基于OGFC原理的瀝青混凝土路面降溫方案研究

陳 姝 韋 芳 丁思雨 周玲玲

（常熟理工學院經濟與管理學院 江蘇常熟 215500）

基于OGFC原理的瀝青混凝土路面降溫方案研究

陳 姝 韋 芳 丁思雨 周玲玲

（常熟理工學院經濟與管理學院 江蘇常熟 215500）

通過對常熟及周邊城市為主的100條瀝青混凝土道路路表溫度測量，發現了影響道路路表溫度的原因主要是磨耗型車轍、混合料孔隙率和遮陰方式。我國在降低混凝土道路路表溫度中存在的問題主要是傳統遮陰方式的局限性。針對發現的問題，在施工設計和施工工藝上提出了解決方案：涂熱反射材料、OGFC改性瀝青中添加素質纖維和提高瀝青混合料的孔隙率。OGFC是一種大孔隙開級配瀝青混合料，具有抗車轍，耐磨，抗滑，排水，抗噪的優點，基于 OGFC原理降低混凝土道路路表溫度，在我國城市道路可以廣泛推廣運用。

混凝土路面；降低路表溫度；磨耗型車轍；OGFC透水瀝青

近幾年夏季路面溫度過高引起了車輛行駛速度降低，路面變形及道路使用壽命降低，甚至會引起爆胎和車輛自燃等問題，給人們的出行帶來了諸多不便并且存在著不可小覷的安全隱患。所以降低混凝土道路路表溫度是目前工程中亟需解決的問題。目前OGFC透水瀝青越來越多的被應用于國內外城市道路的排水降噪方面，而在降溫方面的研究極為稀缺。因此OGFC透水瀝青應用于降低道路路表溫度方面值得研究。

一.對混凝土道路溫度過高的影響因素的分析

根據對常熟市及周邊城市100條市政瀝青混凝土道路溫度的測量，總結出三個主要問題。

1、磨耗型車轍影響路表溫度

通過對7、8月份不同地區的100條混凝土道路進行溫度測量，分析數據結果得出混凝土道路面層具有溫感性強的特點，尤其是瀝青混凝土道路。分析結果（圖1）表明車流量越大的道路路面溫度越高，車流量大輪胎與地面摩擦產生熱量多也會導致路表溫度上升。這個現象說明了磨耗型車轍作用影響道路路表溫度。同時混凝土混合料勁度模量具有強烈的溫度依賴的特性，所以受磨耗型車轍的影響，夏季道路地面溫度過高造成道路面層溫穩性失衡。

[1]混合料孔隙率影響路表溫度

由于瀝青混合料是一種對溫度變化極其敏感的材料，夏季瀝青混凝土路面暴露在空氣中，受到太陽的輻射溫度會急劇的上升。瀝青吸收的熱量一般通過兩個途徑散發：一部分從其路表散發，另一部分轉化為水汽從瀝青混合料內部結構的孔隙擴散到路表。因此瀝青混合料的孔隙在一定范圍內適當的增大有利于熱量傳遞進而降低路表溫度。

3、傳統遮陰方式存在弊端

經過測量了常熟及周邊中小級城市100條道路路表溫度，通過數據發現夏季溫度路表可高達40多℃，但發現在同一時間同一城市同一條瀝青混凝土道路不同路段溫度卻相差極大。在樹蔭下的道路溫度只有20 多℃，后經試驗發現在街道兩旁種植列樹的道路明顯比無遮陰的道路路表溫度低。可見種植列樹起到遮陰效果，降低了混凝土路表溫度。目前很多城市都采用這種傳統的遮陰方式降低道路路表溫度，但是很多道路因為城市規劃和現實條件不允許大面積在街道兩旁種植列樹，尤其城市快速道路和高速公路，所以還是要從施工設計和施工工藝上來解決此問題。

二.降低混凝土道路路表溫度的方案

1、在OGFC改性瀝青中添加木質素纖維

我國瀝青路面多采用瀝青碎石混合料，道路大多為密級配路面和SMA路面。瀝青混合料各篩孔范圍寬，而OGFC瀝青混合料即高粘度改性瀝青各篩孔范圍窄、用料瀝青集中、等粒徑粗集料比瀝青碎石混合料多。OGFC瀝青在日美等國家多用于降噪排水路面，然而高粘度改性瀝青“OGFC”瀝青磨耗量低能夠減少車轍。車轍作用降低，車輛輪胎對道路摩擦減少進而降低了道路路表溫度。在研究探索過程中發現在OGFC瀝青中添加素質纖維可以更好地降低道路路表溫度。纖維具有吸附作用尤其對于液體，在瀝青中加入纖維可以吸附瀝青，從而瀝青用量增加，瀝青粘度也會隨之增加。這樣可以有效地限制骨料之間的相對運動，車轍性能有了很大的改善，路面路表溫度也會下降。【1】根據《運用高粘度改性瀝青OGFC的研究》的高粘度改性瀝青OGFC性能測試實驗結果（表1）可知，摻加纖維的高粘度改性瀝青增加了混合料的粘性，車轍性能有了很大的改善。車轍性能提高路表溫度也會隨之降低。又根據【2】瀝青析漏損失實驗結果(圖2）發現添加不同種類纖維對瀝青的磨耗量影響不同，其中木素質纖維可以最大程度減少瀝青的損耗，降低磨耗型車轍。

表1 高粘度改性瀝青OGFC性能測試結果

2、提高瀝青混合料的孔隙率

目前常熟及周邊的中小級城市的道路大多仍然為AC和SMA道路，其孔隙率不高于8%，不利于熱量從瀝青混合料內部散發。現發達國家用于抗滑降噪的開級配改性瀝青OGFC，其設計孔隙率大于18%，內部具有大量連通孔隙。足見OGFC改性瀝青通過散發熱量降低路表溫度能力遠遠高于一般瀝青混凝土道路。在保證瀝青道路其他性能不變得前提下，適當的提高瀝青混合料的孔隙率，更助于降低路表溫度。

3、在瀝青混凝土表面涂熱反射材料

據調查國外降低道路溫度技術比較先進的國家美國、日本等發現，長島特殊涂料公司和日本鋪道公司聯合開發出一種能夠控制公路路面溫度升高的新型鋪路材料--涼頂。【1】隨后，日本油漆公司（株）等多家企業聯合開發可用于行車道以及人行道的路面熱反射涂料，這種涂料鋪裝能在高溫季節明顯降低道路路表溫度，熱反射涂層在日本的道路鋪裝中被逐漸運用，但是我國在此方面運用欠缺，可以加以借鑒。

4) 在OGFC改性瀝青中添加木質素纖維方案的可行性

經過對附近中小城市多家施工單位和設計單位回訪可論證以上提出的方案在理論方面具有一定的可行性。這些方案可以進一步深入研究并在今后的道路工程中加以利用。OGFC混合料配合比經檢驗符合我國技術規范，并且質量符合對道路表面層材料技術要求。雖然在 OGFC改性瀝青中添加素質纖維比普通瀝青混凝土所采用的材料成本高，但隨著時代的發展和科學的進步，成本自然也會逐漸降低。且近幾年我國在北京、上海、廣州等城市鋪設了OGFC試驗路，這些道路目前試驗情況良好，OGFC已經被逐漸推行。如杭州市文三路、上海楓涇新鎮區道路工程，此點足夠證明OGFC改性瀝青路面已被人們熟知和加以利用。添加木質素纖維的OGFC道路可以增加瀝青用量降低磨耗型車轍與路表溫度，從而減少高溫對道路和車輛的損耗。

四.結論與展望

綜上所述，在 OGFC改性瀝青中添加木質素纖維可以有效地降低道路路表溫度。此方案在今后瀝青混凝土道路的設計和施工有一定的借鑒意義。可為瀝青混合料性能的研究方面提供幫助。但是提出的這些方案還都處于初步研究階段要利用到實際工程中還需進一步實驗論證，并且上面提出的方案二涂熱反射材料大多運用于人行道，而運用于快速道路時如何克服摩擦力問題還需進一步研究。方案三提高瀝青混合料的孔隙率具體能提高的極限也需要進一步實驗和實踐工程論證，且孔隙率提高，混合料結合力會下降如何采用有效措施控制也需進一步研究。

[1]曹雪娟，唐伯明，朱洪洲.降低瀝青路面溫度的熱發射涂層性能研究[J].《重慶交通大學學報（自然科學版）》，2010，29（3）：10-12

[2]韓宏偉，黃紹龍，慶軍，張厚記，胡曙光.運用高粘度改性瀝青OGFC的研究.《武漢理工大學學報》，2005，27（3）：41-43

[3]韓森，李曉娟，張宣洛，張根合，李波.纖維對OGFC瀝青混合料性能影響研究.《武漢理工大學學報》,2010，32（1）,65-69

常熟理工學院大學生創新創業訓練計劃項目,項目編號：2015042。

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1007-6344（2016）03-0016-02

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