排水降噪磨耗层在养护工程中适用性研究

朱林 1，张皓东

1.江苏中路工程技术研究院有限公司，江苏 南京， 211805

摘要：超薄排水降噪磨耗层OGFC可应用于高等级沥青或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护。但不同路面存在各种不同路况，在合适的路段上采用排水降噪磨耗层，才能达到最好的养护效果。对于高速公路通常存在的不同程度的车辙、坑槽、泛油、裂缝等各种病害，OGFC排水磨耗层的适用性是不同的。本文通过调研、实体工程检测，研究其对于不同交通、不同病害路段的适用性。

关 键 词：排水降噪磨耗层、养护工程、病害特征、适用性

中图分类号：U 416.2 文献标志码：A 文章编号：

1引言

OGFC为预防性养护技术，属于大空隙结构，厚度较小，对于不同交通量、不同环境、不同病害的适用性不同。本文将重点通过国内外应用经验调研、已建试验段的分析等，研究OGFC的适用范围。

2OGFC在养护中的应用

OGFC（Open-graded Asphalt Friction Course）作为一种路面养护材料，在国外已经有近40多年的研究与应用历史，常用于高速公路中铺筑厚度为19mm~25mm的磨耗层，因厚度较薄，故称其为超薄沥青磨耗层。与其他沥青罩面层相比，它具有平整性好、耐久、强度高、构造深度大、降低噪声、抗滑性好等优点。

法国是最早开始研究与应用超薄沥青磨耗层的，原来通常也是采用4cm厚的密级配沥青磨耗层，但出于经济的原因，迫切需要寻找比较经济的路面养护技术。到了20世纪80年代，研究开发了一种间断级配的薄层沥青磨耗层，铺筑厚度为20mm~25mm。这种间断级配的磨耗层，改善了宏观构造，采用改性沥青，且结合料含量很高，并添加纤维，以期达到提高耐久性的目的。到了20世纪90年代这种磨耗层又进一步降低为15mm~20mm，成为一种预防性养护用的超薄沥青磨耗层。

美国在20世纪70年代研究开发了开级配抗滑磨耗层（OGFC），取代过去使用的表面处治，如石屑封层、微表处等路面。OGFC一般孔隙率达15%，铺筑厚度仅为19mm~25mm，它与欧洲的排水性沥青路面不同，不具备充分的排水功能，主要提供良好的抗滑性。美国在州际干线公路中广泛应用OGFC，使得道路的安全性明显提高，交通事故大为减少。但后来乔治亚州运输部发现OGFC存在结合料析漏、迅速氧化、松散、脱层等问题，经采取添加消石灰作为抗剥落剂，采用聚合物改性沥青，提高干燥筒温度使集料充分干燥，以改善与沥青的黏附性。佛罗里达州采用含12%废旧橡胶粉的结合料铺筑20mm厚的超薄磨耗层，其最大公称粒径为12.5mm。澳大利亚广泛使用一种20mm厚的开级配沥青磨耗层，其最大粒径为8mm，采用聚合物改性沥青，混合料空隙率约15%左右，为防止析漏还添加纤维作稳定剂。此外，波兰、英国、德国以及南非等国家也广泛应用开级配沥青抗滑磨耗层。

日本于1987年于东京都环道7号率先采用排水性沥青混合料铺筑，呈现排水迅速、改善雨天视线、增加抗滑性、降低行车噪音及确保行车安全的效果。近十几年来排水性沥青混合料铺装结构已在日本各级道路广泛应用，尤其在多雨地区被列为首选。至1996年12月止，已累计超过800万平方公尺的铺筑业绩。1993年建设省道路局进行道路技术五年计划，在铺筑技术的主题下，排水性沥青混合料铺筑成为开发的主要课题。

但是，可以说欧洲的技术并没有适合高温多湿的日本气候和交通条件。施工后不久便出现了孔隙堵塞及交通载重引起的骨料飞散，车辙变形问题相当严重。因此，日本致力于开发适合日本的气候条件和交通条件的排水性沥青路面。经过大量的实践与研究，日本道路协会于1996年11月发布了《排水性铺装技术指针（案）》作为排水性沥青混合料的设计施工指南。同年日本道路公团做出所有的高速公路必须采用排水性路面铺装的决定后，排水性沥青路面的铺筑面积大规模增长，在一般公路、城市道路的交叉口，出于减噪与安全目的城市街道，排水路面也被较多使用。截至到2002年3月，日本公路40％的铺面转变为排水性沥青路面。日本对多个修筑排水性沥青路面前后的雨天事故调查对比，发现使用排水沥青路面后雨天事故可减少80％左右，从而基本上与晴天事故率相当。日本的排水性沥青混合料与欧洲PA相似，采用的最大公称粒径有13.2mm及16.0mm两种，目标空隙率达到20%，铺筑厚度4cm~5cm。近年来，为提高排水性沥青路面的吸音降噪性能，日本又对最大公称粒径9.5mm和4.75mm的混合料展开试验研究。日本认为排水性路面与普通沥青路面的车辙变化量几乎相同，排水性路面与普通沥青路面具有同等程度的耐久性。同时，日本为了防止排水性路面孔隙堵塞问题，开发了专门的高压冲洗车定期对多孔隙沥青路面进行清洗。

在我国，对于开级配沥青抗滑磨耗层（OGFC）的研究起步较晚，尤其用于高速公路沥青路面养护中的应用研究更少。OGFC在我国首先在城市道路上应用，北京、广州等大城市在20世纪90年代都先后铺筑了试验路和实体工程。公路行业是在20世纪90年代后期开始研究使用，但主要都是用于新建路面结构的功能层，厚度一般约4.0cm~5.0cm。东南大学先后在宁杭二期南京汤山段、沪宁高速公路镇江支线改建工程、渝邻高速公路主线等实际工程中铺筑了不同规模的多孔隙沥青路面试验段。从后期使用效果观测来看，江苏省用这种材料的修建的路面均未出现明显的松散、车辙、裂缝等病害，除宁杭二期试验路由于该路段为二级公路，车速较慢，且位于两段普通公路的交汇处，尘土污染比较严重，渗水能力下降较多，沪宁高速镇江支线和渝邻高速试验段的渗水能力衰减较少，仍能满足该地区降雨强度的要求。上海为了迎接世博会，2007年11月开始在世博园区先后铺筑了20万m2左右的高粘沥青OGFC路面，同时，国内前期修建的排水性路面和OGFC路面有所混淆，大多更偏向新建实体工程,排水性路面厚度在4cm~5cm，更多地依赖进口价格昂贵的原材料，经济投入比多加铺一层2cm~3cm的OGFC排水磨耗层要大。另外，由于排水性路面较厚，积聚在路面内部的尘埃，由于轮胎吸力无法深入较厚的面层下部，会导致路面空隙的堵塞，影响排水效果。

3OGFC对交通量的适用范围

自从20世纪50、60年代被开发出来，OGFC在美国和欧洲等国的州际公路、高速公路、城市干道得到广泛应用。国外的实践经验表明，OGFC路面通常适合铺筑在车流畅通、车速较高的道路上。如高速公路、城市的高架道路或快速汽车专用道等都是非常适合的。经验表明，交通量越少，OGFC路面空隙堵塞的速率越高。另外，OGFC的结构强度相对较低，对于干线道路的交叉口、慢行交通道路及停车场这些经常刹车、停车的路段容易出现剥落、进而引起路面坑槽，这种路面是不适合用OGFC来铺筑。总之，OGFC路面仅能做表面层或磨耗层，用于中、重交通量的高速路面上，行车速度较高可以保持路面空隙不被堵塞。

4OGFC对于环境的适用范围

根据对江苏省OGFC路段的使用状况调研，OGFC作为排水、抗滑、降噪表层，保证大空隙率则是保证OGFC路面使用性能和耐久性，随着公路运营时间的增长，OGFC路面的空隙率必然会下降，若遇到容易造成路面孔隙堵塞的环境，则这种路面的使用寿命必将降低。容易造成路面孔隙堵塞的环境包括：多风沙地区、季节性冰冻地区、容易污染的道路，这些地区的沙尘、降雪冰冻以及杂物（沿线居民污水、运输车辆洒落的泥土、粉、煤等）则是OGFC路面的最大克星。当灰尘、泥土等浸入孔隙并积累至一定数量时，OGFC混合料中的孔隙将被泥浆塞满而丧失其功效。必须使用注高压水，然后利用大功率设备吸出，即注水一吸出法方法处理。在冰冻地区，OGFC由于开口孔隙结构,温度降低很快，比不透水的密实混合料更容易产生冰冻。

5OGFC对于病害类型和病害程度的适用范围

OGFC为预防性养护技术，厚度较小，对于不同类型不同程度的各种病害，OGFC分别具有不同的适用范围。本文将通过国内外应用经验调研、已建试验路的调研等，研究OGFC对不同病害的适用范围。

（1）车辙

对于OGFC功能层用于沥青路面养护，其厚度只有2~3cm，另外出于OGFC横向排水的需求，OGFC用以沥青路面养护中对旧路面车辙深度要求不应过大。根据已建OGFC养护路段的应用情况，轻微车辙可不处理直接罩面；对于较大深度的车辙，应铣刨处理后，再铺筑OGFC路段。根据海门336省道使用经验，对于较严重的车辙，经铣刨后铺筑OGFC处理，并不影响其使用性能。

（2）裂缝

研究表明，旧路面存在的横向裂缝和纵向裂缝是对加铺层使用性能及寿命造成影响的最为直接的原因之一。半刚性路面作为我国高速公路当前的主流路面结构，横向裂缝的产生不可避免，横向裂缝存在时，如得不到有效处理，水分下渗导致旧路面损坏，进而导致OGFC的损坏。

由于OGFC面层的防水粘结层喷洒量较大，对于旧路面裂缝具有一定的修补能力，因此可适当放宽不需填缝处理的裂缝宽度，对于轻微的裂缝，可不灌缝直接用防水粘结层进行处理。而根据海门S336、宁高高速等OGFC路段的使用情况，横向裂缝经填缝处理后，可直接铺筑OGFC，对其性能并无较大影响。

（3）坑槽

坑槽是沥青路面的典型病害，严重影响路面的平整度和行车的舒适性,若不及时修补,在交通荷载和水的综合作用下,破坏会较快发展,造成路面破坏、养护费用增加并严重危及驾乘人员的安全。由于其安全隐患大,所以高速公路的养护管理中明确提出了“坑槽不过日”的养护要求，因此OGFC路面用于高等级公路沥青路面养护中，在加铺前，旧路面坑槽基本都已修补处理。从OGFC后期的使用效果来看，坑槽只要达到处理良好、边缘接缝不渗水，对其性能并无较大影响。

（4）泛油

沥青路面泛油现象是沥青路面早期破坏中最常见的一种病害,在高温、潮湿多雨的南方地区尤为突出，我省部分高速公路也出现过此类病害。沥青路面泛油造成路面抗滑系数的大幅度衰减，严重影响行车安全。

宁高高速OGFC路段铺筑时，旧路面泛油病害面积达到372.5 m2，路面平均横向力系数SFC为42，在高速行驶或雨天条件下，严重影响行车安全。通过OGFC试验段的铺筑，近期观测表明，OGFC路面经过4年的运营，使用性能良好，无一处泛油，虽然路面孔隙堵塞较其他路段严重（近期检测路面渗水系数只有67ml/mn）,但并不影响路面的使用。由此可见，OGFC路面可有效防止泛油的继续发展。

参考文献

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收稿日期：2022-01-15；修订日期：

作者简介：朱林（1990-），男，江苏镇江人，工程师，主要从事公路工程领域研究。