沥青路面泛油现象的分析及防治

沥青路面泛油现象的分析及防治 路桥科技2012年3月(上)l科技创新与应用 沥青路面泛油现象的分析及防治 朱元磊 (江苏交通工程咨询监理有限公司,江苏徐州221006) 摘要:本文分析了沥青路面泛油现象的危害性及传统和现代定义的不同.综合国内外研究对 沥青路面泛油现象,按照原因和机 理的不同分为空隙率过小型,压密型,动水作用型和施工不当型四种,并分别阐述了其判别性 特征和原因机理.结合新,旧规范对 比分析,按泛油型式不同提出了相应的预防措施. 关键词:沥青;路面;泛油;分型;预防措施 1沥青路面泛油的定义和危害 1.1沥青路面泛油的定义 传统型定义为:沥青面层中的自由沥青受热膨胀,直至沥青混凝, 空隙无法容纳,溢出路表的现象;新型定义为:路表水侵入面层内部并 长期滞留在沥青层底部,在行车荷载的反复作用和动压水冲刷下,集料 表面的沥青膜剥落成为自由沥青,并在水的作用下被迫向上部迁移,从 而导致面层上部泛油而底部松散的沥青迁移现象. 1.2沥青路面泛油的危害 路面泛油会造成三种直接后果:一是路面滑溜,对行车安全构成严 重威胁,特别是雨天.二是上面层混合料中的沥青含量愈来愈高,而中 面层及下面层的沥青含量愈来愈低,直接损害中,下面层的低温抗裂性 能,抗疲劳I生能.三是沥青迁移造成路面空隙率的不利性改变,上面层 空隙率愈来愈小而中,下层空隙率愈来愈大,中下面层空隙率的增大往 路面的雨水极容易透过微观裂纹 往伴随着负压的产生及空隙的连通, 或面层空隙进入基层,甚至击穿上面层,形成水损害. 2泛油现象分型及其机理 2.1空隙率过小型’ 2.1.1现象特征 空隙率过小型泛油的现象特征是高温季节,整条路段地出现泛油 现象,不管是轮迹带还是非轮迹带,只不过程度轻重不同而已.路表如 镜面光滑,雨天车辆易打滑.钻心取样表明,空隙率过小型泛油的内部 空隙充满了沥青,表面层厚度方向不存在明显沥青含量差异. 2.1.2泛油的机理 该型泛油的机理是沥青混合料的设计空隙率过小,油石比偏大,在 高温季节,沥青受热膨胀,在填满混合料中的空隙后溢出路表面形成泛 油.因此,泛油现象的内因是空隙率过小,而诱发的直接外因是高温.空 隙率过小型泛油的原因有二:一是规范标准的不合理导致设计空隙率 过小.如我国刚开始推行SMA路面时,照搬国外规范,没有考虑环境条 件的差别,将设计空隙率的标准规定为2%-4%,而我国不论北方还是南 方,夏季都十分炎热,因此,路面出现泛油成为必然.二是沥青混合料配 合比设计不当,经验不足,对规范理解不深,没有考虑具体工程的实际 情况而造成. 2.2压密型 2-2l现象特征 压密型泛油的表观特征是伴随有明显的车辙病害,泛油只发生在 轮迹带,表面油膜分布较均匀.由于车辙的存在,车辆往往被迫变道行 驶,而雨天容易形成积水,这些易对交通安全构成威胁. 22.2泛油的机理’ 压密型泛油的机理:沥青混合料由于压实度标准偏低或压实度不 足,路面开放交通后在重载车辆的再次压密作用下,沥青混合料内的集 料不断嵌挤而空隙率减少,最终沥青胶浆被挤压到路表而发生泛油.在 高温季节,沥青受热体积膨胀,会进一步加剧轮迹带的泛油现象.压实 度标准偏低的原因通常是刚引进国外新技术时,对技术标准吃不透,加 之缺乏经验造成;而压实度不足是压实功不够造成. 2.3动水作用型 2.3.1现象特征 动水作用型泛油有两种表观形式:一是点状的油斑,由小到大发 展;二是沿轮迹带分布的带状泛油.点状油斑的发展过程是,首先在某 段轮迹带上出现小块油斑,直径1~2cm左右;随后,轮迹带上的小块油 斑逐渐增多,增大,油斑的直径增大到2-5cm不等,继续沿轮迹分布;油 斑发展的最后阶段,油斑的直径,面积和爆发密度进一步增大,直至各 块油斑逐渐联通成片.带状泛油现象是沿轮迹带分布的.外观考察和钻 芯抽提试验发现此类泛油的路段沥青用量正常,不存在过量沥青. 2.3.2泛油的机理 i亥型泛油的机理是:路面积水在高速行驶的汽车轮胎下形成很高 的动水压,这种动水压力随车速的提高呈现几何级数增长.当车速较高 时,所产生的动水压足以击穿表面层沥青混凝土,进入面层底部;路表 水侵入面层内部并长期滞留在沥青层底部,在行车荷载的反复作用和 动压水冲刷下,集料表面的沥青膜剥落成为自由沥青,并在水的作用下 被迫向上部迁移,从而导致面层上部泛油而底部松散. 2.4施工不当型 2.4.I现象特征 根据美国热拌沥青混合料铺筑手册,施工不当型泛油一般表现为 点状油斑或片状油膜,油斑或油膜的分布较随机,不具规律性,油斑的 发生与有无车辙无关.油斑处锦试验表明仅该处的沥青含量偏高. 2.4.2泛油的机理. 由于原因的复杂陛和现象的多样性,施工不当型泛油无法归结为 统一的泛油机理.常见的施工不当型泛油的原因有:(I)骨料离析;(2)混 合料中矿料含水量超标;(3)石油或柴油污染基层顶面;(4)施工时改性 沥青结合料易聚积在施工机械上,机械碾压过程中这些聚集的沥青从 机械掉落下来,从而导致油斑现象. 3泛油现象的防治 3.1空隙率过小型 空隙过小型泛油是系统性泛油现象,一旦发生,危害严重,影响范 围大.预防关键是做好两方面的工作:一是国家主管部门要把好技术规 范或标准关;二是国家应严格施行行业准入制度,无资格认定的不准从 事相关技术工作. 3.2压密型 压实度标准偏低或压实度不足,不仅造成车辙和压密型泛油,还造 成水损害等早期破坏,影响交通安全和路面耐久陛.我国新规范明确指 出:沥青路面的成败与否,压实是最重要的工序,许多高速公路沥青路 面发生早期损坏,多与压实不足有关,因此压实度的评定至关重要.针 对原规范在压实度和压实工艺方面的不足,新规范采取了两项措施:一 是将原来的压实度标准提高了1%;二是对沥青路面的压实度采取重点 对碾压工艺进行过程控制,并适度钻孔抽检压实度的方法.新规范在压 实度控制方面是观念上的重大转变,从原来的钻孑L试件测定压实度改 为以压实工艺控制为主,钻孔检测作为抽检校核的手段,将事后检查转 变为过程控制,即实行施工过程中的在线监测. 3.3动水作用型 由于大空隙率,高速行车和水的综合作用是动水作用型泛油的主 要原因.因此,在混合料设计上对不同空隙率的混合料不应使用相同的 粘附性标准,应根据沥青混凝土面层中各层孑L隙率的不同,对沥青与集 料的粘附f生要求应随设计空隙率的变化而变化.混合料的空隙率越大, 其内部遭受水侵蚀的影响越大,沥青与集料的粘附陛要求应越高.对于 孑L隙率与路面水损害之间的关系,新规范认为孑L隙率过大会造成”路面 渗水睛况严重,并造成严重的水损坏”,如”桥面沥青昆合料的空隙率过 大,残余空隙率超过6%-8%,在汽车荷载作用下会产生很强的动水压 力,加速铺装层的水损害破坏”.因此,”沥青混合料配合比设计时,最重 要的指标莫过于空隙率”.新规范认为原规范的II型沥青混合料空隙率 普遍偏大,不适用于多雨潮湿地区的路面使用.对于设计孑L隙率指标, 新规范结合我国实际睛况,规定一个空隙率范围,以适应于不同的需 要,这个范围根据公路等级,气候,交通条件不同而有所不同. 3.4施工不当型 防范施工不当型泛油的关键是观念转变,重点抓施工质量过程控 制,而不仅是传统的最终质量,在材料和施工工艺两个方面严把质量 关. 4结语 由于泛油现象的多样性和原因的复杂性,所以应是按不同原因和 机理对沥青路面的泛油现象进行分类,然后提出针对胜的预防措施从 根本上解决问题. 一 127—