基于OGFC原理的沥青混凝土路面降温方案研究

陈 姝 韦 芳 丁思雨 周玲玲

（常熟理工学院经济与管理学院 江苏常熟 215500）

基于OGFC原理的沥青混凝土路面降温方案研究

陈 姝 韦 芳 丁思雨 周玲玲

（常熟理工学院经济与管理学院 江苏常熟 215500）

通过对常熟及周边城市为主的100条沥青混凝土道路路表温度测量，发现了影响道路路表温度的原因主要是磨耗型车辙、混合料孔隙率和遮阴方式。我国在降低混凝土道路路表温度中存在的问题主要是传统遮阴方式的局限性。针对发现的问题，在施工设计和施工工艺上提出了解决方案：涂热反射材料、OGFC改性沥青中添加素质纤维和提高沥青混合料的孔隙率。OGFC是一种大孔隙开级配沥青混合料，具有抗车辙，耐磨，抗滑，排水，抗噪的优点，基于 OGFC原理降低混凝土道路路表温度，在我国城市道路可以广泛推广运用。

混凝土路面；降低路表温度；磨耗型车辙；OGFC透水沥青

近几年夏季路面温度过高引起了车辆行驶速度降低，路面变形及道路使用寿命降低，甚至会引起爆胎和车辆自燃等问题，给人们的出行带来了诸多不便并且存在着不可小觑的安全隐患。所以降低混凝土道路路表温度是目前工程中亟需解决的问题。目前OGFC透水沥青越来越多的被应用于国内外城市道路的排水降噪方面，而在降温方面的研究极为稀缺。因此OGFC透水沥青应用于降低道路路表温度方面值得研究。

一.对混凝土道路温度过高的影响因素的分析

根据对常熟市及周边城市100条市政沥青混凝土道路温度的测量，总结出三个主要问题。

1、磨耗型车辙影响路表温度

通过对7、8月份不同地区的100条混凝土道路进行温度测量，分析数据结果得出混凝土道路面层具有温感性强的特点，尤其是沥青混凝土道路。分析结果（图1）表明车流量越大的道路路面温度越高，车流量大轮胎与地面摩擦产生热量多也会导致路表温度上升。这个现象说明了磨耗型车辙作用影响道路路表温度。同时混凝土混合料劲度模量具有强烈的温度依赖的特性，所以受磨耗型车辙的影响，夏季道路地面温度过高造成道路面层温稳性失衡。

[1]混合料孔隙率影响路表温度

由于沥青混合料是一种对温度变化极其敏感的材料，夏季沥青混凝土路面暴露在空气中，受到太阳的辐射温度会急剧的上升。沥青吸收的热量一般通过两个途径散发：一部分从其路表散发，另一部分转化为水汽从沥青混合料内部结构的孔隙扩散到路表。因此沥青混合料的孔隙在一定范围内适当的增大有利于热量传递进而降低路表温度。

3、传统遮阴方式存在弊端

经过测量了常熟及周边中小级城市100条道路路表温度，通过数据发现夏季温度路表可高达40多℃，但发现在同一时间同一城市同一条沥青混凝土道路不同路段温度却相差极大。在树荫下的道路温度只有20 多℃，后经试验发现在街道两旁种植列树的道路明显比无遮阴的道路路表温度低。可见种植列树起到遮阴效果，降低了混凝土路表温度。目前很多城市都采用这种传统的遮阴方式降低道路路表温度，但是很多道路因为城市规划和现实条件不允许大面积在街道两旁种植列树，尤其城市快速道路和高速公路，所以还是要从施工设计和施工工艺上来解决此问题。

二.降低混凝土道路路表温度的方案

1、在OGFC改性沥青中添加木质素纤维

我国沥青路面多采用沥青碎石混合料，道路大多为密级配路面和SMA路面。沥青混合料各筛孔范围宽，而OGFC沥青混合料即高粘度改性沥青各筛孔范围窄、用料沥青集中、等粒径粗集料比沥青碎石混合料多。OGFC沥青在日美等国家多用于降噪排水路面，然而高粘度改性沥青“OGFC”沥青磨耗量低能够减少车辙。车辙作用降低，车辆轮胎对道路摩擦减少进而降低了道路路表温度。在研究探索过程中发现在OGFC沥青中添加素质纤维可以更好地降低道路路表温度。纤维具有吸附作用尤其对于液体，在沥青中加入纤维可以吸附沥青，从而沥青用量增加，沥青粘度也会随之增加。这样可以有效地限制骨料之间的相对运动，车辙性能有了很大的改善，路面路表温度也会下降。【1】根据《运用高粘度改性沥青OGFC的研究》的高粘度改性沥青OGFC性能测试实验结果（表1）可知，掺加纤维的高粘度改性沥青增加了混合料的粘性，车辙性能有了很大的改善。车辙性能提高路表温度也会随之降低。又根据【2】沥青析漏损失实验结果(图2）发现添加不同种类纤维对沥青的磨耗量影响不同，其中木素质纤维可以最大程度减少沥青的损耗，降低磨耗型车辙。

表1 高粘度改性沥青OGFC性能测试结果

2、提高沥青混合料的孔隙率

目前常熟及周边的中小级城市的道路大多仍然为AC和SMA道路，其孔隙率不高于8%，不利于热量从沥青混合料内部散发。现发达国家用于抗滑降噪的开级配改性沥青OGFC，其设计孔隙率大于18%，内部具有大量连通孔隙。足见OGFC改性沥青通过散发热量降低路表温度能力远远高于一般沥青混凝土道路。在保证沥青道路其他性能不变得前提下，适当的提高沥青混合料的孔隙率，更助于降低路表温度。

3、在沥青混凝土表面涂热反射材料

据调查国外降低道路温度技术比较先进的国家美国、日本等发现，长岛特殊涂料公司和日本铺道公司联合开发出一种能够控制公路路面温度升高的新型铺路材料--凉顶。【1】随后，日本油漆公司（株）等多家企业联合开发可用于行车道以及人行道的路面热反射涂料，这种涂料铺装能在高温季节明显降低道路路表温度，热反射涂层在日本的道路铺装中被逐渐运用，但是我国在此方面运用欠缺，可以加以借鉴。

4) 在OGFC改性沥青中添加木质素纤维方案的可行性

经过对附近中小城市多家施工单位和设计单位回访可论证以上提出的方案在理论方面具有一定的可行性。这些方案可以进一步深入研究并在今后的道路工程中加以利用。OGFC混合料配合比经检验符合我国技术规范，并且质量符合对道路表面层材料技术要求。虽然在 OGFC改性沥青中添加素质纤维比普通沥青混凝土所采用的材料成本高，但随着时代的发展和科学的进步，成本自然也会逐渐降低。且近几年我国在北京、上海、广州等城市铺设了OGFC试验路，这些道路目前试验情况良好，OGFC已经被逐渐推行。如杭州市文三路、上海枫泾新镇区道路工程，此点足够证明OGFC改性沥青路面已被人们熟知和加以利用。添加木质素纤维的OGFC道路可以增加沥青用量降低磨耗型车辙与路表温度，从而减少高温对道路和车辆的损耗。

四.结论与展望

综上所述，在 OGFC改性沥青中添加木质素纤维可以有效地降低道路路表温度。此方案在今后沥青混凝土道路的设计和施工有一定的借鉴意义。可为沥青混合料性能的研究方面提供帮助。但是提出的这些方案还都处于初步研究阶段要利用到实际工程中还需进一步实验论证，并且上面提出的方案二涂热反射材料大多运用于人行道，而运用于快速道路时如何克服摩擦力问题还需进一步研究。方案三提高沥青混合料的孔隙率具体能提高的极限也需要进一步实验和实践工程论证，且孔隙率提高，混合料结合力会下降如何采用有效措施控制也需进一步研究。

[1]曹雪娟，唐伯明，朱洪洲.降低沥青路面温度的热发射涂层性能研究[J].《重庆交通大学学报（自然科学版）》，2010，29（3）：10-12

[2]韩宏伟，黄绍龙，庆军，张厚记，胡曙光.运用高粘度改性沥青OGFC的研究.《武汉理工大学学报》，2005，27（3）：41-43

[3]韩森，李晓娟，张宣洛，张根合，李波.纤维对OGFC沥青混合料性能影响研究.《武汉理工大学学报》,2010，32（1）,65-69

常熟理工学院大学生创新创业训练计划项目,项目编号：2015042。

U414

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1007-6344（2016）03-0016-02

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