一種延長透水型路面使用壽命防松散材料

呂天成 張承皓 孫鎮亮 汪博雅

（安徽建筑大學， 安徽 合肥 230000）

0 引言

現代城市的發展，城市的道路橋梁建設不斷擴展，各種道路和橋梁的設施，在原有的土壤表面上，造成許多用瀝青包裝物等為材料的水無法滲透的工業關閉的問題。例如，對超速行駛中水霧和眩光的影響，不能及時控制的噪音，水的積聚對行人產生危險，水體污染及城市天氣惡化等問題，特別是隨著地表水流量系數的增加，大量的雨水無法滲透土壤，直接排出，在分類排水系統中造成對城市水體的污染，在合流排水系統中加重城市排水壓力，使城市污水處理廠影響正常運行，這與我國建設“節能型、環保型”社會的目標背道而馳。

目前我國采用的透水瀝青路面成功解決了上述大部分問題。不僅水霧和眩光減少，而且在開級配抗滑磨耗層路上幾乎沒有水，所以也減少了在潮濕狀態下前燈的眩光，提高了出勤安全。美國和歐洲的各種評價工作都研究了開級配抗滑磨耗層，與傳統的路面相比，可以大大提高降噪功效，雨水通過開級配抗滑磨耗層，無法生成連續的水膜。即使城市長期下雨，也可以防止水的上漲。大大提高駕駛安全；對于城市降水的進一步利用，使水資源提高利用率，符合我國核心價值觀。

但是OGFC 路面也有一定的不足之處，如OGFC 路面的早期松散問題，因OGFC 路面相對于傳統路面材料組織更為松散，受季節熱脹冷縮的影響，在過熱與冷凍的影響下，瀝青集料粘附性喪失。正是因為這些弊端，導致透水型路面在我國普及速度較慢，所以，本團隊成員想研發一種延長透水型路面使用壽命的防松散材料，使透水型路面的普及率更快的提高。

1 研究方法

本項目是對于透水型材料OGFC 的改進與設計，所以研究現有的透水型材料的防松散性就是本次項目的切入點。因為現實中已經出現了透水型路面，可以促進城市的可再生循環，但是我國還未普及此材質的路面。我們發現現有的透水型路面材料OGFC 的部分性能較差，所以我們決定通過加入一種納米材料，提高它的空隙率，來增強透水型材料的防松散性以至于提高OGFC 的使用壽命。

我們知道，木纖維有效地粘附在瀝青含量上，從而增加了消耗量，增加了膜的厚度，從而提高了混合物質的耐久性。此外，纖維有助于形成網格結構，從而提高整體性能。我們準備在OGFC 中加入一種纖維，這種纖維在拌和過程中便于投放,不會飄散,衛生條件好,能夠很大程度的提高混凝土的抗拉強度。除此之外，我們還會設計透水瀝青混凝土路面的不同的配合比，兼顧強度和空隙率，也就是找出合適的瀝青的用量和油石比值，還有目標孔隙率范圍。

根據透水混凝土的預期開孔和結構特點，可以假定1m3混凝土形成了骨架堆積，將混凝土顆粒表面與瀝青塊融合，并將其與具有其強度的粘合劑結合，不用填補石頭之間的空隙。透水混凝土質量通過密度和沉積的瀝青膠漿質量之和來測量。目標值應考慮到它們在應用中發揮的作用，包括對強度的影響。利用對地表流量減少的影響和對生態的影響來確定輸入內容的最佳優化。

2 實驗方案及結果分析

OGFC 瀝青混合料有很多的優點，比如其真空度高、滲透性好，在熱負荷、雨水和船上貨物的共同作用下極易患早發性問題。根據道路項目瀝青和瀝青試驗規程進行瀝青和瀝青混合料道路性能綜合評估的研究，作為低溫彎曲試驗，梁尺寸250 mm x 50 mm x 50 mm，溫度-10℃，加載速度50mm/min，采用偏正弦重復荷載形式，頻率選擇10 Hz，溫度設定為15℃。為此，決定在三個因素3 的水平上用L9（34）正交試驗表進行正交試驗；表1 給出了每個因素的值。已提交正交試驗方案作為評價GMFC 混合物的基線指標，評價指標的試驗結果見表2。

表1 各因素水平表

表2 正交試驗結果

因此，通過正交試驗結果以及OGFC 性能進行性能分析，可以得到如下圖所示結果：

圖1 OGFC 正交試驗設計評分

3 結語

（1）分析表明，礦物級組分、瀝青消耗量和纖維用量對OGFC 混合效率有顯著影響。按照從高到低劃分了中、粗、細級配；隨著瀝青用量的增加穩定度下降，動穩定度隨著纖維摻量的降低而降低。

（2）根據性能評價指標的大小，混合材料的性能優劣排列不同，以運動穩定度為評價指標，各級配的性能從低等級到高級分別排列為細級配、粗級配、中級配，將低溫彎拉的變化作為評定值，從較低層次到較高層次為粗級配、中級配、細級配，滲水系數為評定值，從低等級到高級，依次為細級配、中級配、粗級配，以疲勞壽命為評價指標，按低等級到高等級順序排列粗級配、細級配、中級配。

（3）通過 L9 ( 34 ) 正交試驗及各影響因素的顯著性分析表明，級配類型對OGFC 的性能有顯著影響；瀝青用量對OGFC 的低溫彎曲性能有顯著影響，對凍脹變形無顯著影響；纖維含量對滲透系數的影響不顯著。

（4）綜合評價法認為，考慮到排水式瀝青混合料的不同配比，在低溫彎曲變化、滲水系數、疲勞壽命及凍融劈裂強度比，排水式瀝青混合材料的最佳配搭方案如下。級配中值、瀝青質量分數4.3%、纖維添加量0.2%。