基于LID 理念的“海綿城市”OGFC混合料滲透性能研究

朱學兵，沈 榮，黃寶濤

（寧波工程學院建筑與交通工程學院，浙江寧波 315016）

OGFC 瀝青混合料路面具有良好的排水性能、防滑性能和安全性能，可以一定程度地降低行車噪聲，因而OGFC 瀝青混合料是“海綿城市”建設中路面鋪設的良好材料。但是，由于OGFC 瀝青混合料級配中粗粒多而細粒少，使該混合料顆粒之間的嵌鎖強度相對較低，容易受到陽光、溫度、水等環境因素影響而發生老化現象，因此作為膠凝材料的瀝青選擇顯得尤為重要。

1 原材料

本項目使用的瀝青摻有改性劑，可使混合料的性能得到明顯改善，摻有該顆粒改性劑的OGFC 瀝青結合料，瀝青和混合料的各項性能均得到不同程度的提升，因此在各種環境下都具有很強的適應性，在本項目課題組及前人已有的經驗下，影響混合料強度的一個很大因素就是膠結料的粘結能力，只有高黏度的瀝青才能保證在滲透性能良好的前提下，OGFC 瀝青混合料仍然具有足夠的強度和穩定性。SBS 改性瀝青的性能最好，最符合OGFC 排水瀝青的要求，故本課題選擇SBS 改性瀝青；粗集料應滿足高強度、高耐磨和良好抗滑性能等要求；粒徑小于2.36mm的細集料則在硬度、潔凈度上符合規范要求；礦粉采用由堿性巖石磨細而成。

粗集料是OGFC 瀝青混合料強度的主要來源，其質量占礦料總質量的70%以上，本課題組采用4 種礦料、2 種級配，按目標配合比和孔隙率進行級配實驗，級配及合成級配曲線圖如圖1 所示。

圖1 礦料合成級配曲線

2 混合料空隙率

根據確定的礦料配合比，本課題組采用SBS 改性瀝青以及最佳油石比，在實驗室攪拌鍋中嚴格按照規定的溫度、重量進行攪拌和擊實試件，在選擇合格試件基礎上進行混合料物理力學性能實驗，包括密度、空隙率、飽和度、穩定度、流值的測定，分別對各組試件進行測試及數據分析如表1 所示，其中空隙率如表2 所示。

將試驗結果用柱狀圖如圖2 所示，由結果可知，除了級配2和級配3 以外，其余級配組的兩個試件都沒有達到目標空隙率，且級配2 的空隙率更大一些；由級配2 和級配5 這兩組可以看出，在油石比相同的情況下，當2.36mm 通過率增大時，瀝青混合料的空隙率反而會減小。

表1 不同集料粘附性試驗情況

表2 不同級配混合料空隙率情況

圖2 試件空隙率

3 穩定度和流值試驗

為進一步了解五組試件的力學性能，采用馬歇爾穩定度試驗測定每個試件的穩定度和流值，并求出平均值以代表各級配的穩定度和流值，來表征試件的高溫穩定性和抗變形能力，將結果匯總于表3。

表3 馬歇爾穩定度和流值試驗結果

將以上試驗數據結果轉化為柱狀圖，由試驗結果可知，各組級配的馬歇爾穩定度和流值都是符合要求的，并且能夠大致看出，當2.36mm 通過率增大時，馬歇爾穩定度和流值都相應地會減小，表明當瀝青混合料中粗集料的質量增多時，由于空隙率增大，這會使瀝青受到水損害時的抵抗能力有一定下降，因此在設計OGFC 排水瀝青時，不能一味地追求增大空隙率，如圖3 所示。

圖3 試件馬歇爾穩定度和流值比較

4 結論

針對OGFC 排水瀝青大空隙率的特點，對混合料的各個組分及其指標和相關試驗進行了介紹、按照完整的配合比設計流程進行OGFC 排水瀝青配合比設計，并得出如下結論：

（1）普通瀝青無法達到高粘性、強抗老化性以及強粘附性要求，建議選用改性瀝青，在OGFC 排水瀝青中，粗集料的占比非常大，除了需要采用潔凈、干燥、棱角性豐富的粗集料外，對粗集料也要有具體的量化要求，包括抗壓碎性、抗車轍性、吸水性和針片狀顆粒含量等。

（2）進行OGFC 配合比設計：在提出目標空隙率之后，先根據經驗進行試配并對各組試件進行相應的指標試驗和分析，選擇出與設計目標最為接近的兩組配合比后，可以利用內插法計算目標空隙率對應的礦料級配，然后利用試驗確定瀝青用量范圍，從而選擇瀝青最佳用量，根據確定好的配合比來制作試件，并測定其各項指標，如果達不到目標空隙率的話，再進行相應的調整。