沥青性能研究论文

沥青路面泛油现象的分析及防治论文

【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。

参考文献：

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[7]公路沥青路面施工技术规范 (JTGF40—2004)[S].

[8]公路沥青路面施工技术规范 (JTJ032—94)[s]．

改性沥青是指添加了橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细了的胶粉等改性剂，或采用对沥青进行轻度氧化加工，从而使沥青的性能得到改善的沥青混合物。用它铺设的路面有良好的耐久性、抗磨性，实现高温不软化，低温不开裂。 改性沥青的特点 1、耐高温，抗低温，适应性强； 2、韧性好，抗疲劳，增大路面承载能力； 3、抗水、油和紫外线辐射，延缓老化； 4、性能稳定，使用寿命长，降低养护费用。 下面的是详细的： 改性沥青的优良性能来源于它所添加的改性剂，这种改性剂在温度和动能的作用下不仅可以互相合并，而且还可以与沥青发生反应，从而极大地改善了沥青的力学性质，犹如在混凝土中加了钢筋。为了阻止一般改性沥青可能发生的离析现象，沥青的改性过程是在一种特殊的移动设备中完成的，将液态的包含沥青和改性剂的混合料通过布满沟槽的胶体磨，在高速旋转的胶体磨的作用下，改性剂的分子被裂解，形成了新的结构然后被激射到磨壁上再反弹回来，均匀地混合到沥青当中，如此循环往复，不仅使沥青与改性得了均化处理，而且使改性剂的分子链相互牵拉，网状分布，提高了混合料的强度，增强了抗疲劳能力。当车轮压过改性沥青时，沥青层面发生相应的轻微变形，当车轮过后，由于改性沥青对骨料的粘结力强，弹性恢复好，使受挤压的部分迅速恢复平展的原状。 在沥青中加入某种称之为改性剂（Modifier）的材料，使沥青的某些特性从根本上得到改善，扩大了沥青的使用范围。这种加入改性剂的沥青，我们称为为改性沥青（Modified asphalt）。 改性沥青的种类及其特性，在国内使用情况： 在国内使用过的改性沥青有： （一）丁苯橡胶（SBR）；粉碎后按2%加入沥青，制成改性沥青母体，然后使用时再加入一定比例与普通沥青混合。还有将SBR加入溶剂成为Sspan>胶乳，直接掺入沥青，但这种方法施工工艺料为繁琐，效果也不甚明显，未能大面积推广使用。 （二）聚乙稀（PE）；奥地利使用了一种称之为Novophalt的改性沥青，使用已有15年的历史，其后在意大利、捷克、美国也相应推广使用。在沥青加入聚乙稀(PE)或再掺苯乙烯共聚物（热塑料性体(SBS），在表面层中还使用了石棉纤维，称之为沥青玛蹄脂碎石混合料 路面(SMA)。我国首次使用改性沥青是1994年首都机场高速公路，使用了奥地利技术NOVOPHALT。其关键技术在于利用间隙可不断调整的大型胶体磨使改性剂反复多次通过磨体而达 到非常均匀与沥青共混，用400倍显微镜面观察切片晶体结构是否混合均匀。PE对改善高温稳定性较好，而SBS对改善低温稳定性较好，96年首都机场东跑道罩面掺入4%PE+2%SBS，另外还掺入石棉纤维，使用改性剂以后，针入度比原来沥青减少了一个等级，软化点大 为升高，粘度增加了7倍，说明沥青的高温稳定性有显著提高。 96年夏季在北京至八达岭高速公路中再次使用了改性沥青仍然是奥地利技术Nobohalt，在沥青砼上面层中加入4%PE+2%SBS,中面层中加入5%PE，经胶体磨六次循环研磨，方可达到混 匀效果，每一周期约需半小时，产时为4吨。加入改性剂以后的沥青软化点可达60-70℃，马氏稳定度均在10KN以上，而稳定度的改变特别显著，号称“80度不软，30度不脆”（后者指零下温度）。其成本由于租用奥地利设备再加上原材料及能源消耗，每吨沥青混合料 约需增加100元左右。 改性沥青的施工工艺条件也有所改变，不能完全按现有施工技术规范进行控制。例如其“固化”温度明显高于变通沥青，辗压温度宜控制130-140，因此压路机必须紧随摊铺机之后不得拖延。 北京市公路局已自行研制成功大型胶体磨，研磨后的晶体直径可达15（微米）以下，其性能已超过奥地利设备，故生产成本可以大幅度降低。 （三）北美沥青UN-A：是美国犹他州东部UINTAH盆地所产的一种天然树脂，呈块状，经加工研磨成粉末，成为商品。根据北京公路局所作试验，加入5%-10%的UN-A。沥青的针入度延度脆点以及粘附性、马歇尔稳定度均有明显的改善。 UN-A是粉末状，可直接加入沥青。所以它的添加使用非常方便。目前尚未使用于工程。有 待进一步论证。 沥青玛蹄脂碎石混合料是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂，填充间断级配的粗集料骨架间隙而形成的眼挤型密实结构混合料。SMA改性沥青及SMA路面是一种新型的路面结构，改性沥青及SMA混合料冷却后非常坚硬，强度高。本文结合上海城市外环线(浦东段)环南一大道工程的施工，谈谈如何对改性沥青及SMA路面的施工进行控制。 一、工程综述 本工程北起张扬路立交东至环东一大道，路幅红线宽度100米，为城市Ⅰ级主干道，双向8车道，总长2387米。车行道结构形式为沥青柔性路面，结构层组成为路基+15厘米砂砾垫层+40厘米二灰碎石基层+15厘米三层式沥青混凝土面层。面层组合如下：表面层为改性沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-16）4厘米；中面层为中粒式改性沥青砼（LH-25）6厘米；底面层为粗粒式改性沥青砼（CLH-35）6厘米；下封层1厘米。 二、改性沥青施工质量控制的难点 1.改性沥青混合料粘度较高，各工序的施工温度均比普通沥青混合料的施工温度要求高，贮存、运输期间的降温不应超过10℃，生产厂至施工现场的距离较长，上海交通繁忙，气候变化大，混合料贮藏温度控制难。 2.沥青路面施工质量与摊铺机械的性能密切相关，沥青摊铺机械型号多种，性能不一。如何选择性能良好的施工机械，是工程质量控制的重点。 3.沥青摊铺时，必须均匀、连续，工人素质必须高，要能正确判断摊铺界面。 三、SMA沥青的拌合及施工 1.沥青混合料拌合。由于SMA与普通密级配沥青砼最大不同之处是SMA为间断级配，粗集料粒径单一、量多、细集料很少，矿粉用量多。细集料包括石屑和砂一共只需15%左右，给混合料的供料拌和带来不少困难。为此，料斗、料仓要重新安排，增加粒径为5～10毫米的骨料仓，以保证冷料数量，而细集料用量很少，冷料仓门开启很少，供料过程中要保持细集料干燥，以保证细集料顺利供料。主皮带把粗配料送入滚洞，通过燃烧器对骨料加热，有热电偶检测料温，自动调节燃烧器的风油比，使骨料温度达到190℃～200℃。热料经提升机进入振动筛，把热料按目标配合比的规格要求分筛到不同的热料仓（筛网尺寸可根据要求更换），有计算机控制各热料仓拉门，按输入的生产配合比自动配料、计量，由于SMA粗料粒径单一，细料很少，热料可能会发生粗集料仓经常不足（亏料），而细集料仓经常溢仓的不正常情况，控制室的操作人员不可调整放料的数量，使SMA的配合比不准。然后将木质素纤维加入到搅拌锅与骨料共同进行干拌，再添加经计算机控配比控制计量的石粉及沥青，拌和后，完成成品料的生产。SMA的干拌时间为4秒～5秒，湿拌30秒～45秒。 各种材料加热温度控制：沥青加热温度160℃～165℃，现场制作温度165℃～170℃，加工最高温度175℃，集料加热温度190℃～200℃，混合料出场温度175℃～185℃，混合料最高温度（废弃温度）195℃，摊铺温度不低于160℃，初始开始温度不低于150℃，复压最低温度不低于130℃，碾压终了温度不低于130℃，开放交通温度不高于60℃。 2.运输。由于SMA沥青混合料的沥青玛蹄脂的粘性较大，运输车的车厢底部要涂较多的油水混合物，而且为了防止运输车表面混合料结成硬壳，运输车运输过程中必须加盖油布，同时车量要适当增加。 3.摊铺。沥青必须缓慢、均匀连续不间断地摊铺。摊铺过程中，不得随意变换速度或中途停顿，摊铺速度应根据拌和机产量，施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度确定。摊铺速度为米/分钟。 4.碾压。碾压过程是面层施工中的重要环节，碾压SMA的八字方针为“紧跟、碾压、高频、低幅”，并合理地选择压路机组合方式及碾压步骤。 5.接缝。 （1）纵缝：根据本工程特点，我单位在沥青混合料摊铺过程中采用一台德国产ABG423摊铺机并排摊铺，采用此方式可以一次整幅摊铺，纵缝热接提高了路面的平整度，美化了路面的视觉效果。 （2）横缝：SMA路面的接缝处理要比普通混合料困难一些，因此，摊铺时在边部设置挡板，也可以在沥青SMA层每天施工完工后，在其尚未冷却之前，即切割好，并利用水将接缝冲洗干净。第二天涂刷粘层油，即进行摊铺新混合料。 沥青混合料施工中容易产生的问题： （1）过碾压：由于SMA路面的集料嵌挤作用，压实程度不大，压实度较易达到，但是随着碾压遍数的增加，集料不断地往下走，玛蹄脂一点点地向上浮，造成构造深度减小。在碾压过程中，特别注意表面构造保持在1～毫米，以便有适宜的构造深度。 （2）出现油斑：SMA路面通车后出现油斑也是常见的一种病害，这是由于SMA的纤维拌合不均匀造成的。因此在拌合时，要严格控制纤维的投放数量和投放时间，并延长干拌时间，确保纤维拌合均匀。还要注意储藏期间纤维干燥，防止纤维受潮成团。 （3）碾压成型温度不够高是常见的毛病。SMA在130℃碾压的效果就很差了。在低温时碾压，容易出现不平整。在行车过程中出现车辙，是因为碾压不足造成的。 虽然我对沥青懂一点，但还是回答不好你的问题。呵呵。但是有个中国沥青论坛，你可以去那里问问，那里都是有专家解答问题。 参考资料：

浅谈路基回弹模量对沥青路论文

目前，沥青路面的早期病害问题突出，除重载和施工因素外，大多与路面性能及排水有关。下面是我整理的浅谈路基回弹模量对沥青路论文，欢迎来参考！

摘要：

以半刚性基层方案为研究对象，采用软件，分析20~100MPa路基回弹模量条件下的路表弯沉值与面层剪应力变化，最后根据数据结果，得出以下结论：①伴随回弹模量不断增大，其对路表弯沉值带来的影响逐渐减弱，新建公路回弹模量应确定在40MPa以上；②路基的回弹模量并不会对面层上剪应力造成太大影响。

关键词： 路基；回弹模量；路表弯沉值；面层剪应力

0引言

回弹模量在沥青路面的结构设计中十分重要，其数值大小不仅会对工程造价造成影响，还关系到公路整体使用品质。本文借助计算软件，深入分析不同回弹模量对公路弯沉值和剪应力造成的实际影响。

1路面结构方案确定

对半刚性基层而言，其拥有良好的刚度、稳定性和强度，适宜作为路面主要承载层，同时还具有造价低、设计与施工成熟等诸多优势，是国内常用的典型路面结构。运用单轴双圆均匀荷载条件下的弹性层状连续体系及其基本理论分析各种回弹模量水平下弯沉、剪应力、面层压应力、基底拉应力实际变化规律，以此明确回弹模量对于公路路面带来的实际影响。此次分析过程中涉及到的参数有标准轴承、垂直荷载等，如果当量圆的半径等于，则轮间距可确定为3倍当量圆半径。采用软件进行计算和分析，为方便计算，给出的假定条件有：路面的横向用y轴表示；车辆行驶的方向用x轴表示，也就是路面的纵向；路面深度方向用z轴表示。在计算得出的结果当中，拉应力与压应力分别为正、负值。在对某个参数所具有的敏感性进行分析时，其余参数均不发生变化。

2回弹模量的实际影响分析

弯沉影响分析

弯沉值是指路面中各个结构层次和路基整体变形的总和。为分析弯沉值受回弹模量变化的影响，路基的回弹模量分别选择九种情况，变化区间为20~100MPa（以10MPa标准递增），各结构层除弯沉值外的参数均不发生变化，通过对比深入分析路面结构的受力，以此得出回弹模量实际变化趋势。当路基的回弹模量为20MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为和，后者占前者92%；当路基的回弹模量为30MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为和，后者占前者90%；当路基的回弹模量为40MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为和，后者占前者87%；当路基的回弹模量为50MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为和，后者占前者85%；当路基的回弹模量为60MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为和，后者占前者83%；当路基的回弹模量为70MPa时，路表和路基顶面的`弯沉值分别为和，后者占前者82%；当路基的回弹模量为80MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为和，后者占前者80%；当路基的回弹模量为90MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为和，后者占前者79%；当路基的回弹模量为100MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为和，后者占前者77%。（1）路表弯沉值下降约62%，路基顶面弯沉值下降约67%，路基顶面弯沉值占路表弯沉值的百分比在77%~92%范围内，伴随回弹模量不断增大，其对路表弯沉值带来的影响逐渐减弱；（2）相比较小的回弹模量所带来的弯沉值实际影响较大，若回弹模量在40MPa以内，弯沉值的曲线有较大陡度；而超过40MPa后，曲线较为平缓[2]。

剪应力影响分析

在车轮施加的横向作用力下，面层将产生一定剪应力。同样借助软件，对不同回弹模量造成的剪应力影响进行分析。在回弹模量小于30MPa的情况下，将单圆荷载的中心位置作为控制基准点，重点探讨深度和回弹模量对剪应力带来的影响。

面层压应力影响分析

采用软件，对双圆荷载中心各个位置上的面层底部竖向应力进行计算，此时路基的回弹模量确定在30MPa。通过计算可得，在双圆荷载中心外的位置上，面层底部竖向应力达到最大值。选择不同层位，对深度造成的竖向应力实际影响进行分析，选择6cm,9cm和15cm层位，深入研究竖向应力受基层模量的实际影响。从分析结果中可以看出，面层竖向应力和深度成反比关系，即伴随深度不断增加，面层竖向应力减少。路基的回弹模量不会对压应力造成太大影响。

基底拉应力影响分析

在半刚性基层中，无论层间连续或滑动，面层通常都处在受压区，无法发挥控制作用，所以基底拉应力为路面结构的主要控制因素。实践表明，基底拉应力是结构层产生开裂现象的主要原因，路面使用时会受到荷载长期作用，长时间处在应力和应变的交迭变化情况下，导致结构强度不断降低。在荷载达到一定作用次数以后，基底拉应力就会造成路面开裂。通过对基底拉应力受路基回弹模量变化影响的分析可知，回弹模量由20MPa以10MPa标准上升至100MPa，基底拉应力共降低31%。

3结论

本文借助计算软件，将半刚性基层方案作为主要研究对象，探讨了不同回弹模量对于弯沉和剪应力带来的实际影响，最终可得出下列结论：（1）路基顶面的弯沉值约占路表弯沉值的80%~90%，而且伴随回弹模量不断增大，其对路表弯沉值带来的影响逐渐减弱，回弹模量在40MPa以内时，弯沉值的曲线有较大陡度，而超过40MPa后，曲线较为平缓。基于此，新建公路回弹模量应确定在40MPa以上，以此提升路面整体承载力。（2）深度在10cm以上时，面层剪应力在深度不断增大的情况下明显降低，说明路基的回弹模量并不会对面层上剪应力造成太大影响，提高回弹模量不是解决波浪、堆挤等病害的有效措施。（3）随深度不断增加，面层竖向应力减少。路基回弹模量不会对压应力造成太大影响。（4）基底拉应力是结构层产生开裂现象的主要原因，路基回弹模量的不断增大，会降低对基底拉应力造成的实际影响。

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