公路沥青路面国外研究现状论文

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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沥青路面冷再生技术是怎样的？应用现状怎么样？请看中达咨询编辑的文章。冷再生技术不仅可以节约资源，100％利用旧沥青混合料，还能够延长施工季节，改善施工条件，减少环境污染。与传统方法相比，一般情况下冷再生可节省40％～50％左右的投资，还能有效解决原路面开裂、车辙等病害。本文借鉴国际上已有成果，探讨冷再生沥青路面结构方法，为完整的冷再生沥青路面结构设计提供借鉴。一、沥青路面冷再生技术1、沥青路面冷再生技术概论沥青路面再生技术将旧沥青路面材料经适当加工，按比例加入一定量胶结材料或再生剂（如果需要，还可以加入部分新集料），制成混合料重复利用的一种路面养护维修技术。按工艺不同，分热再生技术和冷再生技术。热再生技术用于恢复老化沥青粘结性，重新发挥胶结料作用，再生利用沥青资源，所以能够用于热再生的材料只能是沥青面层材料。而冷再生技术主要是重复使用原有的路面材料（起骨料作用），因此冷再生路面材料可以是沥青面层材料，也可是无机结合料稳定的基层材料。自然温度下，冷再生经历沥青路面破碎、翻挖、新材料添加、拌和、摊铺、压实成型，从而重新形成路面结构层，其主要作路面的基层或底基层，也可作低等级公路面层。2、该技术研究现状废旧沥青路面材料再生利用研究最早从1915年在美国开始，但由于之后大规模新路建设，加之再生沥青混合料性价比与新拌沥青混合料差距较大，施工关键设备无法满足期望等原因，这项技术没有引起足够重视。国外发达国家沥青路面再生已形成一个技术系统。我国早期只将旧沥青混合料用于轻交通道路、人行道或道路垫层，1982年山西省在大中型道路工程铺筑沥青再生试验80余公里。1983～1988年，云南省分别对昆碗、昆洛、贵昆路进行再生沥青路面试验。1998年10月邯郸市引进世界最先进再生机――德国维特根公司WR2500，首次利用现场再生技术对境内一段路进行改造。2006年，江苏省在沪宁高速改扩建中采用沥青路面厂拌冷再生作为柔性基础，效果较好；江西昌九高速维修工程也将乳化沥青厂拌冷再生对旧沥青路面进行再生处理，用于基层。这些再生利用旧沥青路面工作的成功为我国旧沥青路面再生提供了经验，为下一步工作奠定了基础。但是，沥青路面再生技术在国内研究仍处开始阶段，虽有应用但没有大规模推广，该项技术也未形成系统。冷再生沥青路面的结构设计还没有一个完整方法，也未有相关资料文献。二、冷再生沥青路面结构设计冷再生沥青混合料强度的实现是经交通荷载与自然相互作用，通过水分蒸发和密度增加逐步发展起来。在路面铺筑完1-2年或更长时间后，冷再生沥青混合料抗磨耗能力就会得到降低，会导致不可逆的松散破坏。所以，一般不直接在路表面应用冷再生沥青混合料。1、最小表面层厚度初期，冷再生沥青混合料抗磨耗能力相对比较低，经交通荷载与自然的作用，往往会出现松散损坏，为此，冷再生沥青混合料结构层上一般要设一层高质量的表面层。而如何确定冷再生沥青混合料上表面层最小厚度，更多是依靠积累经验，还难从理论计算上根本解决。美国沥青协会在冷再生沥青路面结构设计方法中对冷再生沥青混合料上面层最小厚度提供了重要的参考数据，如表1所示。其中，以80-kN ESAL表示交通荷载，与我国现行JTG D50规范100-kN BZZ-100不同，但是对于两者之间是可以采取恰当的公式进行转化的。注：a：80-kN当量轴载；c：沥青混凝土或Ⅰ型乳化沥青罩面处理2、冷再生沥青混合料配合比设计进行冷再生沥青混合料配合比设计操作包括：确定混合料级配、原材料试验、试件制作及养生、确定最佳油石比和最佳含水量等。设计混合料配合比是沥青路面冷再生的重要内容，是进行相关室内试验来确定冷再生沥青混合料性能的基础。2.2.1原材料试验冷再生沥青路面材料由之前破碎的旧沥青路面材料、低粘度沥青、少量新集料、少量再生剂、泡沫沥青或乳化沥青、少量水泥组成，典型的是在常温下乳化沥青加破碎的旧沥青路面材料拌制的混合料。材料组成的多样性决定了冷再生混合材料具有复的杂性质。为此，需要对冷再生沥青混合料各组成成分进行原材料试验分析，确定其满足各项技术要求。2.2.2级配确定美国沥青协会把冷再生沥青混合料分为两大类，A类和B类。A类是集料级配能够满足表2中A、B、C、D的混合料（简单处理、轧制碎石、天然料场或河岸料场），B类是集料级配满足表2中E、F、G的混合料（砂或粉砂）。表2美国沥青协会冷再生混合料集料级配2.2.3试件成型方法在试验室中进行乳化沥青冷再生混合料试件试验可以参照JTJ 052规程T 0702“沥青混合料试件制作方法（击实法）”，在室温（22±5℃）中操作。首先加适量水在矿物集料中，拌和均匀，完全湿润集料表面；再注入适量乳化沥青，在1min时间内均匀搅拌，让混合料变成褐色；最后把混合料装入试模，击实成型。需注意，要在乳化沥青破乳前做好混合料的击实工作，两面各击50次后，连同试模横放24h，之后再两面各击25次，进行脱模处理；最后将试件放在60℃通风烘箱中72h进行养生，但在养生中要注意确保其中没有水分，完全干燥。2.2.4确定最佳含水量和油石比最终再生沥青混合料强度与压实后密度有直接关联，密度越大，强度越高。适量的水让乳化沥青裹覆在集料表面均匀分散，同时润滑集料有利于混合料压实。在混合料压实过程中，如果水分过少，乳化沥青就难以分散、集料颗粒之间的润滑就不充分，混合料难以压实。而如果水分过多，动水压力会在击实过程中增加，也难以压实混合料，同时还可能导致乳化沥青流失、养生时间过长降低强度。因此，在进行冷再生沥青混合料压实工作时，其处理方法要和土的压实相似，达到最佳含水量，让混合料干密度实现最大值。确定最佳油石比是冷再生混合料配合比设计实验室主要试验目的之一。目前，冷再生混合料配合比设计在国内外还没有一个统一的步骤，各相关机构更多的是依据试验结果及之前的实践经验来建立设计指导方法。与采用60℃马歇尔试验的热拌沥青混合料设计不同，冷再生混合料最佳油石比的确定试验呈多样化，有劈裂试验、马歇尔试验、无侧限抗压强度试验及其他方法，试验温度也不局限在60℃，也可是25℃或其他；试件状态可是养护后干燥，也可是再浸水后湿润。此外，也有不进行实验室试验而只依据集料级配计算最佳油石比，如美国沥青协会 MS-21手册中的方法。相比热拌沥青混合料，通常冷再生混合料配合比设计步骤要更简单粗略些。三、冷再生沥青混合料应用中存在的问题1、压实度通常最大干密度在试验室与实际施工有较大差距，主要是：3.1.1再生材料变异性大冷再生尤其是就地冷再生技术有个固有特征：铣刨材料级配有较大变异性。原路面大量修补也会有一些变异性。而再生材料最大干密度甚至会出现最大变异超过5％的情况。因此，多数工程在测定现场密度的地方测定最大干密度，每一路段使用一个标准密度，施工时增加室内土工击实试验的频率，尽量消除这种变异性。3.1.2现场材料含水量影响再生后的材料现场密度受材料含水量影响大。如果材料含水量低于最佳含水量，可增加压实功来满足压实度要求；而如果含水量超过最佳含水量，再生层压实度就会难达到压实度要求，这就需要在施工中加强对含水量的监控，原路面含水量超过最佳含水量的，需要在铣刨后进行晾晒，再进行再生施工。3.1.3压实设备与工艺冷再生混合料胶结料黏度较大，对冷再生材料压实要求比一般材料高，因此须选大吨位压路机充分压实，提高压实度水平，减小压实度变异性。2、使用性能再生材料变异性、压实不均匀性也让再生沥青混合料的性能有较大差异。冷再生沥青混合料强度随水分蒸发、车辆荷载压实逐渐发展，如何对变化的使用性能进行评价并将其融入路面结构设计也是一难题。四、结束语冷再生沥青路面能够大幅度降低路面维修成本，提高维修质量，保持路面完整，缩短施工工序。同时，再生利用旧料从而减少了新筑路料的开采料，而且现场冷再生也没有旧料运输与存放问题，所以这是一项绿色环保技术。以上由中达咨询搜集整理更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：