大空隙降噪瀝青混合料的路用性能研究

朱天同

（上海城建日瀝特種瀝青有限公司，上海市 200231）

1 降噪瀝青路面的特征

降噪瀝青路面（也稱 OGFC或 PA路面，日本稱之為排水路面鋪裝），作為一種擁有較大空隙率的路面材料，具有良好的排水以及抗滑性能，可有效地減少行車雨霧的不利影響，提高雨天行駛的安全性；同時該種路面結(jié)構(gòu)也可以減少噪聲污染，減輕對周邊居民的生活干擾；另外，OGFC路面也可以減少路面反光，提高夜間路面的可視性，降低司機的疲勞感；同時，OGFC路面在滿足路面使用性能的同時，還可有效補給地下水，保護生態(tài)環(huán)境，因此受到了許多國家的青睞。

2 大空隙OGFC混合料的特點

OGFC路面的空隙率一般規(guī)定為18%～23%，但由于空隙率增加后路面的耐久性不易得到保證，因此通常空隙率都設(shè)計在20%以內(nèi)。日本研究表明，空隙率越大，降噪效果越好，排水性能更優(yōu)越。為追求更好的降噪效果，作一試驗研究。該項研究將目標(biāo)空隙率定在上限23%，從而研究其路用性能，同時與常規(guī)的空隙率20%進行對比，以期獲得空隙率對各項性能的影響。

3 材料特性及級配

該項研究粗集料采用玄武巖，細集料采用石灰?guī)r。集料的密度及吸水率如表1所列。

瀝青采用自制的高粘度改性瀝青，其指標(biāo)如表2所列。

從上述指標(biāo)可以看出，該高粘度改性瀝青具有較高的軟化點，因此能夠有效地抵抗高溫流動；同時，其粘韌性和韌性均較高，說明具有較好的粘結(jié)強度和抗變形能力。

表1 集料性能特點一覽表

表2 高粘度改性瀝青指標(biāo)一覽表

4 混合料設(shè)計

根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)空隙率，進行不同的油石比和級配初試，進行混合料拌合和馬歇爾試驗，結(jié)果如表3所列。

表3 初步測試結(jié)果一覽表

從上述空隙率數(shù)據(jù)可以看出，初試級配偏粗，遠大于預(yù)期的空隙，由于空隙率偏大，因此馬歇爾穩(wěn)定度都較?。涣硗?，目標(biāo)空隙率23%時實測空隙率都大于25%，在混合料成型好后容易掉粒，說明細集料過少造成瑪蹄脂太少而不能有效粘結(jié)。因此根據(jù)此次試驗進行級配調(diào)整，重新調(diào)整后的級配如表4所列及圖1所示，試驗結(jié)果如表5所列。

表4 調(diào)整后級配一覽表

圖1 級配曲線圖

表5 調(diào)整后級配混合料試驗結(jié)果一覽表

根據(jù)配合比設(shè)計級配，當(dāng)控制空隙率為20%，油石比為4.9%時各項體積指標(biāo)均滿足設(shè)計要求，因此確定控制空隙率為20%時最佳油石比為4.9%。當(dāng)控制空隙率為23%，油石比為4.7%時各項體積指標(biāo)均滿足設(shè)計要求，因此確定最佳油石比為4.7%。

5 混合料性能測試

分別以最佳油石比，成型OGFC-13瀝青混合料，進行車轍試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗及飛散實驗，試驗結(jié)果如表6、表7所列。

表6 配合比設(shè)計檢驗結(jié)果一覽表（20%空隙率）

表7 配合比設(shè)計檢驗結(jié)果一覽表（23%空隙率）

通過上述實驗，各項指標(biāo)均滿足技術(shù)要求。特別指出，采用高粘度改性瀝青拌制的混合料空隙增大后，各項指標(biāo)均有所下降，特別是抗車轍能力從5 575次/mm快速下降到4 800次/mm，說明空隙率對動穩(wěn)定度影響比較敏感；另外凍融劈裂強度比和殘留穩(wěn)定度都有不同程度的下降，說明空隙率增大，對混合料的抗水損性能有明顯的降低。

6 噪聲測試

采用該混合料在上海嘉閔高架二期北段東半幅進行了860m的試驗段攤鋪，其空降率一半為20%，另一半為23%。工程結(jié)束后，進行了噪音測試，同時測試也和普通SMA-13混合料路面進行了對比，測試用車為明銳SKODA，測試噪音儀器放置在防撞墻內(nèi)側(cè)路面邊緣。測試速度從40 km/h上升到100 km/h，噪音測試結(jié)果如表8、表9所列。

表8 23%空隙率OGFC瀝青路面與SMA瀝青路面車輛行駛噪聲對照一覽表

表9 20%空隙率OGFC瀝青路面與SMA瀝青路面車輛行駛噪聲對照一覽表

從上述數(shù)據(jù)可以看出，同樣的車型，在相同速度下，20%空隙與23%空隙的路面噪音相差不大，說明增加3%的空隙對噪音的大小并不敏感。但與SMA路面相比，可以看出，速度從60 km/h到100 km/h，噪音最大可以降低6.4 dB(A)，同時也可以看出速度越大，降噪效果越明顯。

7 總結(jié)

大空隙降噪瀝青路面空隙率從20%上升到23%，混合料的動穩(wěn)定度從5 575次/mm降低到4 800次/mm，降低了15%左右，但仍能達到4 000次/mm以上，說明采用自制的高粘度改性瀝青，以及該級配能夠滿足抗車轍要求。如果空隙率繼續(xù)增大，則混合料的力學(xué)指標(biāo)如馬歇爾穩(wěn)定度都在4 kN以下，強度過低，不能滿足要求?？障对黾雍?，肯塔堡飛散損失從9.5%上升到11.2%，說明其耐久性隨著空隙的上升呈下降趨勢，因此不能無限的增加空隙。如果想獲得更大的空隙，且能保證混合料的各項性能優(yōu)良，則需要性能更加優(yōu)良的高粘度改性瀝青。

通過噪音測試，說明在同樣速度下空隙率從20%增加到23%，噪音降低值并不明顯；但與普通的密實SMA路面相比，噪音降低明顯。通過數(shù)據(jù)可以分析出，在低速行駛下，降噪效果較小，可能與車輛自身振動噪音有關(guān)；高速行駛時，噪音最大可降低6.4 dB(A)?！堵暛h(huán)境質(zhì)量標(biāo)準》（G B 3096-2008）規(guī)定4 a類聲環(huán)境功能區(qū)(高速公路、一級公路、二級公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市軌道交通地面段、內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域)晝間環(huán)境噪音限值為70 dB(A)。而城市快速路和城市主干路設(shè)計時速一般為80 km/h，如果按照普通SMA路面鋪裝設(shè)計噪聲則要超限；如果設(shè)計成該種降噪路面則在該速度以下噪聲基本上可以滿足規(guī)范要求。因此大空隙降噪路面對于噪聲的降低具有一定的使用意義。