排水降噪路面AR—OGFC在市政道路中的應用

張可強

(1.江蘇省交通科學研究院股份有限公司，江蘇 南京 211112；2.江蘇省交通規劃設計院股份有限公司，江蘇 南京 210005）

0 引言

隨著社會的發展，人們對高等級路面服務水平的要求也越來越高。排水降噪瀝青路面具有良好的排水功能，可減少雨天行車的水霧、水飄，提高路面抗滑能力，且具有降噪的功能，可顯著減少行車對沿線居民的噪音干擾，顯著提高路面服務水平。排水降噪路面在美國、日本等發達國家已經廣泛應用。根據排水降噪路面在國外工程應用的情況，膠結料主要為TPS高黏瀝青、SBS改性瀝青、橡膠瀝青等。目前，國內主要是采用TPS高黏瀝青，其黏度大，能較好地滿足排水降噪路面對混合料高低溫性能、水穩定性和耐久性的需求。但TPS高黏瀝青的價格昂貴，這是排水降噪路面推廣的瓶頸。研究表明，橡膠瀝青60℃運動黏度可達20 000Pa·s，能滿足排水降噪路面對瀝青的技術要求，且橡膠瀝青與SBS改性瀝青價格相當。良好的性價比和特殊的環保意義使橡膠瀝青在排水降噪路面的應用日益得到重視。

1 原材料

廢舊汽車輪胎被稱為“黑色污染”，長期以來，廢舊輪胎的處理一直是環境保護的世界性難題。制備橡膠瀝青（Asphalt Rubber）是一種減少“黑色污染”的有效辦法，它主要是通過一定的生產工藝將橡膠粉加入瀝青中，形成一種以橡膠粉為改性劑的改性瀝青[1-3]。

橡膠瀝青膠粉用量設計主要考慮路用性能和施工性能兩個方面，參照亞里桑那州的技術要求，以177℃旋轉黏度為主要設計指標，要求范圍一般為1.5~4.0，下限是保證良好的路用性能，上限保證一定的施工性能，防止因黏度過大造成泵送、拌和困難[4-5]。本項目采用70號道路石油瀝青與20目級配膠粉進行橡膠瀝青級配設計，選取16%、18%、20%和22%四種摻量進行試驗，試驗結果見表1，最終確定膠粉摻量為19%，177℃黏度為2.900Pa·s。水泥采用P.C32.5復合硅酸鹽水泥；集料采用優質玄武巖，集料壓碎值、磨耗值、磨光值、級配和粉塵含量等各項指標滿足規范要求。

表1 膠粉摻量設計

2 配合比設計

排水降噪混合料級配設計的基本思路是通過減少細集料（小于2.36mm）用量獲取較大的空隙率，級配的差異主要在于粗集料搭配的不同。由于混合料的設計空隙率大，粗集料間的搭配組合對集料嵌擠效果影響較小。排水降噪路面瀝青混合料的路用性能與其空隙率關系密切，相關研究表明，其排水性能隨空隙率增加而提高，而力學性能、水穩定性、疲勞性能等則隨空隙率增大而降低。根據不同國家或地區開級配混合料設計標準的調研，OGFC的空隙率要求比較接近，如美國加利福尼亞州要求大于18%、德克薩斯州要求為18%~22%[6]，我國交通運輸部規范要求為18%～25%[7]。參照我國頒布的規范，初步確定AR—OG?FC13的空隙率要求為18%～25%。

最佳級配是特定試件成型方式下的產物，最能模擬現場壓實方式的試件成型方法，得到最佳級配的實用價值，試驗試擊實方法和標準主要考慮施工條件（壓實功）和交通狀況。在AR—OGFC13的混合料中，約有40%的集料為9.5mm以上的粗集料，這部分集料相互嵌擠，同時由于開級配混合料空隙率大，粗骨料之間缺少相應的細料支撐[8]，就需要較大的功使混合料碾壓密實，以滿足渠化交通的需要。目前，壓路機設備噸位和性能有較大程度的提高。根據試驗結果判斷，50次的擊實次數偏少，75次的擊實次數合理。

為取得更好的排水降噪效果，采用兩檔粗集料（5~10cm和10~15cm），不使用細集料，兩檔集料比例為56∶44，外摻2%的水泥作為抗剝落劑。級配設計曲線見圖1。

圖1 級配設計曲線圖

日本的OGFC混合料設計技術相對成熟，其最佳瀝青用量的確定方法為：按±0.5%、±1%變化瀝青用量，分別進行析漏試驗、飛散試驗；根據析漏試驗和飛散試驗的結果，以瀝青析漏試驗的反彎點作為最大瀝青用量，以試件飛散試驗的反彎點作為最少瀝青用量，由此得到瀝青用量的范圍。試驗結果見圖2、3，油石比范圍確定為7.9%~8.4%，在此范圍內再參照馬歇爾試驗的結果，選擇合適的瀝青用量作為最佳瀝青用量。

圖2 析漏試驗結果

圖3 飛散試驗結果

根據上述混合料礦料級配及析漏、飛散試驗結果，采用三種油石比通過馬歇爾試驗進行最佳橡膠瀝青用量試驗，試驗兩面各擊實75次成型馬歇爾試件，計算各組試件密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等相關指標，并對成型試件進行馬歇爾穩定度試驗。試驗結果顯示，三種油石比孔隙率均滿足技術要求，當油石比為8.3%時，馬歇爾穩定度最大，試驗結果列于表2。

表2 AR—OGFC混合料馬歇爾試驗結果

參考相關工程實踐經驗，采用8.3%為最佳橡膠瀝青油石比，并在最佳油石比下進行析漏和飛散檢驗，檢驗結果見表3，滿足規范要求。

表3 AR—OGFC13飛散試驗結果

3 實體工程驗證

江蘇省省道S338高峰至鹿苑段（張家港張揚路），原路面是三幅式水泥混凝土路面。由于水泥路面的特點，交通噪音較大，隨著通車年限的增加，近年來路面出現了不同程度的破損。為改善道路服務水平，公路管理部門決定對其進行改造。在改造方案設計中，為貫徹“和諧交通”的思想，不僅需要考慮方案的路用性能，而且要兼顧路面的排水降噪效果，降低公路對環境的影響，改善沿線居民的生活水平和出行條件。采用排水路面可減少因雨天路面濕滑而引起的交通事故，顯著提高路面行駛安全性，體現以人為本的管理理念。項目研究采用AR—OGFC13，路面結構見圖4。

圖4 項目路面結構圖

在路面施工中，混合料出場溫度為175℃左右，攤鋪溫度為165℃左右。碾壓方案為：HD130雙鋼輪壓路機前靜后振碾壓兩遍，DD110雙鋼輪壓路機靜壓兩遍。碾壓完成后對壓實度進行檢測，路面芯樣馬歇爾壓實度平均值為99.6%，現場空隙率平均為22.3%，與實驗室配合比設計空隙率相近，說明試驗擊實標準與現場工況相接近。

對實體工程進行滲水系數與降噪能力進行跟蹤檢測，并與未鋪筑AR—OGFC路面的路段（AC—13）進行對比，檢測結果見表4。其排水效果明顯，降低噪聲在4dB左右，雖然噪音降低絕對值不大，但相當于交通量減少一半，能有效減少交通噪音對沿線居民的影響。

表4 滲水系數與降噪能力跟蹤檢測結果

檢測結果顯示，通車3年后AR—OGFC罩面內部空隙率保持較好，沒有被粉塵等雜物堵塞，排水性能理想。隨著通車運營，后期降噪效果稍有衰減，但衰減速率不大。同時，實體工程未出現車轍、推移、坑漕等病害，路面狀況良好。

4 結論

（1）結合國內的施工條件和交通特點，提出采用馬歇爾擊實儀雙面擊實75次的方法進行AR—OGFC配合比設計，經實體工程驗證，技術指標合理。

（2）采用析漏、飛散試驗和馬歇爾試驗，確定AR—OGFC最佳油石比，路面未出現車轍、泛油、松散現象，表明油石比選取適當。

（3）試驗路通車3年后仍保持良好的排水降噪性能，路用性能較好，值得推廣。

[1] 孫祖望，陳飆.橡膠瀝青技術應用指南[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 黃文元，張隱西.道路路面用橡膠瀝青的性能特點與指標體系[J].中南公路工程，2007，32（1）：111-114.

[3] 楊志峰，李美江，王旭東.廢舊橡膠粉在道路工程中應用的歷史和現狀[J].公路交通科技，2005，22（7）：19-22.

[4] 曹榮吉，白琦峰，張志祥，等.橡膠瀝青混合料在高速公路中的應用研究[R].南京：江蘇省交通科學研究院，2007.

[5] 曹榮吉,陳榮生.橡膠瀝青工藝參數對其性能影響的試驗研究[J].東南大學學報：自然科學版，2008，38（2）：269-273.

[6]ASTM D7064/D7064M,Open Graded Friction Course(OG?FC)FHWA Mix[S].

[7]JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].