提高OGFC路面水穩(wěn)性方法探析

陳淑華

（河北省高速公路石安管理處，河北 石家莊 050031）

0 引言

“OGFC”路面是“開級(jí)配抗滑表層”路面的縮寫，OGFC是一種間斷級(jí)配的混合料，屬于開級(jí)配瀝青碎石混合料范疇，設(shè)計(jì)空隙率比較大，其主要功能是提高路面的抗滑能力，同時(shí)具有良好的排水性能和降低行車噪音的功能，也稱排水路面或低噪音路面。其良好的排水功能可減輕雨天行車水漂、水濺、水霧、玄光等問題。但是OGFC混合料具有較大的空隙率，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較容易蓄水，水分可以通過瀝青自發(fā)的乳化作用進(jìn)入并穿透瀝青膜侵入瀝青和礦料的界面，最終將瀝青膜取代，所以O(shè)GFC混合料在使用過程中易受水的影響產(chǎn)生剝落、松散。本文所述主要是通過添加水泥或熟石灰代替部分或全部礦粉進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，來確定其對(duì)水穩(wěn)性的改善程度，合理的摻加量，相關(guān)施工工藝，以及提高OGFC路面水穩(wěn)性的其它方法。

1 原材料檢驗(yàn)

水泥或熟石灰代替一部分礦粉，其中小于0.075mm的含量為75%～100%，試驗(yàn)所用熟石灰及水泥均過0.075mm篩；熟石灰的鈣鎂含量滿足Ⅱ級(jí)以上，用作代替部分礦粉的水泥為42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥。

表1 水泥基本性質(zhì)

表2 石灰物化試驗(yàn)結(jié)果

2 水泥、石灰對(duì)提高瀝青混合料吸附作用的影響

借鑒謝倫堡瀝青混合料析漏試驗(yàn)原理，對(duì)摻加了不同劑量的熟石灰、水泥的幾種情況分別進(jìn)行了瀝青混合料析漏試驗(yàn)，從而確定游離瀝青析出量來檢測(cè)瀝青的吸附作用，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同摻量時(shí)瀝青混合料析漏試驗(yàn)結(jié)果

從表3可以看出，不同劑量的石灰與水泥對(duì)瀝青的吸附能力的影響有差異。在油石較小時(shí)，小于3.8%，對(duì)瀝青析漏率影響很小；隨著油石比的增大，在油石比為4.2%時(shí)，瀝青混合料的析漏率由大至小的順序?yàn)椋?%熟石灰＞2%水泥＞1%熟石灰＞1%水泥，故添加少量的熟石灰或水泥可以降低瀝青析漏；當(dāng)油石比再增大，為5.2%左右時(shí)，析漏率變化就非常明顯，由大到小的順序?yàn)椋?%水泥＞1%熟石灰＞1%水泥＞2%熟石灰。故此時(shí)2%的熟石灰具有很好的抗析漏性能，而水泥的能力就比較差。我國(guó)目前OGFC路面所采用的油石比均比較大，故采用2%的熟石灰對(duì)降低OGFC混合料的析漏率比較有利。

對(duì)摻加不同劑量的石灰和水泥的瀝青混合料試樣做水穩(wěn)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 不同抗剝落措施瀝青混合料水穩(wěn)性試驗(yàn)

從以上表中可以看出不同添加劑量對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)性都有改善，其中以2%熟石灰對(duì)混合料水穩(wěn)性的改善效果最優(yōu)。

3 水泥、石灰合理劑量的確定

熟石灰或水泥的礦粉較細(xì)，比表面積大，吸附的瀝青更多，從而使油石比增加。本實(shí)驗(yàn)采用ESSO70號(hào)瀝青，確定的最佳油石比見下表5。

表5 不同石灰與水泥劑量瀝青混合料最佳油石比

對(duì)相應(yīng)的試件進(jìn)行瀝青混合料路用性能的檢測(cè)，得到表6的測(cè)試結(jié)果。

表6 不同石灰與水泥劑量瀝青混合料路用性能

表6的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在礦粉中加入一定量熟石灰和水泥后可有效提高瀝青膠漿的軟化點(diǎn)，可提高瀝青混凝土高溫條件下的抗變形能力，可明顯提高瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度，改善瀝青混合料的力學(xué)性能，對(duì)低溫性能影響較小。

4 摻加工藝

熟石灰的摻加可以通過摻入到瀝青或者集料中進(jìn)行處理。

4.1 可以將熟石灰作為改性劑將基質(zhì)瀝青改為瀝青膠漿，在瀝青膠漿和集料進(jìn)行拌和。

4.2 可以通過干摻法、稀漿法、石灰處理潮濕集料法，在集料中加入熟石灰。

4.2.1 干摻法

將熟石灰和集料進(jìn)行拌和，讓熟石灰覆蓋在集料表面，然后再加入瀝青進(jìn)行拌和。干摻法中熟石灰的加入又分為直接干摻法和間接干摻法兩種。

直接干摻法是在生產(chǎn)瀝青混和料的時(shí)候，在拌合廠將熟石灰直接加入到拌合樓里。這種方法的關(guān)鍵是在如何準(zhǔn)確計(jì)量，保證熟石灰的摻量。所謂間接干摻法就是在生產(chǎn)礦粉時(shí)按照一定的比例將熟石灰加入到礦粉中，這種方法適合于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，而且能夠準(zhǔn)確計(jì)量熟石灰的摻量。但是在拌合時(shí)，熟石灰比較輕質(zhì)，容易隨熱氣溢出，從而造成熟石灰的實(shí)際摻量比計(jì)算摻量小。

直接干摻法與間接干摻法在間歇式拌和機(jī)中容易實(shí)現(xiàn)，操作過程也比較簡(jiǎn)單，因此大多數(shù)情況下工程中多采用直接干摻法這種摻加工藝。

4.2.2 稀漿法

該法是在熟石灰粉中加入適量的水，將熟石灰粉做成石灰漿，然后將稀漿與集料進(jìn)行拌合。和干摻法相比，這種方法能使熟石灰均勻的裹覆在集料上，從而有效地提高瀝青和集料間的粘附性。但是這種方法也有缺點(diǎn)，首先是操作具有局限性，不適宜大規(guī)模的生產(chǎn)，其次是由于拌合后要將熟石灰漿中的水分蒸發(fā)，才能進(jìn)行施工，這會(huì)增加能耗。

另外還可以通過熟石灰處理潮濕集料的方法來達(dá)到摻加熟石灰的目的。該法是將熟石灰粉摻入含水量為3%～5%的集料中，能夠有效地、均勻地將熟石灰裹覆到集料上，操作起來比稀漿法簡(jiǎn)單，但也會(huì)產(chǎn)生能耗的問題。

5 改善水穩(wěn)性的其它方法

除了摻加石灰或水泥來增加瀝青混合料的水穩(wěn)性外，還可以通過使用高粘度的改性瀝青或者使用低標(biāo)號(hào)的基質(zhì)瀝青，或者在瀝青中摻加高分子材料抗剝落劑的方法來解決混合料的水穩(wěn)性問題。

雖然改性瀝青在很大程度上可以改善瀝青與礦料之間的粘附性，但這種方法會(huì)大大增加造價(jià)；在瀝青中摻加液體胺類或金屬皂類表面活性劑的高分子材料抗剝落劑，也能夠有效的降低瀝青表面張力，達(dá)到提高瀝青和集料粘附性的目的。但使用高分子材料抗剝落劑，特別是一些胺類抗剝落劑的熱穩(wěn)定性差，水煮法試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，高溫儲(chǔ)存48h后的剝落率達(dá)到30%，儲(chǔ)存72h后剝落率為34%。另外使用化學(xué)抗剝落劑長(zhǎng)期性較差，使用幾年后，強(qiáng)度降低較快，更容易造成水損害。

6 結(jié)語(yǔ)

通過本次試驗(yàn)可得，在摻加2%的熟石灰、1%的水泥的情況下，瀝青混合料水穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)定度能有明顯的提高，并且不會(huì)降低瀝青混合料的低溫性能，故可以在OGFC瀝青混合料中添加熟石灰和水泥代替礦粉來改善其水穩(wěn)性，并認(rèn)為2%的熟石灰或1%的水泥是合適的添加劑量。工程中多采用直接干摻法這種摻加工藝，效果較好。

改善OGFC混合料水穩(wěn)性的常用方法還包括添加改性劑、使用改性瀝青或者在瀝青中摻加高分子材料抗剝落劑。但是綜合來看還是推薦使用摻加熟石灰代替部分或全部礦粉的方法來解決水穩(wěn)性問題。

[1]尹永勝.低噪聲瀝青路面的研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2005.

[2]JTJ 014—97,公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].