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(zhèn)亮 汪博雅

（安徽建筑大學(xué)， 安徽 合肥 230000）

0 引言

現(xiàn)代城市的發(fā)展，城市的道路橋梁建設(shè)不斷擴(kuò)展，各種道路和橋梁的設(shè)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(yè)關(guān)閉的問題。例如，對超速行駛中水霧和眩光的影響，不能及時(shí)控制的噪音，水的積聚對行人產(chǎn)生危險(xiǎn)，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(shù)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(tǒng)中造成對城市水體的污染，在合流排水系統(tǒng)中加重城市排水壓力，使城市污水處理廠影響正常運(yùn)行，這與我國建設(shè)“節(jié)能型、環(huán)保型”社會(huì)的目標(biāo)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(tài)下前燈的眩光，提高了出勤安全。美國和歐洲的各種評價(jià)工作都研究了開級配抗滑磨耗層，與傳統(tǒng)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(xù)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(jìn)一步利用，使水資源提高利用率，符合我國核心價(jià)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(tǒng)路面材料組織更為松散，受季節(jié)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?yàn)檫@些弊端，導(dǎo)致透水型路面在我國普及速度較慢，所以，本團(tuán)隊(duì)成員想研發(fā)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(xiàng)目是對于透水型材料OGFC 的改進(jìn)與設(shè)計(jì)，所以研究現(xiàn)有的透水型材料的防松散性就是本次項(xiàng)目的切入點(diǎn)。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中已經(jīng)出現(xiàn)了透水型路面，可以促進(jìn)城市的可再生循環(huán)，但是我國還未普及此材質(zhì)的路面。我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)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(qiáng)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(zhì)的耐久性。此外，纖維有助于形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，從而提高整體性能。我們準(zhǔn)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(huì)飄散,衛(wèi)生條件好,能夠很大程度的提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。除此之外，我們還會(huì)設(shè)計(jì)透水瀝青混凝土路面的不同的配合比，兼顧強(qiáng)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(biāo)孔隙率范圍。

根據(jù)透水混凝土的預(yù)期開孔和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(qiáng)度的粘合劑結(jié)合，不用填補(bǔ)石頭之間的空隙。透水混凝土質(zhì)量通過密度和沉積的瀝青膠漿質(zhì)量之和來測量。目標(biāo)值應(yīng)考慮到它們在應(yīng)用中發(fā)揮的作用，包括對強(qiáng)度的影響。利用對地表流量減少的影響和對生態(tài)的影響來確定輸入內(nèi)容的最佳優(yōu)化。

2 實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果分析

OGFC 瀝青混合料有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如其真空度高、滲透性好，在熱負(fù)荷、雨水和船上貨物的共同作用下極易患早發(fā)性問題。根據(jù)道路項(xiàng)目瀝青和瀝青試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)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(yàn)，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(fù)荷載形式，頻率選擇10 Hz，溫度設(shè)定為15℃。為此，決定在三個(gè)因素3 的水平上用L9（34）正交試驗(yàn)表進(jìn)行正交試驗(yàn)；表1 給出了每個(gè)因素的值。已提交正交試驗(yàn)方案作為評價(jià)GMFC 混合物的基線指標(biāo)，評價(jià)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 各因素水平表

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

因此，通過正交試驗(yàn)結(jié)果以及OGFC 性能進(jìn)行性能分析，可以得到如下圖所示結(jié)果：

圖1 OGFC 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)評分

3 結(jié)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(xì)級配；隨著瀝青用量的增加穩(wěn)定度下降，動(dòng)穩(wěn)定度隨著纖維摻量的降低而降低。

（2）根據(jù)性能評價(jià)指標(biāo)的大小，混合材料的性能優(yōu)劣排列不同，以運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定度為評價(jià)指標(biāo)，各級配的性能從低等級到高級分別排列為細(xì)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(xì)級配，滲水系數(shù)為評定值，從低等級到高級，依次為細(xì)級配、中級配、粗級配，以疲勞壽命為評價(jià)指標(biāo)，按低等級到高等級順序排列粗級配、細(xì)級配、中級配。

（3）通過 L9 ( 34 ) 正交試驗(yàn)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(shù)的影響不顯著。

（4）綜合評價(jià)法認(rèn)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(shù)、疲勞壽命及凍融劈裂強(qiáng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)4.3%、纖維添加量0.2%。