陳 姝 韋 芳 丁思雨 周玲玲

（常熟理工學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 江蘇常熟 215500）

基于OGFC原理的瀝青混凝土路面降溫方案研究

陳 姝 韋 芳 丁思雨 周玲玲

（常熟理工學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 江蘇常熟 215500）

通過對常熟及周邊城市為主的100條瀝青混凝土道路路表溫度測量，發(fā)現(xiàn)了影響道路路表溫度的原因主要是磨耗型車轍、混合料孔隙率和遮陰方式。我國在降低混凝土道路路表溫度中存在的問題主要是傳統(tǒng)遮陰方式的局限性。針對發(fā)現(xiàn)的問題，在施工設(shè)計和施工工藝上提出了解決方案：涂熱反射材料、OGFC改性瀝青中添加素質(zhì)纖維和提高瀝青混合料的孔隙率。OGFC是一種大孔隙開級配瀝青混合料，具有抗車轍，耐磨，抗滑，排水，抗噪的優(yōu)點(diǎn)，基于 OGFC原理降低混凝土道路路表溫度，在我國城市道路可以廣泛推廣運(yùn)用。

混凝土路面；降低路表溫度；磨耗型車轍；OGFC透水瀝青

近幾年夏季路面溫度過高引起了車輛行駛速度降低，路面變形及道路使用壽命降低，甚至?xí)鸨ズ蛙囕v自燃等問題，給人們的出行帶來了諸多不便并且存在著不可小覷的安全隱患。所以降低混凝土道路路表溫度是目前工程中亟需解決的問題。目前OGFC透水瀝青越來越多的被應(yīng)用于國內(nèi)外城市道路的排水降噪方面，而在降溫方面的研究極為稀缺。因此OGFC透水瀝青應(yīng)用于降低道路路表溫度方面值得研究。

一.對混凝土道路溫度過高的影響因素的分析

根據(jù)對常熟市及周邊城市100條市政瀝青混凝土道路溫度的測量，總結(jié)出三個主要問題。

1、磨耗型車轍影響路表溫度

通過對7、8月份不同地區(qū)的100條混凝土道路進(jìn)行溫度測量，分析數(shù)據(jù)結(jié)果得出混凝土道路面層具有溫感性強(qiáng)的特點(diǎn)，尤其是瀝青混凝土道路。分析結(jié)果（圖1）表明車流量越大的道路路面溫度越高，車流量大輪胎與地面摩擦產(chǎn)生熱量多也會導(dǎo)致路表溫度上升。這個現(xiàn)象說明了磨耗型車轍作用影響道路路表溫度。同時混凝土混合料勁度模量具有強(qiáng)烈的溫度依賴的特性，所以受磨耗型車轍的影響，夏季道路地面溫度過高造成道路面層溫穩(wěn)性失衡。

[1]混合料孔隙率影響路表溫度

由于瀝青混合料是一種對溫度變化極其敏感的材料，夏季瀝青混凝土路面暴露在空氣中，受到太陽的輻射溫度會急劇的上升。瀝青吸收的熱量一般通過兩個途徑散發(fā)：一部分從其路表散發(fā)，另一部分轉(zhuǎn)化為水汽從瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙擴(kuò)散到路表。因此瀝青混合料的孔隙在一定范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)脑龃笥欣跓崃總鬟f進(jìn)而降低路表溫度。

3、傳統(tǒng)遮陰方式存在弊端

經(jīng)過測量了常熟及周邊中小級城市100條道路路表溫度，通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)夏季溫度路表可高達(dá)40多℃，但發(fā)現(xiàn)在同一時間同一城市同一條瀝青混凝土道路不同路段溫度卻相差極大。在樹蔭下的道路溫度只有20 多℃，后經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在街道兩旁種植列樹的道路明顯比無遮陰的道路路表溫度低?？梢姺N植列樹起到遮陰效果，降低了混凝土路表溫度。目前很多城市都采用這種傳統(tǒng)的遮陰方式降低道路路表溫度，但是很多道路因?yàn)槌鞘幸?guī)劃和現(xiàn)實(shí)條件不允許大面積在街道兩旁種植列樹，尤其城市快速道路和高速公路，所以還是要從施工設(shè)計和施工工藝上來解決此問題。

二.降低混凝土道路路表溫度的方案

1、在OGFC改性瀝青中添加木質(zhì)素纖維

我國瀝青路面多采用瀝青碎石混合料，道路大多為密級配路面和SMA路面。瀝青混合料各篩孔范圍寬，而OGFC瀝青混合料即高粘度改性瀝青各篩孔范圍窄、用料瀝青集中、等粒徑粗集料比瀝青碎石混合料多。OGFC瀝青在日美等國家多用于降噪排水路面，然而高粘度改性瀝青“OGFC”瀝青磨耗量低能夠減少車轍。車轍作用降低，車輛輪胎對道路摩擦減少進(jìn)而降低了道路路表溫度。在研究探索過程中發(fā)現(xiàn)在OGFC瀝青中添加素質(zhì)纖維可以更好地降低道路路表溫度。纖維具有吸附作用尤其對于液體，在瀝青中加入纖維可以吸附瀝青，從而瀝青用量增加，瀝青粘度也會隨之增加。這樣可以有效地限制骨料之間的相對運(yùn)動，車轍性能有了很大的改善，路面路表溫度也會下降?！?】根據(jù)《運(yùn)用高粘度改性瀝青OGFC的研究》的高粘度改性瀝青OGFC性能測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表1）可知，摻加纖維的高粘度改性瀝青增加了混合料的粘性，車轍性能有了很大的改善。車轍性能提高路表溫度也會隨之降低。又根據(jù)【2】瀝青析漏損失實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖2）發(fā)現(xiàn)添加不同種類纖維對瀝青的磨耗量影響不同，其中木素質(zhì)纖維可以最大程度減少瀝青的損耗，降低磨耗型車轍。

表1 高粘度改性瀝青OGFC性能測試結(jié)果

2、提高瀝青混合料的孔隙率

目前常熟及周邊的中小級城市的道路大多仍然為AC和SMA道路，其孔隙率不高于8%，不利于熱量從瀝青混合料內(nèi)部散發(fā)?，F(xiàn)發(fā)達(dá)國家用于抗滑降噪的開級配改性瀝青OGFC，其設(shè)計孔隙率大于18%，內(nèi)部具有大量連通孔隙。足見OGFC改性瀝青通過散發(fā)熱量降低路表溫度能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般瀝青混凝土道路。在保證瀝青道路其他性能不變得前提下，適當(dāng)?shù)奶岣邽r青混合料的孔隙率，更助于降低路表溫度。

3、在瀝青混凝土表面涂熱反射材料

據(jù)調(diào)查國外降低道路溫度技術(shù)比較先進(jìn)的國家美國、日本等發(fā)現(xiàn)，長島特殊涂料公司和日本鋪道公司聯(lián)合開發(fā)出一種能夠控制公路路面溫度升高的新型鋪路材料--涼頂?！?】隨后，日本油漆公司（株）等多家企業(yè)聯(lián)合開發(fā)可用于行車道以及人行道的路面熱反射涂料，這種涂料鋪裝能在高溫季節(jié)明顯降低道路路表溫度，熱反射涂層在日本的道路鋪裝中被逐漸運(yùn)用，但是我國在此方面運(yùn)用欠缺，可以加以借鑒。

4) 在OGFC改性瀝青中添加木質(zhì)素纖維方案的可行性

經(jīng)過對附近中小城市多家施工單位和設(shè)計單位回訪可論證以上提出的方案在理論方面具有一定的可行性。這些方案可以進(jìn)一步深入研究并在今后的道路工程中加以利用。OGFC混合料配合比經(jīng)檢驗(yàn)符合我國技術(shù)規(guī)范，并且質(zhì)量符合對道路表面層材料技術(shù)要求。雖然在 OGFC改性瀝青中添加素質(zhì)纖維比普通瀝青混凝土所采用的材料成本高，但隨著時代的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，成本自然也會逐漸降低。且近幾年我國在北京、上海、廣州等城市鋪設(shè)了OGFC試驗(yàn)路，這些道路目前試驗(yàn)情況良好，OGFC已經(jīng)被逐漸推行。如杭州市文三路、上海楓涇新鎮(zhèn)區(qū)道路工程，此點(diǎn)足夠證明OGFC改性瀝青路面已被人們熟知和加以利用。添加木質(zhì)素纖維的OGFC道路可以增加瀝青用量降低磨耗型車轍與路表溫度，從而減少高溫對道路和車輛的損耗。

四.結(jié)論與展望

綜上所述，在 OGFC改性瀝青中添加木質(zhì)素纖維可以有效地降低道路路表溫度。此方案在今后瀝青混凝土道路的設(shè)計和施工有一定的借鑒意義?？蔀闉r青混合料性能的研究方面提供幫助。但是提出的這些方案還都處于初步研究階段要利用到實(shí)際工程中還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)論證，并且上面提出的方案二涂熱反射材料大多運(yùn)用于人行道，而運(yùn)用于快速道路時如何克服摩擦力問題還需進(jìn)一步研究。方案三提高瀝青混合料的孔隙率具體能提高的極限也需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐工程論證，且孔隙率提高，混合料結(jié)合力會下降如何采用有效措施控制也需進(jìn)一步研究。

[1]曹雪娟，唐伯明，朱洪洲.降低瀝青路面溫度的熱發(fā)射涂層性能研究[J].《重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）》，2010，29（3）：10-12

[2]韓宏偉，黃紹龍，慶軍，張厚記，胡曙光.運(yùn)用高粘度改性瀝青OGFC的研究.《武漢理工大學(xué)學(xué)報》，2005，27（3）：41-43

[3]韓森，李曉娟，張宣洛，張根合，李波.纖維對OGFC瀝青混合料性能影響研究.《武漢理工大學(xué)學(xué)報》,2010，32（1）,65-69

常熟理工學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目,項(xiàng)目編號：2015042。

U414

A

1007-6344（2016）03-0016-02

?