大空隙降噪沥青混合料的路用性能研究

朱天同

（上海城建日沥特种沥青有限公司，上海市 200231）

1 降噪沥青路面的特征

降噪沥青路面（也称 OGFC或 PA路面，日本称之为排水路面铺装），作为一种拥有较大空隙率的路面材料，具有良好的排水以及抗滑性能，可有效地减少行车雨雾的不利影响，提高雨天行驶的安全性；同时该种路面结构也可以减少噪声污染，减轻对周边居民的生活干扰；另外，OGFC路面也可以减少路面反光，提高夜间路面的可视性，降低司机的疲劳感；同时，OGFC路面在满足路面使用性能的同时，还可有效补给地下水，保护生态环境，因此受到了许多国家的青睐。

2 大空隙OGFC混合料的特点

OGFC路面的空隙率一般规定为18%～23%，但由于空隙率增加后路面的耐久性不易得到保证，因此通常空隙率都设计在20%以内。日本研究表明，空隙率越大，降噪效果越好，排水性能更优越。为追求更好的降噪效果，作一试验研究。该项研究将目标空隙率定在上限23%，从而研究其路用性能，同时与常规的空隙率20%进行对比，以期获得空隙率对各项性能的影响。

3 材料特性及级配

该项研究粗集料采用玄武岩，细集料采用石灰岩。集料的密度及吸水率如表1所列。

沥青采用自制的高粘度改性沥青，其指标如表2所列。

从上述指标可以看出，该高粘度改性沥青具有较高的软化点，因此能够有效地抵抗高温流动；同时，其粘韧性和韧性均较高，说明具有较好的粘结强度和抗变形能力。

表1 集料性能特点一览表

表2 高粘度改性沥青指标一览表

4 混合料设计

根据设定的目标空隙率，进行不同的油石比和级配初试，进行混合料拌合和马歇尔试验，结果如表3所列。

表3 初步测试结果一览表

从上述空隙率数据可以看出，初试级配偏粗，远大于预期的空隙，由于空隙率偏大，因此马歇尔稳定度都较小；另外，目标空隙率23%时实测空隙率都大于25%，在混合料成型好后容易掉粒，说明细集料过少造成玛蹄脂太少而不能有效粘结。因此根据此次试验进行级配调整，重新调整后的级配如表4所列及图1所示，试验结果如表5所列。

表4 调整后级配一览表

图1 级配曲线图

表5 调整后级配混合料试验结果一览表

根据配合比设计级配，当控制空隙率为20%，油石比为4.9%时各项体积指标均满足设计要求，因此确定控制空隙率为20%时最佳油石比为4.9%。当控制空隙率为23%，油石比为4.7%时各项体积指标均满足设计要求，因此确定最佳油石比为4.7%。

5 混合料性能测试

分别以最佳油石比，成型OGFC-13沥青混合料，进行车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验及飞散实验，试验结果如表6、表7所列。

表6 配合比设计检验结果一览表（20%空隙率）

表7 配合比设计检验结果一览表（23%空隙率）

通过上述实验，各项指标均满足技术要求。特别指出，采用高粘度改性沥青拌制的混合料空隙增大后，各项指标均有所下降，特别是抗车辙能力从5 575次/mm快速下降到4 800次/mm，说明空隙率对动稳定度影响比较敏感；另外冻融劈裂强度比和残留稳定度都有不同程度的下降，说明空隙率增大，对混合料的抗水损性能有明显的降低。

6 噪声测试

采用该混合料在上海嘉闵高架二期北段东半幅进行了860m的试验段摊铺，其空降率一半为20%，另一半为23%。工程结束后，进行了噪音测试，同时测试也和普通SMA-13混合料路面进行了对比，测试用车为明锐SKODA，测试噪音仪器放置在防撞墙内侧路面边缘。测试速度从40 km/h上升到100 km/h，噪音测试结果如表8、表9所列。

表8 23%空隙率OGFC沥青路面与SMA沥青路面车辆行驶噪声对照一览表

表9 20%空隙率OGFC沥青路面与SMA沥青路面车辆行驶噪声对照一览表

从上述数据可以看出，同样的车型，在相同速度下，20%空隙与23%空隙的路面噪音相差不大，说明增加3%的空隙对噪音的大小并不敏感。但与SMA路面相比，可以看出，速度从60 km/h到100 km/h，噪音最大可以降低6.4 dB(A)，同时也可以看出速度越大，降噪效果越明显。

7 总结

大空隙降噪沥青路面空隙率从20%上升到23%，混合料的动稳定度从5 575次/mm降低到4 800次/mm，降低了15%左右，但仍能达到4 000次/mm以上，说明采用自制的高粘度改性沥青，以及该级配能够满足抗车辙要求。如果空隙率继续增大，则混合料的力学指标如马歇尔稳定度都在4 kN以下，强度过低，不能满足要求。空隙增加后，肯塔堡飞散损失从9.5%上升到11.2%，说明其耐久性随着空隙的上升呈下降趋势，因此不能无限的增加空隙。如果想获得更大的空隙，且能保证混合料的各项性能优良，则需要性能更加优良的高粘度改性沥青。

通过噪音测试，说明在同样速度下空隙率从20%增加到23%，噪音降低值并不明显；但与普通的密实SMA路面相比，噪音降低明显。通过数据可以分析出，在低速行驶下，降噪效果较小，可能与车辆自身振动噪音有关；高速行驶时，噪音最大可降低6.4 dB(A)。《声环境质量标准》（G B 3096-2008）规定4 a类声环境功能区(高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通地面段、内河航道两侧区域)昼间环境噪音限值为70 dB(A)。而城市快速路和城市主干路设计时速一般为80 km/h，如果按照普通SMA路面铺装设计噪声则要超限；如果设计成该种降噪路面则在该速度以下噪声基本上可以满足规范要求。因此大空隙降噪路面对于噪声的降低具有一定的使用意义。