霍嫻堃
(河北光太路橋工程集團有限公司,河北 邯鄲 056002)
高速公路瀝青路面泛油是指瀝青混合料中的瀝青溢出至公路表面,在路面上形成一層油膜。泛油對行車安全有極大的影響,尤其是高速公路車速較快,可能導(dǎo)致輪胎失去抓地力而引起嚴(yán)重的交通事故。因此,應(yīng)針對泛油的產(chǎn)生原因和影響因素探討有效的預(yù)防措施。
無論普通瀝青或改性瀝青,只要是瀝青路面,都有可能產(chǎn)生泛油的現(xiàn)象。路面一旦泛油,可能造成以下后果:①降低路面摩擦性,直接威脅行車安全,尤其是在降雨后;②使上面層瀝青含量大幅升高,而中面層與下面層卻明顯降低,導(dǎo)致中面層與下面層各項技術(shù)性能下降;③瀝青發(fā)生遷移會使路面空隙率向不利的方面改變,即上面層的空隙率減小,而中面層與下面層卻增大,此時將產(chǎn)生負(fù)壓或?qū)е驴障哆B通,降雨后路面上的雨水通過空隙滲入到基層當(dāng)中,導(dǎo)致水損害的發(fā)生[1]。
雖然我國很多學(xué)者針對瀝青路面泛油的問題開展了很多分析研究,但仍未在泛油產(chǎn)生原因與機理方面使意見達(dá)成一致,一部分學(xué)者認(rèn)為,瀝青在路面結(jié)構(gòu)中的移動為從下部向上運動,導(dǎo)致表面積累大量瀝青,這是泛油的根本原因;還有一部分學(xué)者認(rèn)為,當(dāng)混合料所用瀝青過多或混合料空隙率很小時,如果氣溫較高,則在行車作用影響下會使瀝青溢出,在路面上產(chǎn)生泛油;還有一部分學(xué)者認(rèn)為,在交通荷載持續(xù)作用下,混合料中含有的集料由于連續(xù)嵌擠而使空隙逐漸減少,導(dǎo)致瀝青膠漿由于受到擠壓而溢出到路面上;還有一些學(xué)者將泛油分成了兩種類型,即傳統(tǒng)型與新型,其中,傳統(tǒng)型泛油是指面層內(nèi)處于自由狀態(tài)的瀝青因為受熱而發(fā)生膨脹,當(dāng)空隙難以容納時,從路面上溢出導(dǎo)致的泛油;新型泛油是指路面上的水進(jìn)入到面層中并長時間滯留于底部,此時受行車荷載及動壓水沖刷等的反復(fù)作用,導(dǎo)致裹覆在集料表面的部分瀝青發(fā)生脫落成為處于自由狀態(tài)的瀝青,在水的持續(xù)作用下持續(xù)向上發(fā)生遷移,最終在路面溢出而產(chǎn)生的泛油[2]??梢姡瑢?dǎo)致瀝青路面泛油的原因有很多,對此,為有效預(yù)防泛油現(xiàn)象的發(fā)生,有必要先對泛油予以適當(dāng)?shù)姆诸悾缓筢槍Σ煌愋偷姆河?,探究有效的預(yù)防措施。
該類泛油的主要現(xiàn)象特征為:當(dāng)氣溫較高時,在整個路段均產(chǎn)生泛油,包括輪跡帶與非輪跡帶,兩者僅為嚴(yán)重程度有所不同。泛油后的路面光滑如鏡,降雨后極易打滑。通過鉆芯取樣可知,出現(xiàn)該類泛油現(xiàn)象的路面,其面層內(nèi)部空隙均被瀝青充滿,厚度方向上的瀝青含量并沒有顯著差異。
該類泛油的產(chǎn)生機理為:設(shè)計時確定的面層空隙率就相對較小,氣溫較高時,瀝青發(fā)生膨脹,將空隙填滿后從路面向外溢出,產(chǎn)生泛油??梢?,該類泛油產(chǎn)生的內(nèi)因為空隙率過小,外因為高溫[3]。
該類泛油的主要現(xiàn)象特征為:伴有顯著車轍,泛油僅產(chǎn)生于輪跡帶,油膜的分布相對均勻。由于伴有車轍病害,車輛不得不變道,并且降雨后易產(chǎn)生積水,造成交通事故隱患。
該類泛油的產(chǎn)生原因為:混合料的碾壓不到位,在開放交通后受到重載車輛二次壓密,導(dǎo)致混合料中集料持續(xù)嵌擠,空隙變小,使瀝青膠漿由于受到擠壓作用在路面溢出,產(chǎn)生泛油。當(dāng)氣溫較高時,瀝青發(fā)生膨脹,導(dǎo)致泛油的現(xiàn)象加劇[4]。
該類泛油的表現(xiàn)形式有兩種,第一種為點狀油斑,先小后大;第二種為帶狀泛油。其中,第一種表現(xiàn)形式的發(fā)展過程為:先產(chǎn)生直徑在1~2cm 范圍內(nèi)的油斑,產(chǎn)生位置為輪跡帶,然后油斑不斷變大、增加,直徑可增加至2~5cm,同樣在輪跡帶上分布,經(jīng)過發(fā)展,直徑與面積均大幅增加,直至連成一片。第二種表現(xiàn)形式也在輪跡帶上分布。經(jīng)外觀考察及鉆芯抽提試驗可知,產(chǎn)生該類泛油現(xiàn)象的路段,其混合料瀝青用量大多為正常值。
該類泛油現(xiàn)象的產(chǎn)生機理為:路面上的積水在汽車輪胎作用下會產(chǎn)生一定動水壓,且該動水壓還會伴隨車速的增加而變大。在車速很快的情況下,動水壓會將面層擊透,使水進(jìn)入面層中,并匯集在面層的底部,此時繼續(xù)受到行車荷載作用,會使集料表面瀝青發(fā)生脫離,形成處于自由狀態(tài)的瀝青,這些瀝青受水的作用后會向上發(fā)生遷移,最終在路面涌出,產(chǎn)生泛油,并使底部混合料松散。
該類泛油的表現(xiàn)包含兩種,分別為點狀油斑與片狀油膜,但油斑和油膜分布都比較隨機,無規(guī)律可循,表明該類泛油現(xiàn)象的產(chǎn)生和車轍沒有關(guān)系。經(jīng)鉆芯試驗可知,泛油處混合料的瀝青含量相對較高。
該類泛油由于產(chǎn)生原因比較復(fù)雜,其產(chǎn)生機理無法統(tǒng)一,比較常見的會導(dǎo)致該類泛油現(xiàn)象發(fā)生的原因包括骨料發(fā)生離析、礦料中實際含水量超標(biāo)、基層頂面被油類污染、施工中積聚于機械的混合料在后續(xù)施工時掉落。
該類泛油屬于系統(tǒng)性泛油,如果發(fā)生,則必然造成嚴(yán)重的危害,有很大的影響范圍。預(yù)防此類泛油的關(guān)鍵在于做好下列兩個方面工作:①相關(guān)主管單位和部門應(yīng)對技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)予以嚴(yán)格把關(guān);②盡快實行準(zhǔn)入制,不具備相應(yīng)資質(zhì)的單位一律禁止從事相關(guān)工程。
如果施工中所用壓實度標(biāo)準(zhǔn)相對較低,或?qū)旌狭系哪雺翰坏轿粚?dǎo)致壓實度不足,除了可能產(chǎn)生車轍與泛油等病害,還會引起水損害,使路面產(chǎn)生早期破壞,對交通安全及路面結(jié)構(gòu)的耐久性都有很大的影響?,F(xiàn)行規(guī)范提出,壓實是決定瀝青路面質(zhì)量的關(guān)鍵工序,目前很多瀝青路面產(chǎn)生的早期損壞,都與混合料壓實不到位有關(guān),因此必須對壓實度評定引起足夠的重視。針對原技術(shù)規(guī)范在混合料壓實度與壓實施工工藝方面存在的不足,可采用以下措施加以解決:①提高壓實度標(biāo)準(zhǔn);②加強整個壓實施工過程的控制,同時通過鉆孔抽檢做好壓實度檢測與評定。以上規(guī)范要求促使壓實度控制基本觀念出現(xiàn)了巨大變化,從過去以鉆孔檢測為核心的方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷簩嵤┕と^程控制作為核心,并通過鉆孔檢測進(jìn)行抽檢校核,以使事后檢測變?yōu)槿^程動態(tài)控制,即在壓實施工中實現(xiàn)在線監(jiān)測,能從根本上保證混合料的壓實度,防止由于壓實度不足產(chǎn)生的泛油等病害問題。
對于動水作用類泛油現(xiàn)象,水、空隙率與行車速度是影響該類泛油的主要原因。對此,從混合料設(shè)計階段就應(yīng)引起重視,對于空隙率有所差異的混合料,應(yīng)使用不同黏附性標(biāo)準(zhǔn),以面層中不同層位空隙率為依據(jù),確定相應(yīng)的黏附性,使黏附性根據(jù)空隙率發(fā)生的變化而改變。如果混合料中空隙率很大,則內(nèi)部受到水的作用和影響也將很大,瀝青和集料之間必須有更大的黏附性,以降低大空隙率條件下水這一因素造成的不利影響。
對于混合料空隙率和結(jié)構(gòu)水損害的相互關(guān)系,規(guī)范提出:當(dāng)空隙率過大時,難免會使路面的滲水加重,進(jìn)而引起更加嚴(yán)重的損害。例如,橋面所用混合料如果空隙率較大,則受到行車荷載連續(xù)作用后,會有動水壓力產(chǎn)生,使整個鋪裝層損害速度加快,縮短結(jié)構(gòu)使用壽命?;诖?,在對混合料進(jìn)行配合比設(shè)計的過程中,需將空隙率作為一個關(guān)鍵指標(biāo)來考慮。原規(guī)范規(guī)定的Ⅱ型混合料空隙率相對較大,在降雨較多且氣溫偏高的地區(qū)并不適用。另外,空隙率指標(biāo)不能只是一個數(shù)值,我國各地區(qū)氣候和地質(zhì)條件差異較大,按照固定的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計難免有不合理之處。因此,應(yīng)根據(jù)實際情況確定一個適宜的空隙率范圍,以適應(yīng)各種不同的要求,各工程根據(jù)自身技術(shù)等級和氣候條件等方面因素確定最終的空隙率,并在設(shè)計及施工過程中加以嚴(yán)格控制。
預(yù)防該類泛油現(xiàn)象的發(fā)生,重點在于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的觀念。不能單純注重最終質(zhì)量,應(yīng)將重心放在質(zhì)量控制方面,從前期材料選擇開始,嚴(yán)格把控質(zhì)量。高速公路瀝青路面施工方應(yīng)對此引起足夠重視,通過嚴(yán)格的過程控制及管理,徹底杜絕該類泛油現(xiàn)象的發(fā)生。
綜上所述,高速公路瀝青路面泛油是一種比較常見的病害,不僅表現(xiàn)多種多樣,產(chǎn)生原因也十分復(fù)雜。對此,本文對瀝青路面泛油現(xiàn)象進(jìn)行了初步分類,介紹不同類型泛油現(xiàn)象的表現(xiàn)及產(chǎn)生機理,然后針對不同類型的泛油,提出相應(yīng)的預(yù)防措施,希望能為有效解決此類問題提供參考借鑒。