一种延长透水型路面使用寿命防松散材料

吕天成 张承皓 孙镇亮 汪博雅

（安徽建筑大学， 安徽 合肥 230000）

0 引言

现代城市的发展，城市的道路桥梁建设不断扩展，各种道路和桥梁的设施，在原有的土壤表面上，造成许多用沥青包装物等为材料的水无法渗透的工业关闭的问题。例如，对超速行驶中水雾和眩光的影响，不能及时控制的噪音，水的积聚对行人产生危险，水体污染及城市天气恶化等问题，特别是随着地表水流量系数的增加，大量的雨水无法渗透土壤，直接排出，在分类排水系统中造成对城市水体的污染，在合流排水系统中加重城市排水压力，使城市污水处理厂影响正常运行，这与我国建设“节能型、环保型”社会的目标背道而驰。

目前我国采用的透水沥青路面成功解决了上述大部分问题。不仅水雾和眩光减少，而且在开级配抗滑磨耗层路上几乎没有水，所以也减少了在潮湿状态下前灯的眩光，提高了出勤安全。美国和欧洲的各种评价工作都研究了开级配抗滑磨耗层，与传统的路面相比，可以大大提高降噪功效，雨水通过开级配抗滑磨耗层，无法生成连续的水膜。即使城市长期下雨，也可以防止水的上涨。大大提高驾驶安全；对于城市降水的进一步利用，使水资源提高利用率，符合我国核心价值观。

但是OGFC 路面也有一定的不足之处，如OGFC 路面的早期松散问题，因OGFC 路面相对于传统路面材料组织更为松散，受季节热胀冷缩的影响，在过热与冷冻的影响下，沥青集料粘附性丧失。正是因为这些弊端，导致透水型路面在我国普及速度较慢，所以，本团队成员想研发一种延长透水型路面使用寿命的防松散材料，使透水型路面的普及率更快的提高。

1 研究方法

本项目是对于透水型材料OGFC 的改进与设计，所以研究现有的透水型材料的防松散性就是本次项目的切入点。因为现实中已经出现了透水型路面，可以促进城市的可再生循环，但是我国还未普及此材质的路面。我们发现现有的透水型路面材料OGFC 的部分性能较差，所以我们决定通过加入一种纳米材料，提高它的空隙率，来增强透水型材料的防松散性以至于提高OGFC 的使用寿命。

我们知道，木纤维有效地粘附在沥青含量上，从而增加了消耗量，增加了膜的厚度，从而提高了混合物质的耐久性。此外，纤维有助于形成网格结构，从而提高整体性能。我们准备在OGFC 中加入一种纤维，这种纤维在拌和过程中便于投放,不会飘散,卫生条件好,能够很大程度的提高混凝土的抗拉强度。除此之外，我们还会设计透水沥青混凝土路面的不同的配合比，兼顾强度和空隙率，也就是找出合适的沥青的用量和油石比值，还有目标孔隙率范围。

根据透水混凝土的预期开孔和结构特点，可以假定1m3混凝土形成了骨架堆积，将混凝土颗粒表面与沥青块融合，并将其与具有其强度的粘合剂结合，不用填补石头之间的空隙。透水混凝土质量通过密度和沉积的沥青胶浆质量之和来测量。目标值应考虑到它们在应用中发挥的作用，包括对强度的影响。利用对地表流量减少的影响和对生态的影响来确定输入内容的最佳优化。

2 实验方案及结果分析

OGFC 沥青混合料有很多的优点，比如其真空度高、渗透性好，在热负荷、雨水和船上货物的共同作用下极易患早发性问题。根据道路项目沥青和沥青试验规程进行沥青和沥青混合料道路性能综合评估的研究，作为低温弯曲试验，梁尺寸250 mm x 50 mm x 50 mm，温度-10℃，加载速度50mm/min，采用偏正弦重复荷载形式，频率选择10 Hz，温度设定为15℃。为此，决定在三个因素3 的水平上用L9（34）正交试验表进行正交试验；表1 给出了每个因素的值。已提交正交试验方案作为评价GMFC 混合物的基线指标，评价指标的试验结果见表2。

表1 各因素水平表

表2 正交试验结果

因此，通过正交试验结果以及OGFC 性能进行性能分析，可以得到如下图所示结果：

图1 OGFC 正交试验设计评分

3 结语

（1）分析表明，矿物级组分、沥青消耗量和纤维用量对OGFC 混合效率有显著影响。按照从高到低划分了中、粗、细级配；随着沥青用量的增加稳定度下降，动稳定度随着纤维掺量的降低而降低。

（2）根据性能评价指标的大小，混合材料的性能优劣排列不同，以运动稳定度为评价指标，各级配的性能从低等级到高级分别排列为细级配、粗级配、中级配，将低温弯拉的变化作为评定值，从较低层次到较高层次为粗级配、中级配、细级配，渗水系数为评定值，从低等级到高级，依次为细级配、中级配、粗级配，以疲劳寿命为评价指标，按低等级到高等级顺序排列粗级配、细级配、中级配。

（3）通过 L9 ( 34 ) 正交试验及各影响因素的显著性分析表明，级配类型对OGFC 的性能有显著影响；沥青用量对OGFC 的低温弯曲性能有显著影响，对冻胀变形无显著影响；纤维含量对渗透系数的影响不显著。

（4）综合评价法认为，考虑到排水式沥青混合料的不同配比，在低温弯曲变化、渗水系数、疲劳寿命及冻融劈裂强度比，排水式沥青混合材料的最佳配搭方案如下。级配中值、沥青质量分数4.3%、纤维添加量0.2%。