基于OGFC原理的瀝青混凝土路面降溫方案研究

陳 姝 韋 芳 丁思雨 周玲玲

（常熟理工學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 江蘇常熟 215500）

基于OGFC原理的瀝青混凝土路面降溫方案研究

陳 姝 韋 芳 丁思雨 周玲玲

（常熟理工學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 江蘇常熟 215500）

通過對常熟及周邊城市為主的100條瀝青混凝土道路路表溫度測量，發(fā)現(xiàn)了影響道路路表溫度的原因主要是磨耗型車轍、混合料孔隙率和遮陰方式。我國在降低混凝土道路路表溫度中存在的問題主要是傳統(tǒng)遮陰方式的局限性。針對發(fā)現(xiàn)的問題，在施工設(shè)計(jì)和施工工藝上提出了解決方案：涂熱反射材料、OGFC改性瀝青中添加素質(zhì)纖維和提高瀝青混合料的孔隙率。OGFC是一種大孔隙開級配瀝青混合料，具有抗車轍，耐磨，抗滑，排水，抗噪的優(yōu)點(diǎn)，基于 OGFC原理降低混凝土道路路表溫度，在我國城市道路可以廣泛推廣運(yùn)用。

混凝土路面；降低路表溫度；磨耗型車轍；OGFC透水瀝青

近幾年夏季路面溫度過高引起了車輛行駛速度降低，路面變形及道路使用壽命降低，甚至?xí)鸨ズ蛙囕v自燃等問題，給人們的出行帶來了諸多不便并且存在著不可小覷的安全隱患。所以降低混凝土道路路表溫度是目前工程中亟需解決的問題。目前OGFC透水瀝青越來越多的被應(yīng)用于國內(nèi)外城市道路的排水降噪方面，而在降溫方面的研究極為稀缺。因此OGFC透水瀝青應(yīng)用于降低道路路表溫度方面值得研究。

一.對混凝土道路溫度過高的影響因素的分析

根據(jù)對常熟市及周邊城市100條市政瀝青混凝土道路溫度的測量，總結(jié)出三個(gè)主要問題。

1、磨耗型車轍影響路表溫度

通過對7、8月份不同地區(qū)的100條混凝土道路進(jìn)行溫度測量，分析數(shù)據(jù)結(jié)果得出混凝土道路面層具有溫感性強(qiáng)的特點(diǎn)，尤其是瀝青混凝土道路。分析結(jié)果（圖1）表明車流量越大的道路路面溫度越高，車流量大輪胎與地面摩擦產(chǎn)生熱量多也會導(dǎo)致路表溫度上升。這個(gè)現(xiàn)象說明了磨耗型車轍作用影響道路路表溫度。同時(shí)混凝土混合料勁度模量具有強(qiáng)烈的溫度依賴的特性，所以受磨耗型車轍的影響，夏季道路地面溫度過高造成道路面層溫穩(wěn)性失衡。

[1]混合料孔隙率影響路表溫度

由于瀝青混合料是一種對溫度變化極其敏感的材料，夏季瀝青混凝土路面暴露在空氣中，受到太陽的輻射溫度會急劇的上升。瀝青吸收的熱量一般通過兩個(gè)途徑散發(fā)：一部分從其路表散發(fā)，另一部分轉(zhuǎn)化為水汽從瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙擴(kuò)散到路表。因此瀝青混合料的孔隙在一定范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)脑龃笥欣跓崃總鬟f進(jìn)而降低路表溫度。

3、傳統(tǒng)遮陰方式存在弊端

經(jīng)過測量了常熟及周邊中小級城市100條道路路表溫度，通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)夏季溫度路表可高達(dá)40多℃，但發(fā)現(xiàn)在同一時(shí)間同一城市同一條瀝青混凝土道路不同路段溫度卻相差極大。在樹蔭下的道路溫度只有20 多℃，后經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在街道兩旁種植列樹的道路明顯比無遮陰的道路路表溫度低。可見種植列樹起到遮陰效果，降低了混凝土路表溫度。目前很多城市都采用這種傳統(tǒng)的遮陰方式降低道路路表溫度，但是很多道路因?yàn)槌鞘幸?guī)劃和現(xiàn)實(shí)條件不允許大面積在街道兩旁種植列樹，尤其城市快速道路和高速公路，所以還是要從施工設(shè)計(jì)和施工工藝上來解決此問題。

二.降低混凝土道路路表溫度的方案

1、在OGFC改性瀝青中添加木質(zhì)素纖維

我國瀝青路面多采用瀝青碎石混合料，道路大多為密級配路面和SMA路面。瀝青混合料各篩孔范圍寬，而OGFC瀝青混合料即高粘度改性瀝青各篩孔范圍窄、用料瀝青集中、等粒徑粗集料比瀝青碎石混合料多。OGFC瀝青在日美等國家多用于降噪排水路面，然而高粘度改性瀝青“OGFC”瀝青磨耗量低能夠減少車轍。車轍作用降低，車輛輪胎對道路摩擦減少進(jìn)而降低了道路路表溫度。在研究探索過程中發(fā)現(xiàn)在OGFC瀝青中添加素質(zhì)纖維可以更好地降低道路路表溫度。纖維具有吸附作用尤其對于液體，在瀝青中加入纖維可以吸附瀝青，從而瀝青用量增加，瀝青粘度也會隨之增加。這樣可以有效地限制骨料之間的相對運(yùn)動，車轍性能有了很大的改善，路面路表溫度也會下降。【1】根據(jù)《運(yùn)用高粘度改性瀝青OGFC的研究》的高粘度改性瀝青OGFC性能測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表1）可知，摻加纖維的高粘度改性瀝青增加了混合料的粘性，車轍性能有了很大的改善。車轍性能提高路表溫度也會隨之降低。又根據(jù)【2】瀝青析漏損失實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖2）發(fā)現(xiàn)添加不同種類纖維對瀝青的磨耗量影響不同，其中木素質(zhì)纖維可以最大程度減少瀝青的損耗，降低磨耗型車轍。

表1 高粘度改性瀝青OGFC性能測試結(jié)果

2、提高瀝青混合料的孔隙率

目前常熟及周邊的中小級城市的道路大多仍然為AC和SMA道路，其孔隙率不高于8%，不利于熱量從瀝青混合料內(nèi)部散發(fā)?，F(xiàn)發(fā)達(dá)國家用于抗滑降噪的開級配改性瀝青OGFC，其設(shè)計(jì)孔隙率大于18%，內(nèi)部具有大量連通孔隙。足見OGFC改性瀝青通過散發(fā)熱量降低路表溫度能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般瀝青混凝土道路。在保證瀝青道路其他性能不變得前提下，適當(dāng)?shù)奶岣邽r青混合料的孔隙率，更助于降低路表溫度。

3、在瀝青混凝土表面涂熱反射材料

據(jù)調(diào)查國外降低道路溫度技術(shù)比較先進(jìn)的國家美國、日本等發(fā)現(xiàn)，長島特殊涂料公司和日本鋪道公司聯(lián)合開發(fā)出一種能夠控制公路路面溫度升高的新型鋪路材料--涼頂?！?】隨后，日本油漆公司（株）等多家企業(yè)聯(lián)合開發(fā)可用于行車道以及人行道的路面熱反射涂料，這種涂料鋪裝能在高溫季節(jié)明顯降低道路路表溫度，熱反射涂層在日本的道路鋪裝中被逐漸運(yùn)用，但是我國在此方面運(yùn)用欠缺，可以加以借鑒。

4) 在OGFC改性瀝青中添加木質(zhì)素纖維方案的可行性

經(jīng)過對附近中小城市多家施工單位和設(shè)計(jì)單位回訪可論證以上提出的方案在理論方面具有一定的可行性。這些方案可以進(jìn)一步深入研究并在今后的道路工程中加以利用。OGFC混合料配合比經(jīng)檢驗(yàn)符合我國技術(shù)規(guī)范，并且質(zhì)量符合對道路表面層材料技術(shù)要求。雖然在 OGFC改性瀝青中添加素質(zhì)纖維比普通瀝青混凝土所采用的材料成本高，但隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，成本自然也會逐漸降低。且近幾年我國在北京、上海、廣州等城市鋪設(shè)了OGFC試驗(yàn)路，這些道路目前試驗(yàn)情況良好，OGFC已經(jīng)被逐漸推行。如杭州市文三路、上海楓涇新鎮(zhèn)區(qū)道路工程，此點(diǎn)足夠證明OGFC改性瀝青路面已被人們熟知和加以利用。添加木質(zhì)素纖維的OGFC道路可以增加瀝青用量降低磨耗型車轍與路表溫度，從而減少高溫對道路和車輛的損耗。

四.結(jié)論與展望

綜上所述，在 OGFC改性瀝青中添加木質(zhì)素纖維可以有效地降低道路路表溫度。此方案在今后瀝青混凝土道路的設(shè)計(jì)和施工有一定的借鑒意義?？蔀闉r青混合料性能的研究方面提供幫助。但是提出的這些方案還都處于初步研究階段要利用到實(shí)際工程中還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)論證，并且上面提出的方案二涂熱反射材料大多運(yùn)用于人行道，而運(yùn)用于快速道路時(shí)如何克服摩擦力問題還需進(jìn)一步研究。方案三提高瀝青混合料的孔隙率具體能提高的極限也需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐工程論證，且孔隙率提高，混合料結(jié)合力會下降如何采用有效措施控制也需進(jìn)一步研究。

[1]曹雪娟，唐伯明，朱洪洲.降低瀝青路面溫度的熱發(fā)射涂層性能研究[J].《重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，2010，29（3）：10-12

[2]韓宏偉，黃紹龍，慶軍，張厚記，胡曙光.運(yùn)用高粘度改性瀝青OGFC的研究.《武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)》，2005，27（3）：41-43

[3]韓森，李曉娟，張宣洛，張根合，李波.纖維對OGFC瀝青混合料性能影響研究.《武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)》,2010，32（1）,65-69

常熟理工學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目,項(xiàng)目編號：2015042。

U414

A

1007-6344（2016）03-0016-02

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