基于LID 理念的“海绵城市”OGFC混合料渗透性能研究

朱学兵，沈 荣，黄宝涛

（宁波工程学院建筑与交通工程学院，浙江宁波 315016）

OGFC 沥青混合料路面具有良好的排水性能、防滑性能和安全性能，可以一定程度地降低行车噪声，因而OGFC 沥青混合料是“海绵城市”建设中路面铺设的良好材料。但是，由于OGFC 沥青混合料级配中粗粒多而细粒少，使该混合料颗粒之间的嵌锁强度相对较低，容易受到阳光、温度、水等环境因素影响而发生老化现象，因此作为胶凝材料的沥青选择显得尤为重要。

1 原材料

本项目使用的沥青掺有改性剂，可使混合料的性能得到明显改善，掺有该颗粒改性剂的OGFC 沥青结合料，沥青和混合料的各项性能均得到不同程度的提升，因此在各种环境下都具有很强的适应性，在本项目课题组及前人已有的经验下，影响混合料强度的一个很大因素就是胶结料的粘结能力，只有高黏度的沥青才能保证在渗透性能良好的前提下，OGFC 沥青混合料仍然具有足够的强度和稳定性。SBS 改性沥青的性能最好，最符合OGFC 排水沥青的要求，故本课题选择SBS 改性沥青；粗集料应满足高强度、高耐磨和良好抗滑性能等要求；粒径小于2.36mm的细集料则在硬度、洁净度上符合规范要求；矿粉采用由碱性岩石磨细而成。

粗集料是OGFC 沥青混合料强度的主要来源，其质量占矿料总质量的70%以上，本课题组采用4 种矿料、2 种级配，按目标配合比和孔隙率进行级配实验，级配及合成级配曲线图如图1 所示。

图1 矿料合成级配曲线

2 混合料空隙率

根据确定的矿料配合比，本课题组采用SBS 改性沥青以及最佳油石比，在实验室搅拌锅中严格按照规定的温度、重量进行搅拌和击实试件，在选择合格试件基础上进行混合料物理力学性能实验，包括密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值的测定，分别对各组试件进行测试及数据分析如表1 所示，其中空隙率如表2 所示。

将试验结果用柱状图如图2 所示，由结果可知，除了级配2和级配3 以外，其余级配组的两个试件都没有达到目标空隙率，且级配2 的空隙率更大一些；由级配2 和级配5 这两组可以看出，在油石比相同的情况下，当2.36mm 通过率增大时，沥青混合料的空隙率反而会减小。

表1 不同集料粘附性试验情况

表2 不同级配混合料空隙率情况

图2 试件空隙率

3 稳定度和流值试验

为进一步了解五组试件的力学性能，采用马歇尔稳定度试验测定每个试件的稳定度和流值，并求出平均值以代表各级配的稳定度和流值，来表征试件的高温稳定性和抗变形能力，将结果汇总于表3。

表3 马歇尔稳定度和流值试验结果

将以上试验数据结果转化为柱状图，由试验结果可知，各组级配的马歇尔稳定度和流值都是符合要求的，并且能够大致看出，当2.36mm 通过率增大时，马歇尔稳定度和流值都相应地会减小，表明当沥青混合料中粗集料的质量增多时，由于空隙率增大，这会使沥青受到水损害时的抵抗能力有一定下降，因此在设计OGFC 排水沥青时，不能一味地追求增大空隙率，如图3 所示。

图3 试件马歇尔稳定度和流值比较

4 结论

针对OGFC 排水沥青大空隙率的特点，对混合料的各个组分及其指标和相关试验进行了介绍、按照完整的配合比设计流程进行OGFC 排水沥青配合比设计，并得出如下结论：

（1）普通沥青无法达到高粘性、强抗老化性以及强粘附性要求，建议选用改性沥青，在OGFC 排水沥青中，粗集料的占比非常大，除了需要采用洁净、干燥、棱角性丰富的粗集料外，对粗集料也要有具体的量化要求，包括抗压碎性、抗车辙性、吸水性和针片状颗粒含量等。

（2）进行OGFC 配合比设计：在提出目标空隙率之后，先根据经验进行试配并对各组试件进行相应的指标试验和分析，选择出与设计目标最为接近的两组配合比后，可以利用内插法计算目标空隙率对应的矿料级配，然后利用试验确定沥青用量范围，从而选择沥青最佳用量，根据确定好的配合比来制作试件，并测定其各项指标，如果达不到目标空隙率的话，再进行相应的调整。