開級配抗滑磨耗層（OGFC）瀝青路面空隙率衰減規(guī)律研究

【摘 " "要】：為了揭示開級配抗滑磨耗層（OGFC）瀝青路面空隙率的衰減規(guī)律，采用室內(nèi)試驗測試及正交試驗方法，對通車后OGFC瀝青路面空隙率衰減的主要因素進行了分析，揭示了空隙率與滲水系數(shù)之間的關(guān)系，提出了空隙率衰減程度評價指標，并基于評價指標揭示了通車后OGFC瀝青路面空隙率的衰減規(guī)律。結(jié)果表明OGFC的空隙率越大，滲水系數(shù)也就越大，兩者呈現(xiàn)非線性關(guān)系；影響通車后OGFC瀝青路面的空隙率衰減的主要因素是溫度、車輛作用次數(shù)、輪載及初始空隙率，其中溫度是最為關(guān)鍵的因素；基于滲水系數(shù)反算的OGFC瀝青路面空隙率的衰減率與基于空隙率的實測值所得結(jié)論基本相仿，印證了基于滲水系數(shù)開展對OGFC空隙率衰減程度的評價是可行的。

【關(guān)鍵詞】：開級配抗滑磨耗層；瀝青路面；空隙率；衰減規(guī)律

【中圖分類號】：U414 【文獻標志碼】：C 【文章編號】：1008-3197（2024）05-15-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.05.005

Study on the Attenuation Law of Void Fraction of Open Graded Friction Course （OGFC） Asphalt Pavement

CHEN Qiaozhi

（Tianjin Municipal Engineering Design amp; Research Institute Co. Ltd. ， Tianjin 300392，China）

【Abstract】： In order to study the attenuation law of porosity on void ratio of Open Graded Friction Course （OGFC） asphalt pavement， this paper adopts the indoor experimental testing and orthogonal experimental methods for related research. An analysis was conducted on the main factors affecting the attenuation of porosity on OGFC pavement after its opening to traffic， and the relationship between porosity and water permeability coefficient was analyzed. Evaluation indicators for the degree of porosity attenuation were proposed. Based on these evaluation indicators， the attenuation law of porosity on OGFC pavement after its opening to traffic was revealed. The results showed that the larger the porosity of OGFC， the greater the water permeability coefficient， and a non-linear relationship was observed between the two; the main factors that affect the attenuation of porosity on OGFC pavement after its opening to traffic are rolling temperature， rolling frequency， wheel load pressure， and initial porosity. Rolling temperature is a key factor. "The conclusion drawn from VV is basically similar to that based on the measured values of porosity， which confirms the feasibility of evaluating the degree of porosity attenuation in OGFC based on the permeability coefficient.

【Key words】： open graded friction course；asphalt pavement；void ratio； attenuation law； influencing factors；evaluation index

開級配抗滑磨耗層（OGFC）是一種適用于高速公路等重載交通道路的瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，具有較高的強度和抗裂性能，近年來在道路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著通車時間的增加，OGFC瀝青路面的空隙率會逐漸衰減，導(dǎo)致路面質(zhì)量下降[1～3]。適宜的瀝青含量及合理的骨料比例能有效減少路面空隙率衰減，不同材料的黏結(jié)性能也會影響空隙率的衰減；此外，環(huán)境因素、交通載荷、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工質(zhì)量、路面養(yǎng)護等因素也會對OGFC瀝青路面空隙率的衰減產(chǎn)生一定的影響。要分析通車后OGFC瀝青路面空隙率衰減規(guī)律，首先需要深入研究這些因素的變化規(guī)律，以便更好地理解OGFC路面空隙率衰減的機理[4]；其次，需要建立評價OGFC瀝青路面空隙率衰減程度指標體系，客觀反映路面空隙率衰減情況，一般可以從空隙率的變化幅度、變化速率及變化趨勢等方面來評價[5]；最后，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，揭示OGFC路面空隙率隨時間變化的特性[6]。

通車的OGFC瀝青路面材料組成及配合比、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工質(zhì)量等均已經(jīng)無法改變，本文采用室內(nèi)試驗分析了空隙率與滲水系數(shù)間的關(guān)系，提出了兩種空隙率衰減程度評價指標，并利用正交試驗法，基于評價指標揭示了通車后OGFC路面空隙率的衰減規(guī)律。

1 空隙率衰減程度評價指標

考慮到已經(jīng)通車的路面空隙率檢測相對困難，有損檢測對路面過于不利，提出OGFC瀝青路面空隙率衰減率及基于滲水系數(shù)的OGFC瀝青路面空隙率衰減程度評價指標。

1.1 空隙率與滲水系數(shù)的關(guān)系

選擇玄武巖碎石、TPS高黏瀝青、石灰?guī)r礦粉，以O(shè)GFC-13的級配中值為基準，拌制OGFC-13混合料。以不同輪碾次數(shù)制備了8組車轍板試件，測得每組的平均空隙率為15.1%、15.9%、17.2%、18.4%、19.3%、19.8%、21.1%、22.5%，不同空隙率的OGFC-13車轍板進行滲水系數(shù)測試。見圖1。

由圖1看出，OGFC-13的空隙率越大，滲水系數(shù)越大，兩者呈現(xiàn)出一種非線性關(guān)系，并符合

[Cw=8.67VV2-256.9VV+2 487.7] （1）

式中：[Cw]為滲水系數(shù)；[VV]為空隙率。

1.2 空隙率衰減程度評價指標

交通量、溫度、初始壓實程度是已通車OGFC瀝青路面空隙率衰減最主要的影響因素。評價應(yīng)當建立以時間為基準的指標體系，因為OGFC瀝青路面空隙率衰減是一個隨時間變化的過程。檢測OGFC瀝青路面的空隙率，將其與初始空隙率進行對比，計算出OGFC瀝青路面空隙率的衰減程度

[DAVV=（VV初始-VV實時）/VV初始]×100% （2）

式中：[DAVV]為OGFC瀝青路面空隙率的衰減率，%；[VV初始]為OGFC瀝青路面通車前的空隙率，%；[VV實時]為OGFC瀝青路面特定時間點的空隙率，%。

如果有路面施工基礎(chǔ)檢測數(shù)據(jù)，特別是初始滲水系數(shù)，則可以結(jié)合式（1），將式（2）變化為式（3），便于迅速檢測既有路面空隙率。

[DAVV=（VV初始-fCw）/VV初始]×100% （3）

式中：[fCw]為基于滲水系數(shù)的OGFC空隙率，可以由式（4）得出

[fCw=aCw2+bCw+c] （4）

式中：a、b、c為系數(shù)，與OGFC的材料組成、級配等參數(shù)有關(guān)。

此外，還可以考慮引入其他指標進一步評價，例如路面平整度、轉(zhuǎn)彎行為等。這些指標可以通過實地調(diào)研和試驗數(shù)據(jù)獲取。

2 空隙率衰減規(guī)律分析

2.1 正交試驗及結(jié)果分析

選擇初始空隙率15.9%、19.3%、22.5%3種車轍板，設(shè)計了3水平、4因素正交試驗。見表1。

隨著溫度的增大，OGFC-13的[DAVV]迅速增大；相同條件下，車輛作用次數(shù)越大，[DAVV]越??；初始空隙率越大，[DAVV]越大；輪載壓力越大，[DAVV]越大；這表明通車后的OGFC路面空隙率衰減與車輛輪載、車輛作用次數(shù)及路面初始空隙率關(guān)系較大，外界因素中溫度是重要的影響因素。試驗溫度是各類因素中最為重要的一項因素，其對[DAVV]的影響，遠遠超過其他因素；這表明通車后OGFC路面[DAVV]衰減的主要因素是溫度，其機理可以從溫度升高，瀝青的黏滯性降低，進而導(dǎo)致OGFC抗剪強度降低的角度來解釋。見表2。

2.2 溫度對OGFC路面空隙衰減的影響

為了進一步明確溫度與OGFC瀝青路面[DAVV]的關(guān)系，在不同溫度下開展空隙率衰減試驗，加載溫度分別為20、30、40、50、60 ℃，碾壓次數(shù)均為2 500次，初始空隙率均為19.0%～19.3%，碾壓壓力均為0.7 MPa。隨著溫度的升高，OGFC瀝青路面[DAVV]顯著增大且增幅隨著溫度的提升也顯著增大，60 ℃時[DAVV]是20 ℃時的近4倍，是40 ℃時的近2倍。見圖2。

2.3 基于滲水系數(shù)的OGFC瀝青路面空隙衰減評價

由于滲水系數(shù)與確定的OGFC瀝青路面空隙率存在一定關(guān)系，所以對比利用滲水系數(shù)預(yù)估OGFC瀝青路面[DAVV]與實測值?；跐B水系數(shù)反算的OGFC瀝青路面[DAVV]與實測值基本相仿，說明基于滲水系數(shù)開展對OGFC空隙率衰減程度的評價是可行的；但前提條件是掌握既有路面全面詳實的原始數(shù)據(jù)，并且實際檢測時縫隙殘存物質(zhì)的清洗到位。見圖3。

3 結(jié)論

1）OGFC的空隙率越大，滲水系數(shù)也就越大，兩者呈現(xiàn)出一種非線性關(guān)系。

2）影響通車后OGFC瀝青路面空隙率衰減的主要因素是溫度、車輛作用次數(shù)、輪載壓力及初始空隙率；其中溫度是關(guān)鍵因素，其機理可以從溫度升高，瀝青的黏滯性降低，導(dǎo)致OGFC抗剪強度降低的角度來解釋。

3）基于滲水系數(shù)反算的OGFC瀝青路面[DAVV]與基于空隙率實測的[DAVV]基本相仿，印證了基于滲水系數(shù)開展對OGFC空隙率衰減程度的評價是可行的。

參考文獻：

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