地，两侧各11米宽的机动车道结构和6米宽的非机动车道结构，现将它改造成5cm厚的多孔质三、OGFC配合比设计配合比设计围绕目标空隙率进行，确定混合料矿料级配和最佳沥青用量。传统马歇尔方法不能直接用于OGFC配合比设计，而其它方法如GTM设计方法、Superpave设计方法在国内尚处于消化研究阶段。1、材料选择1.1粗骨料OGFC混合料粗集料达到80%左右，由粗集料形成骨架成骨架空隙结构，所以，粗骨料的性能好坏是关系到混合料性能好坏的关键，其性质、形状及级配对OGFC混合料的性能有着重要的影响。对粗集料的选择首先要考虑集料的岩性，岩石是酸性还是碱性，所生产的集料与沥青的粘附性有很大的不同，工程上根据石料化学成分中的二氧化硅的含量来划分岩性，二氧化硅含量大于65%的为酸性石料，小于52%的为碱性石料。当碱性石料与沥青接触时，会发生化学吸附反应，在沥青与矿料接触面上形成新的化合物，对于保持混合料的水稳性有利。而酸性石料与沥青的粘附性差，遇水易剥落。石料的颗粒形状对混合料的性能关系密切，压制成的碎石形状近似立方体，表面粗糙、棱角分明为最佳集料，对针片状颗粒含量应控制在一定范围。OGFC路面粗集料技术要求项目单位技术指标试验规范石料压碎值%≤20T0316-2000洛杉矶磨耗损失%≤20T0317-2000视密度t/m3≥2.5T0304-2000吸水率%≤2.0T0304-2000对沥青粘附性5级T0616-1993坚固性%≤12T0314-2000细长扁平颗粒含量%≤10T0312-2000软石含量%≤5T0320-2000石料磨光值BPN≥42T0321-1994石料冲击值%≤28T0322-20001.2细集料细骨料在OGFC排水沥青混合料中只占很小的比例，然而细集料对混合料的性能影响较大。在欧美，细集料一般采用质地坚硬的轧制砂代替天然砂，其理由是，天然砂与沥青的粘附性较差，而且砂的颗粒基本上是球形颗粒，对高温抗车辙能力不利，根据有关研究可知，天然砂掺量每增加1%，沥青混合料的动稳定度降低4%。而轧制砂是破碎得到的，表面特别粗糙，对提高马歇尔稳定度及动稳定度效果明显。细集料应干净、坚硬、干燥、无风化，有适当的级配，并与改性沥青有良好的粘附性。OGFC路面细集料的技术要求如下表：OGFC路面细集料技术要求项目单位技术指标试验规范含泥量%≤1T0333-2000坚固性%≤12T0340-1994视密度t/m3≥2.5T0328-2000砂当量%≥60T0334-19941.3沥青沥青混凝土是由沥青胶结料与矿料组成的路面材料，胶结料的性能对混合料影响很大。OGFC路面由于混合料粗颗粒过多，细颗粒太少，虽然能形成骨架，但颗粒之间不能够形成强有力的嵌锁作用，混合料的强度受结合料的粘结影响很大，所以要求沥青具有很高的粘性，以确保沥青混合料的稳定性。OGFC混合料所用沥青应该具有以下特点：1、沥青粘性好，具有高粘韧性，高韧性。2、优良的抗老化性能。3、与集料的强粘附性。铺筑OGFC路面，采用普通沥青很难满足上述要求，国内外的实践经验表明，要得到性能良好的结合料，最好采用改性沥青。高黏度改性沥青的技术要求试验项目单位技术要求针入度（25℃，100g，5s）0.1mm≥40软化点（TR＆B）℃≥85延度（15℃）cm≥90闪点℃≥260薄膜加热试验质量损失率%≤0.05薄膜加热针入度比%≥65*粘韧性（25℃）N·m≥20*韧性（25℃）N·m≥15*60℃粘度Pa·s≥100000注：*为区别于普通道路石油沥青质量要求的试验项目。2、OGFC混合料配合比设计OGFC混合料配合比设计主要围绕如何获得目标空隙率，同时保证一定的路用性能进行矿料级配选择和最佳沥青用量的确定。传统的马歇尔设计方法不能直接用于OGFC配合比设计。但由于OGFC配合比设计过程中，仅飞散试验涉及路用性能，不能很好反映混合料其它性能，所以还需要采用马歇尔试验检测其力学性能。OGFC混合料配合比设计可按照以下程序进行：选择目标空隙率、根据确定的级配范围初拟级配、按照马歇尔方法制备试件、选择空隙率达到目标要求的值的若干沥青用量、对混合料进行流淌试验、对成型的试件进行飞散试验、确定最佳沥青用量范围、根据混合料性能特征综合确定满足透水性、耐久性及强度要求的最佳沥青用量。OGFC混合料配合比设计流程如图：OGFC混合料配合比设计流程图原材料的选择2.36筛孔通过量在级配中值附近以3%左右初步确定三个级配沥青含量的初步确定试件制作矿料配合比的确定混合料流淌试验混合料飞散试验最佳沥青含量的确定试验室内配合比的确定空隙率的确认混合料的性能试验目标空隙率的设定NONO3、配合比设计实例3.1、试验依据3.1.1JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》3.1.2JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》3.1.3JTGE42-2005《公路工程集料试验规程》3.2、主要仪器设备烘箱、天平、针入度仪、延度仪、软化点仪、压力试验机、沥青混合料拌和机、标准击实仪、标准马歇尔试验机3.3原材料性能检测3.3.1沥青物理性能检测结果检测项目规定值检测结果针入度、25℃、100g、5S(0.1mm)〉4056．4延度5cm/min不小于（cm）25℃//15℃〉5096软化点（环球法）℃〉8089．1相对密度（25℃）实测记录1．037闪点（开口式）不小于（℃）//含腊量（蒸馏法）不大于（%）//薄膜加热试验163℃，5h实测记录/结论经测试，该沥青以上所检指标均符合TJGF40-2004标准中高粘度改性沥青的技术要求3.3.2砂石材料检测结果序号集料规格（mm）颗粒级配通过下列筛孔（直径mm）的质量百分比（%）37．531．526．5191613．29．54．752．361．180．60．30．150．07516-15----10094．758．76．63．92．71．91．41．10．720-6------10084．359．035．728．618．313．59．23水泥-----------10096．489．9序号集料规格（mm）吸水率%含泥量%毛体积相对密度表观相对密度针片状颗粒含量%磨光值PSV%冲击值%压碎值%16-150．50．72．7112．7487．445/16．920-6———2．7253水泥———3．0103.3.3沥青与矿料粘附性检测结果试验后石料表面沥青剥落情况综合判定粘附性等级沥青膜完全保存，剥离面积百分率接近于05级结论：经测试，该批石料适用于拌制沥青混合料3.4设计结果3.4.1矿料组成设计结果矿料（mm）配合比例%颗粒级配通过下列筛孔（直径mm）的质量百分比（%）37．531．526．5191613．29．54．752．361．180．60．30．150．0756-1586----8681．450．55．73．42．31．61．20．90．60-611----1111119．36．53．93．12．01．51．0水泥3----3．03．03．03．03．03．03．03．02．92．7混合料100----10095．464．518．012．99．27．76．25．34．33.5沥青混合料检测结果3.5.1矿料级配级配性质37．531．526．5191613．29．54．752．361．180．60．30．150．075沥青用量%级配范围----10090-10060-8012-3010-226-184-153-123-82-6/拌和级配----10095．464．51812．99．27．76．25．34．34．723.5.2马歇尔检测结果检测指标稳定度KN流值1/100mm空隙率%矿料间隙率%饱和度%毛体积相对密度残留稳定度%检测结果4．9833．420．329．531．12．01485．93.5.3配合比设计结果材料规格6-15mm0-6mm水泥//沥青用量（%）比例86113//4．72