沥青路面泛油现象的分析及防治

【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 

      一、沥青路面泛油的定义和危害        （一）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。    （二）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、抗疲劳性能。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往伴随着负压的产生及空隙的连通，路面的雨水极容易透过微观裂纹或面层空隙进入基层，甚至击穿上面层，形成水损害。        二、泛油现象分型及其机理        （一）空隙率过小型    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.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。    (二)压密型    1.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。    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。    (三)动水作用型    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.泛油的机理    该型泛油的机理是：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。    (四)施工不当型    1.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。油斑处钻心试验表明仅该处的沥青含量偏高。    2.泛油的机理    由于原因的复杂性和现象的多样性，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：（1）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。 三、泛油现象的防治        (一)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；二是国家应尽快实行行业准入制度，无资格认定的不准从事相关技术工作。    （二）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性。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，从原来的钻孔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。    （三）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孔隙率的不同，对沥青与集料的粘附性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，沥青与集料的粘附性要求应越高。对于孔隙率与路面水损害之间的关系，新规范认为孔隙率过大会造成“路面渗水情况严重，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。对于设计孔隙率指标，新规范结合我国实际情况，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。    （四）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。        四、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，然后提出针对性的预防措施从根本上解决问题。