大空隙降噪瀝青混合料的路用性能研究

朱天同

（上海城建日瀝特種瀝青有限公司，上海市 200231）

1 降噪瀝青路面的特征

降噪瀝青路面（也稱 OGFC或 PA路面，日本稱之為排水路面鋪裝），作為一種擁有較大空隙率的路面材料，具有良好的排水以及抗滑性能，可有效地減少行車雨霧的不利影響，提高雨天行駛的安全性；同時該種路面結構也可以減少噪聲污染，減輕對周邊居民的生活干擾；另外，OGFC路面也可以減少路面反光，提高夜間路面的可視性，降低司機的疲勞感；同時，OGFC路面在滿足路面使用性能的同時，還可有效補給地下水，保護生態環境，因此受到了許多國家的青睞。

2 大空隙OGFC混合料的特點

OGFC路面的空隙率一般規定為18%～23%，但由于空隙率增加后路面的耐久性不易得到保證，因此通常空隙率都設計在20%以內。日本研究表明，空隙率越大，降噪效果越好，排水性能更優越。為追求更好的降噪效果，作一試驗研究。該項研究將目標空隙率定在上限23%，從而研究其路用性能，同時與常規的空隙率20%進行對比，以期獲得空隙率對各項性能的影響。

3 材料特性及級配

該項研究粗集料采用玄武巖，細集料采用石灰巖。集料的密度及吸水率如表1所列。

瀝青采用自制的高粘度改性瀝青，其指標如表2所列。

從上述指標可以看出，該高粘度改性瀝青具有較高的軟化點，因此能夠有效地抵抗高溫流動；同時，其粘韌性和韌性均較高，說明具有較好的粘結強度和抗變形能力。

表1 集料性能特點一覽表

表2 高粘度改性瀝青指標一覽表

4 混合料設計

根據設定的目標空隙率，進行不同的油石比和級配初試，進行混合料拌合和馬歇爾試驗，結果如表3所列。

表3 初步測試結果一覽表

從上述空隙率數據可以看出，初試級配偏粗，遠大于預期的空隙，由于空隙率偏大，因此馬歇爾穩定度都較小；另外，目標空隙率23%時實測空隙率都大于25%，在混合料成型好后容易掉粒，說明細集料過少造成瑪蹄脂太少而不能有效粘結。因此根據此次試驗進行級配調整，重新調整后的級配如表4所列及圖1所示，試驗結果如表5所列。

表4 調整后級配一覽表

圖1 級配曲線圖

表5 調整后級配混合料試驗結果一覽表

根據配合比設計級配，當控制空隙率為20%，油石比為4.9%時各項體積指標均滿足設計要求，因此確定控制空隙率為20%時最佳油石比為4.9%。當控制空隙率為23%，油石比為4.7%時各項體積指標均滿足設計要求，因此確定最佳油石比為4.7%。

5 混合料性能測試

分別以最佳油石比，成型OGFC-13瀝青混合料，進行車轍試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗及飛散實驗，試驗結果如表6、表7所列。

表6 配合比設計檢驗結果一覽表（20%空隙率）

表7 配合比設計檢驗結果一覽表（23%空隙率）

通過上述實驗，各項指標均滿足技術要求。特別指出，采用高粘度改性瀝青拌制的混合料空隙增大后，各項指標均有所下降，特別是抗車轍能力從5 575次/mm快速下降到4 800次/mm，說明空隙率對動穩定度影響比較敏感；另外凍融劈裂強度比和殘留穩定度都有不同程度的下降，說明空隙率增大，對混合料的抗水損性能有明顯的降低。

6 噪聲測試

采用該混合料在上海嘉閔高架二期北段東半幅進行了860m的試驗段攤鋪，其空降率一半為20%，另一半為23%。工程結束后，進行了噪音測試，同時測試也和普通SMA-13混合料路面進行了對比，測試用車為明銳SKODA，測試噪音儀器放置在防撞墻內側路面邊緣。測試速度從40 km/h上升到100 km/h，噪音測試結果如表8、表9所列。

表8 23%空隙率OGFC瀝青路面與SMA瀝青路面車輛行駛噪聲對照一覽表

表9 20%空隙率OGFC瀝青路面與SMA瀝青路面車輛行駛噪聲對照一覽表

從上述數據可以看出，同樣的車型，在相同速度下，20%空隙與23%空隙的路面噪音相差不大，說明增加3%的空隙對噪音的大小并不敏感。但與SMA路面相比，可以看出，速度從60 km/h到100 km/h，噪音最大可以降低6.4 dB(A)，同時也可以看出速度越大，降噪效果越明顯。

7 總結

大空隙降噪瀝青路面空隙率從20%上升到23%，混合料的動穩定度從5 575次/mm降低到4 800次/mm，降低了15%左右，但仍能達到4 000次/mm以上，說明采用自制的高粘度改性瀝青，以及該級配能夠滿足抗車轍要求。如果空隙率繼續增大，則混合料的力學指標如馬歇爾穩定度都在4 kN以下，強度過低，不能滿足要求。空隙增加后，肯塔堡飛散損失從9.5%上升到11.2%，說明其耐久性隨著空隙的上升呈下降趨勢，因此不能無限的增加空隙。如果想獲得更大的空隙，且能保證混合料的各項性能優良，則需要性能更加優良的高粘度改性瀝青。

通過噪音測試，說明在同樣速度下空隙率從20%增加到23%，噪音降低值并不明顯；但與普通的密實SMA路面相比，噪音降低明顯。通過數據可以分析出，在低速行駛下，降噪效果較小，可能與車輛自身振動噪音有關；高速行駛時，噪音最大可降低6.4 dB(A)。《聲環境質量標準》（G B 3096-2008）規定4 a類聲環境功能區(高速公路、一級公路、二級公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市軌道交通地面段、內河航道兩側區域)晝間環境噪音限值為70 dB(A)。而城市快速路和城市主干路設計時速一般為80 km/h，如果按照普通SMA路面鋪裝設計噪聲則要超限；如果設計成該種降噪路面則在該速度以下噪聲基本上可以滿足規范要求。因此大空隙降噪路面對于噪聲的降低具有一定的使用意義。