OGFC 混合料的再認識

陳士忠 隋成文 倪遠寶

(1.朝陽市公路管理處，遼寧朝陽 122000;2.中鐵九局集團有限公司，遼寧沈陽 110000;3.大連理工大學，遼寧大連 116024)

1 OGFC概述

OGFC的全稱為Open-Graded Friction Course，即開級配瀝青磨耗層，指大空隙、能迅速排水，具有防滑、抗車轍的瀝青路面結構層。最先是1950年在美國西部使用的混合料封層，后來發展成為大空隙的嵌擠型骨架空隙結構。一般鋪設厚度約為1.5 cm～2.5 cm，作為功能層使用。歐洲從20世紀70年代開始研究在原有路面上使用能提高行車安全性及舒適性的開級配磨耗層。這種面層使用高百分比粗粒料，空隙率高達20%～25%，能使水迅速排出，故被稱為排水性瀝青路面(Drainage asphalt)或多孔隙瀝青混合料(Porous Asphalt，簡稱PA)，日本從1980年前后組團赴德國考察后，積極進行排水性瀝青混合料新技術的開發。日本則稱之為排水性鋪面，一般鋪設厚度約為4 cm～5 cm，作為結構層使用。國內對OGFC瀝青路面的研究起步較晚，在20世紀90年代初期開始進行了試驗路鋪筑。OGFC在我國首先是在城市道路上應用，20世紀90年代后期才研究在公路行業的使用，先后鋪筑了試驗路，主要有渝鄰高速公路，陜西咸陽機場高速公路以及后來江蘇省常澄高速公路。OGFC的技術要求和混合料配合比的設計方法在2004年加入了我國發布的瀝青路面施工技術規范中。如今OGFC在日本使用最普遍，為了減少噪聲，日本政府鼓勵所有的高速公路表面層都加一層OGFC。由于我國高速公路現狀如重載、超載嚴重，OGFC的推廣使用一直較慢，僅在部分地區使用率較高［2］。

2 OGFC混合料特點

與AK和SMA相比，OGFC礦料級配由粗集料嵌集組成開級配，細集料和填料較少，礦料相互拔開，壓實后空隙率大于15%，是骨架空隙結構，主要通過粗集料之間的接觸來傳遞應力。由于是開空隙結構，混合料中主要由粗集料組成，細集料和填料較少，OGFC瀝青路面老化得更快，另外OGFC長時間使用后也有一定的松散的風險，因此應使用改性瀝青。國際工程實踐總結表明:為了避免OGFC的松散，必須具有較高的粘度、軟化點和較好的粘稠性。OGFC混合料瀝青用量不能太多，集料顆粒表面瀝青膜較薄，如瀝青質量不佳容易引起混合料在使用過程中發生飛散，國內外的應用經驗表明，橡膠瀝青、SBS改性瀝青、高粘瀝青等的使用都可以顯著的提高OGFC瀝青混合料的使用性能，延長其使用壽命。

由于OGFC混合料中主要由粗集料組成，細集料和填料較少，導致OGFC瀝青混合料的表面積比普通密級配混合料表面積小大概1倍左右，瀝青混合料中的接觸主要是粗集料與粗集料之間，集料的接觸面積小，接觸點的應力更高，對集料的要求更高，必須使用安全的、堅硬的破碎集料。在巖種選擇上，應考慮選擇玄武巖、安山巖、花崗巖等巖質堅硬的石料。OGFC在使用過程中受水的影響而產生剝落、掉粒，所以水穩定性至關重要。為了提高瀝青與集料的粘附性，增強浸水后的抗剝離能力，應對礦粉做嚴格要求。

OGFC的瀝青用量較高，為了防止施工時混合料中瀝青析漏，需要在混合料中加入穩定劑。纖維的種類很多，如木質素纖維、礦物纖維、玻璃纖維、有機纖維等。研究表明，木質素纖維吸油量最大、防析漏效果最好。木質素纖維中又以松散的絮狀纖維分散性、穩定性最佳。

3 OGFC路面主要性能

OGFC混合料中主要由粗集料組成，細集料和填料較少，與普通瀝青路面結構相比空隙率較大。OGFC空隙率在15%～18%左右，具有良好的透水性能，其下必須設置下封層，以避免對其以下結構層和路基產生不利的影響。由于OGFC不同于普通路面面層，其具有其他路面不具有的優點。

1)抗滑性能。OGFC空隙率大，主要由粗集料嵌集而成，所具有的宏觀構造與微觀構造對路面抗滑性能大有好處。在干燥路面或雨天路面條件下，都能顯著提高高速行駛下的抗滑阻力。

2)安全性能。由于OGFC空隙率大，雨水通過空隙通道透過OGFC層，在路面表層不會產生積水，雨天不會產生行車水花、水霧和眩光，減少雨天行車反光量，這有利于改善能見度，減少駕駛疲勞［5］。

3)排水功能。普通瀝青路面，空隙率較低，雨水主要通過路表面排向兩側，容易在路邊低洼處積水，導致雨水來不及排出路面范圍，同時殘留的雨水會在路表面形成一定厚度的水膜，形成的水膜會降低路面摩擦系數，影響路面安全行車。大空隙OGFC路面可以較好的解決路面排水問題。OGFC空隙率大，雨水可以快速通過空隙下滲并向路邊緣排出;另外，OGFC所具有較高空隙，可以用來儲存一部分來不及排走的雨水，因此可以有效的減少路表積水及水膜的產生，大大的提高了行車安全性。

4)抗車轍性能。OGFC路面結構為大空隙的嵌擠型骨架結構，即骨架空隙結構。由表1可知，骨架空隙結構溫度穩定性最高。OGFC路面壓實后形成的空隙率一般大于15%，溫度影響最小。所以OGFC具有一般瀝青混合料不具有的抗車轍性能。

5)性能穩定。具有良好的結構基礎，可以保持表面特性(大空隙結構在使用期內其摩阻性能可以基本保持不變)。傳統的磨耗層表面摩擦性能等會隨著交通荷載的作用次數逐步降低。

6)改善路面標志的可見度。普通路面在雨天會有水膜，影響路面標志的可見度，而OGFC表面層的標志線，可見度高［5］。

7)降噪性能。通過對路面噪聲大小和路面摩擦性能關系的研究，對于瀝青混合料路面面層，最高噪聲是由紋理深度和制動力系數變化百分率對數的函數，一般的道路面層很難同時具有較高的抗滑性能和產生較低噪聲。OGFC為骨架空隙結構，空隙率大并具有大量互相連通的空隙，輪胎與路面接觸時產生的噪聲通過表面花紋槽的空氣傳播，有一部分聲能會轉化為熱能，減小了空氣壓縮爆破產生的噪聲［1］。同時由于混合料空隙率較大，有足夠的空間能吸收一部分的噪聲。資料反映，OGFC路面比普通瀝青路面可以減少噪聲3 dB～8 dB，相當于降低20%車速或減少50%的交通量產生噪聲效果，可以說是一種環保型的瀝青路面。

表1 瀝青混合料結構特點與溫度之間的關系

4 OGFC存在的不足

OGFC與普通瀝青路面相比具有很多優點，但在使用過程中也存在著一些不足。1)大空隙OGFC在快速排水的同時，水很可能進入下層結構，會給下層帶來剝落的風險(大空隙面層結構使得水有可能侵入下層)。2)耐久性差。混合料結構為估計空隙結構，空隙率大，OGFC在快速排水的同時，會有一部分水留在內部，一旦發生冰凍，將影響其耐久性，因此OGFC混合料不適合寒區鋪設［7］。與此同時大空隙更容易受到空氣、陽光和水的侵蝕，加快瀝青老化，加速路面損壞。同時，由于粗集料與粗集料直接接觸，面積小，應力高，如瀝青粘結力不足，容易造成脫層等破壞［6］。設計規定普通瀝青道路設計使用年限為15年，開級配抗滑磨耗層(OGFC)的壽命一般為8年～12年。使用過程中受到車輛的載荷作用，空隙率不斷下降;另外道路環境的砂土、灰塵也會堵塞孔隙，影響透水降噪功能，降低耐久性。3)OGFC的結構與AK或SMA都不同，需要專門的施工、修補和修復技術，混合料中的粗集料較多，瀝青含量較少，因此拌制時間比普通瀝青混合料要長，由于采用改性瀝青，拌和溫度比普通瀝青混合料高，生產及維護成本高。4)在國內設計規范中OGFC只是作為功能層進行設計，沒有結構上的作用。5)抗剪切能力差。主要通過粗集料直接的接觸來傳遞應力，抗剪能力差，當用在不利的地理位置時容易產生松散、剝落、推移等破壞形式。6)OGFC施工難度較普通瀝青路面結構大，攤鋪和碾壓時要注意碾壓速度和碾壓溫度的控制。同時壓路機的選擇和碾壓遍數也很重要，壓路機如果過重，碾壓遍數過多都會造成瀝青面層空隙率下降，無法起到排水作用［4］。OGFC混合料溫度過高易產生瀝青析漏，而溫度降低時又會給施工造成很大的困難。因此，混合料對溫度控制要求高。7)OGFC在使用過程中，會由于車輛荷載及環境的作用引起集料的移動和破碎，導致空隙率下降，降低OGFC的使用壽命［4］。

5 結語

開級配瀝青磨耗層(OGFC)主要優點是提高路面的抗滑性能、減少雨天濺水、降低噪聲［3］，但該種混合料空隙率較大，主要由粗集料組成，細料和填料很少，瀝青用量低，該混合料在實際使用過程中又遇到了很多新的問題，混合料的耐久性差、強度低和施工難度大等問題。因此，還需要對OGFC的路用性能作進一步的研究。

［1］ 尹義林.透水瀝青混合料OGFC在道路中的應用［J］.中國市政工程，2008(3):10-11.

［2］ 錢紅梅.關于OGFC技術應用若干問題的探討［J］.黑龍江交通科技，2008，31(4):46-48.

［3］ 韓宏偉，黃紹龍，丁慶軍，等.運用高粘度改性瀝青配制OGFC 的研究［J］.武漢理工大學學報，2005，27(3):41-43.

［4］ 余以文.淺談瀝青路面的設計和施工［J］.廣東科技，2008(3):137-138.

［5］ 李闖民.開級配瀝青磨耗層(OGFC)的研究［J］.公路，2002(3):70-75.

［6］ 劉先淼，葉健利.OGFC排水式面層瀝青混合料配合比設計與施工［J］.廣東公路交通，2006(4):9-14.

［7］ 楊 揚，劉海蘋，徐建成.OGFC型降噪路面在我國的發展趨勢［J］.森林工程，2007，23(4):35-37.