浅议高速公路沥青路面的松散和泛油

【摘 要】本文针对我国高速公路沥青路面的松散和泛油病害，对松散及泛油的表现形式及形成原因进行了分析，进而对松散和泛油病害防治措施进行了介绍。 【关键词】高速公路；沥青路面；典型病害；松散；泛油；防治措施

1. 引言 松散和泛油虽不是路面的主要病害形式，但在某些时候还是会遇到。到底沥青路面为何会出现松散和泛油等病害，本文就对此问题展开讨论，针对沥青路面松散和泛油病害的类型，产生原因，防治对策等进行了详细的论述。希望本文能够起到抛砖引玉的作用。 2. 松散及泛油病害特点 松散大多发生在沥青路面的使用初期，是沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落，并从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的主要原因。现行规范中对高速公路沥青路面松散病害的分级标准见表1所示。常见的沥青路面松散见图1~2所示。 图1 构造物接头处松散 沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动，使表面有过多沥青的现象称作泛油。新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节，特别在连续多天高温后，在大量行车特别是在重载车辆作用下进一步压实，易导致沥青混凝土内部过多的自由沥青向上移动，产生泛油现象，油石比偏大地段表现的尤为明显。高温季节雨水侵入沥青混凝土内部后，如沥青与矿料的粘结力不足，沥青很快会从集料表面剥落并向上移动，产生更严重的泛油现象。在绝大多数情况下，泛油仅产生在行车道上，而且是间断式的片状分布。 规范中对泛油病害无分级标准，只描述为“路表呈现沥青膜，发亮，镜面，有轮印”。常见的沥青路面泛油现象如图3~4所示。 3. 病害原因分析 3.1 松散的形成原因。 3.1.1 混合料设计中存在的问题。 沥青混合料设计中存在的问题主要包括矿料为酸性石料、所用的矿料过湿或所选用的沥青胶结料粘结力差，从而使得沥青膜与集料之间缺乏有效的粘结；设计所用的沥青用量偏少，使得沥青膜的裹覆厚度不足，在外部水的作用下使集料从混合料中脱离形成松散。 图2 行车道松散（水损坏引起） 图3 行车道大面积的泛油 3.1.2 混合料施工中存在的问题。 施工中有两方面的因素如果处理不好可能引发混合料出现松散，一是混合料的拌和，另一个是混合料的运输。混合料的拌和过程中拌和不均匀，部分混合料集料缺乏有效的胶结料粘结，或者拌和过程中温度过高，使得沥青老化可能使混合料在摊铺后出现松散；另外，运输过程中若混合料出现离析、未进行有效保温或运输距离较长使混合料温度过低都可能引发施工后混合料出现松散。 3.1.3 养护不及时。 当路面出现麻面时，若不及时养护则路面会在车辆荷载的作用下出现松散。因为路面出现小麻面后，上层石料间就有了相互移动的余地，在汽车荷载的作用下也就容易被振动脱落而浮散在路表。这些石料在行车的作用下，搓动被沥青粘着的石料，促使后者脱落。此外，小麻面中常常积水，又会使石料表面沥青膜剥离，油石间的粘结力减弱，石料松动脱出，导致路面松散破坏。 图4 路面局部的泛油 3.2 泛油的形成原因。 3.2.1 沥青混合料设计及施工中存在的问题。 沥青混合料设计及施工中存在的问题是引发沥青路面发生泛油的主要内部因素。 沥青混合料的设计中存在的问题主要有两个：一是沥青混合料的设计孔隙率过低，这样高温季节在车辆荷载的作用下混合料中的自由沥青无处容身，只能向外溢出，从而形成泛油，特别是对于密级配的沥青混合料而言，这种情况出现的较多；二是混合料设计中油石比的设计值过大，混合料中的自由沥青过多，这样虽有利于增强混合料的低温抗开裂性能却也易使混合料发生泛油。 混合料施工中存在的主要问题为：混合料拌和楼的计量不准，使油份过多或者矿粉的添加量不足，从而使混合料中的自由沥青偏多，在高温季节及车辆荷载的作用下自由沥青外溢形成泛油；混合料的运输及摊铺过程中混合料发生的离析，细集料集中的部位孔隙率偏低而油份含量又偏高，从而使得混合料在高温季节出现泛油；混合料施工于秋末冬初的低温期，待温度升高时路面易出现泛油。 3.2.2 气候变化的影响。 近年来，全球气候逐渐变暖，夏季最高气温不断升高，而冬季则不再寒冷。年平均、月平均气温与上世纪九十年代比有了很大的变化，特别是高温天气的发生更频繁，持续时间更长。沥青路面作为一种柔性路面，对温度的抵抗力、适应力十分有限。随着夏季气候温度的不断上升，地表温度实际上还远高于空气温度，沥青材料的粘滞度不断降低，易于渗透，在车辆荷载的作用下极易引发路面泛油。 3.2.3 交通状况的影响。 交通量的持续快速增长，特别是超载超限运输的严重泛滥为路面泛油提供了巨大的外力能量。随着国民经济的增长，交通运输事业蓬勃发展，超载超限运输在市场经济对利益最大化的极端追求下变得日益严重。高速公路的年平均日交通流量不断增加，部分路段甚至已达饱和状态，而且这其中，超载、超限车辆等大吨位车辆所占的比重还在不断增加。大交通量、超重荷载的复合作用使路面不断地变形，混合料越来越密实，孔隙率越来越小，夏天里软化的沥青，特别是上层油石比偏大的部分，多余的沥青在油面的变形中极易被挤压溢出，并且随荷载等因素的增大而加剧，造成泛油。 4. 防治措施 4.1 沥青路面松散防治措施。 防治沥青路面出现早期松散破坏有以下两个方面途径：一是增强沥青混合料的粘结强度，即沥青与集料的粘附性，采用高粘度的改性沥青或是添加抗剥落剂可以提高集料与沥青的粘附性，减少松散显现发生；其次，是要做好级配设计，好的级配不易离析，且容易碾压密实，也骨架结构好，抗变形能力好。此外，级配设计一个关键的指标是空隙率，适宜的空隙率是路面结构非常关键的因素，是减少松散发生的重要内在原因。最后，便是加强施工质量的控制，尽量减少路面离析，离析是造成路面局部松散和泛油的重要的直接原因。 4.2 沥青路面泛油防治措施。 一般来讲，发生车辙的路段常常伴随有泛油现象，所以，两者的成因有大部分是相同的。相对于马歇尔设计方法的最佳沥青用量而言，沥青用量正常而发生泛油的情况，显然是因为沥青混合料设计方法本身存在缺陷造成的。所以，研究并采用能适应新情况的沥青混合料设计方法是解决早期损坏的根本途径。 5. 结论 松散病害已不是当前高速公路的主要病害形式。随着高速公路建设经验的不断积累及建设水平的不断提高，路面早期松散病害较少出现，而使用一定时间后出现的松散可能源于水损坏和车辆荷载的综合作用；泛油病害在当前高速公路中亦较少出现，随着路面结构的不断优化和路面各结构层混合料设计理论、设计方法和设计技术的不断成熟，路面各结构层混合料中可移动沥青的数量越来越少，从而减少了路面泛油病害的数量。