沥青路面施工论文研究方向

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：

[1]吕伟民.SMA路面的泛油及其空隙率[J].石油沥青，2001，(2)：22-24.

[2]孙立军.沥青路面结构行为理论[M].人民交通出版社，2005：299.

[3]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].人民交通出版社，2001：229-233.

[4]姚祖康.铺面工程[M].上海：同济大学出版社，2001：56.

[5]王哲人.路面工程．北京：人民交通出版社，2005.

[6]黄熙沥．青路面施工养护和改善．北京：人民交通出版社，1983.

[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]．

沥青砼路面施工过程中存在的问题及解决方法 随着现代高等级公路迅速发展，沥青砼路面已被广泛推广，并形成了以路面结构、材料、施工和检测为核心的成套技术，施工技术水平有了很大的提高，部分沥青砼路面技术和质量总体上已达到或接近国际先进水平。但沥青砼路面质量受人员、材料、设备、技术工艺及水平、环境等多种因素，以及沥青路面施工工序的复杂性、系统性和相关性的制约和影响。因此，必要的监督机制是十分重要的，作为监理应该要求施工单位严格按照批准的施工组织设计以及规范要求进行正确有序地施工。路面施工中的每一个工序，每一道环节都对最终的路面整体质量产生直接影响。所以，只有对各个工序都认真加以监督，才能保证获得合格的沥青砼路面。一．沥青混凝土拌制沥青砼拌制过程中沥青混合料时而会出现质量不稳定或波动性大，诸此任何一种沥青混合料，在规范化、机械化的流水作业施工中，都是很难保证沥青砼路面的质量。例如，混合料温度不均匀或者原各种不同规格矿料组成的变异性大或生产过程中没有经常检验各种不同规格矿料的颗粒组成，将导致流值、孔隙率的变化，从而影响路面质量。因此我们将每天进行抽取筛分试验，并将结果汇纵进行分析，使之成为指导生产的依据，并要求及时调整冷料仓比例；还要求施工单位必须严格控制拌合楼的震动筛筛孔尺寸。实践证明，按下列尺寸控制的筛孔为宜。1#筛=级配控制最大粒径+（1—2）毫米2#筛=（级配控制最大粒径—5毫米）/2+（1—2）mm3#筛=5mm+（1—2）mm4#筛=3mm依此可做适当调整，如何同三线冠新段 AC25 沥青砼选择筛孔为33、16、6、3的振动筛效果较好。为保持沥青砼混合料应有的质量，我们专职试验监理人员进行日常产生过程中的检验，发现问答题及时纠正处理。沥青贯入式面层应按下列程序和要求施工：一、放样和安装路缘石。二、清扫基层。三、浇洒透层或粘层沥青。厚度为4～5厘米的贯入式路面应浇洒透层或粘层沥青。四、撒铺主层石料。摊铺石料应避免大小颗粒集中，并应检查其松铺厚度。应严禁车辆在铺好的石料层上通行。五、碾压。主层石料摊铺后应先用6～8吨的压路机进行初压，速度宜为2公里/小时，碾压应自路边缘逐渐移向路中心，每次轮迹重叠为30厘米，接着应从另一侧以同样方法压至路中心。碾压一遍后应检验路拱和纵向坡度，当有不符合要求时应挠平再压，并宜碾压2遍，使石料基本稳定，无显著推移为止。然后用10～12吨压路机(厚度大的贯入式路面可用12～15吨压路机)进行碾压，每次轮迹应重叠1/2以上，并应碾压4～6遍，直至主层石料嵌挤紧密，无显著轮迹为止。沥青混凝上混合料的种类按矿料最大粒径的不同，可分为粗粒式(LH-30与LH-35)，中粒式(LH-20与LH-25)，细粒式(LH-10与LH-15)，以及砂粒式(LH-5)。沥青碎石混合料可分为粗粒式(LS-30与LS-35)，中粒式(LS-20与LS-25)以及细粒式(LS-10与LS-15)。沥青混凝土混合料按标准压实后的剩余空隙率，还可分为：Ⅰ型：剩余空隙率为3～6%，城市道路为2～6%，人行道系为～5%和Ⅱ型：剩余空隙率为6～10%。沥青混合料的拌制应符合下列要求：一、根据配料单进料和拌制，严格控制各种矿料和沥青用量。二、控制各种材料和沥青混合料的加热温度。三、拌和后的沥青混合料均匀一致，无花白、无粗细料分离和结团成块等现象。四、每班抽样做沥青混合料性能、矿料级配组成和沥青用量试验。五、每班拌和结束时，清洁拌和设备，放空管道中的沥青。作好各项检查记录，不符合规定技术要求的沥青混合料应禁止出厂(场二．摊铺质量路面摊铺质量的好坏直接影响到路面的整体质量，因此，这就成为我们监理沥青砼路面施工过程中的重点。摊铺作业质量除了与机械本身的性能有关外，还取决于摊铺的连续性、稳定性、匀速性，以及供料的均衡程度等因素，所以这个阶段出现的问题也较多，如：（1）沥青砼路面厚度不均匀总是客观存在，会引起在同一松铺系数下不同厚度所产生地不同压实效果从而影响路面平整度。所以，除了提高对基层的平整度和高程控制之外，还应加强对下面层沥青路面平整度及高程的监督，使之有所补偿，一层一层向上严格控制，直至上面层。在非常情况下，为保证路面厚度，则采取适当调整高程，以确保路面结构层厚度。（2）摊铺机开铺后会出现一段距离的双向坡，这对路面平整度影响很大。通过反复验证拱度和熨平板自重下垂和熨平板预热温度河摊铺温度的温差大小有关。所以，我们要求在熨平板预热时温度不低于80°C，用水准仪找平，并确定熨平板下支垫板的厚度（支垫板的厚度=松铺厚度+熨平板预热拱度+基层的高层误差，一般要求有五个支点）。特别是整幅摊铺时，应在摊铺前将拱度调整为同一坡度，并及时调整，特别是摊铺停止前要检查、调整好，以避免二次接缝时出现路幅偏高中低。（3）摊铺机螺旋拨料器和摊铺行走速度不匹配，使摊铺室中积料过多或过少，导致熨平板下混合料粗细离折，我们要求螺旋摊铺室内混合料料堆的高度平齐于或略高于螺旋摊铺器轴心线。特别使螺旋摊铺器不出空转现象。（4）摊铺机的行走速度不均匀，使摊铺速度不匀，沥青路面表面形成波浪，严重影响平整度及压实度。因此，我们要求其应保证3ˉ4米/ 分的速度行走，尽量避免停机。万一出现停机，应将摊铺机熨平板锁紧不使之下沉。停顿时间在气温10°C以上时不要超过10分钟。停顿时间超过30分钟或混合料低于100°C时，要按照冷接缝的方法重新接缝。摊铺机前应保证至少三车料待铺，以尽量减少停机，避免形成波浪。(5)在摊铺机行走的稳定性上，经常出现下列几种问题：a、摊铺机履带行驶线上因卸料而撤落的粒料未及时清除，造成摊铺厚度出现突变。因此，在施工过程中，督促施工人员随时巡视，以避免这种情况发生。b、运输车倒车时撞击摊铺机，引起摊铺机扭曲前进，使路面出现凸愣，我们要求在连续摊铺机过程中，运料车应在摊铺机前10ˉ30cm处停处，并挂空挡，依靠摊铺机推动缓慢前进；（6）在中上层的施工中，由于找平梁（拖杠）刚度大，挠度小，落地轮子和雪橇多，自身重量分配合理，行走稳定性好，因此，我们要求必须运用找平梁，这对提高路面平整度、厚度起到了很好的效果。三．碾压工艺碾压是沥青面成型的主要工序，是保证路面质量使其物理力学性质和功能特性符合设计要求的重要环节，也是沥青路面施工的最后一道工艺。在这发面我们监理要求责任落实到人，跟班作业，发现不到位的及时纠正，同时要求施工单位注意以下几点：（1）在碾压结束后，路面经常会出现推挤裂缝，这对沥青砼路面的稳定性有很大影响。因此，对初压、终压的碾压温度进行适时检测，确保终压在设计要求范围之内。（2）压路机在新摊铺的面层上坚决不许快速起动和刹车，要求熟练、有经验的驾驶人员操作；（3）喷水过多造成沥青混凝土表面冷却过快，使沥青混泥土表面开裂，因此对压路机轮上喷水应严格控制，只要不粘轮即可，而影响压路机对沥青混凝土搓揉的效果。（4）使用轮胎方式压路机前检查各轮胎的磨损情况及压力是否相等，防上各轮胎软硬不一，影响面层的横向平整度。四．取样和试验工地试验经常会出现试验出的结果与实际相差较多，所以就要求做到以下几点：（1）沥青混合料按统计法取样，以测定集料级配沥青含量，压实度集料取样地点在沥青掺人前的热拌设备旁，沥青含量试验应在摊铺机后面及压路机前面，从已摊铺的混合料中取样，压实度试验应从压好路面砼取试样，得到试验结果后，若有差错立即通知拌和楼或摊铺现场，而做出相应的措施。（2）混合料取样每拌500T取一次样，结果由我们审批。（3）当施工单位对各项指标做出试验时，自身做好平行试验，以做对其复核之用。五．接缝处理沥青路面接缝是不可避免的作业中断和与构造物的接头两种情况，接缝部位集中了影响路面平整度的不利因素，其质量好坏对路面质量有很大影响，为了提高接缝的质量要求必须采取下列措施：（1）采用切缝机切其断面，保证接缝断面为一垂直面。（2）切缝位置必须通过三米直尺检查，将接头处因前次碾压塌下的部位全部切除，为减少切除部分的长度，摊铺结束前摊铺机振动夯捶要一直保持振动到摊铺终结（3）碾压时压路机横向碾压由冷到热逐步过渡，并反复用细料填实，直到用三米直尺检查达到规定标准为止，才能开始纵向碾压。（4）和构造物的接头始端似同冷接缝，需人工铺筑终端段要挂线平整，细料填实一边碾压一边进行，要有熟练工人操作，在短时间内完成，确保碾压温度。（5）与构造物接头前，先要认真检查接头处基层是否平整，碾压是否密实，板结程度如何，从多发面保证刚柔分界处的平整度。2.路面弯沉检测新技术路面弯沉检测是我国柔性路面强度测量的一项主要指标。路面弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路面表面轮隙位置产生的总垂直变形或垂直回弹变形值。新的检测法有以下几种。激光弯沉测定仪法在测定时。将测定仪固定在路面上汽车的后轮隙中。利用汽车驶离被测点时路面回弹，带动原固定于地面上的硅光电池测头向上升起，使激光器发出的激光束通过进光射到硅光电池上产生光电流。并根据光电流的大小来计算路面回弹变形的数值，即路面回弹弯沉值。这种弯沉仪操作简易、精度高、读数稳定、体积小、质量轻、造价低且容易研制，另由于该测定仪依靠光线作为臂长，可以射得很远。加上激光发射角窄，光点小而红亮，10m之远仍能清晰可见，可用于刚性路面弯沉检测。自动弯沉测定仪法该测定仪在检测路段上在牵引车的作用下以一定的速度行驶，将测定仪的弯沉测定梁放在车辆底盘的前端并支于地面保持不动，当后轴双轮隙通过测头时，弯沉通过位移传感器等装置被自动记录下来。这时，测定梁被拖动，以二倍的牵引车速度拖到下一测点。周而复始地向前连续测定。通过计算机可输出路段弯沉检测统计结果。整个测定是在测定车连续行驶的情况下进行的。它可对路面进行高密集点的强度测量，适用于路面施工质量控制、验收和路面养护管理。落锤式弯沉仪（FWD）法FWD是通过计算机控制下的液压系统启动落锤装援，使一定质的重锤从一定高度自由落下，冲击力作用于承载板上并传到路面，导致路面产生弯沉，通过分布：距测点不同距离的传感器检测结构层表面的变形，记录系统将信号输入计算机。得到路而测点弯沉缸。FWD测量是计算机自动采集数据，进度快，精度高。检测最大速度可达80km/h，内置式落锤弯沉仪的牵引速度可大于100km/h.该方法足一种很理想的动态无损检测设备。3.路面平整度检测技术路面平整度可定义为路面表面诱使行使车辆出现振动的高程变化，它是路面使用性能的一项重要指标。因此平整度的检测是路面施工和养护的一个非常重要的环节。平整度的测试设备分为断面类和反应类两大类。断面类测定路表凹凸情况，反应类测定路表不平整程度。目前，断面类设备包括3m直尺、连续式平整度仪和激光路面平整度测定仪等，反应类设备包括车载式颠簸累积仪等。直尺测试时把3m直尺轻放于路面上，将画图仪移至其一端，用手将画图仪推向另一端。在这个过程中由于路面的凹凸不平，画图仪下面的测轮带动画针上下运动，同时滚筒轮在输力轮的带动下旋转，并带动纸带移动，两个运动的合成便使画针在纸带上画下了路面的几何量，并由此求得路面平整度数值。该方法用于测定压实成型的路面各层表面的平整度，以评定路面的施工质量和使用质量。但该方法比较落后，测量效率低下，操作者需要低头弯腰，现已用得较少。连续式平整度仪测量时由人或车拉动该仪器前进，由于路面不平引起测量小轮上下摆动，并带动位移传感器的测杆在传感器的小孔槽里上下滑动。这样就可以根据传感器输出的电位的正负及其大小来确定路面平整度。采用该类测定仪灵活性较大，既可人拖，也可车拉，但测试效率较低（检测速度≤12km/h）该方法适用于测定路表面的平整度，评定路面的施工质量和使用质量，但不适用于在已有较多坑槽、破坏严重的路面上测定。激光路面平整度测定仪激光路面平整度测定仪是一台装备有激光传感器、加速度计和陀螺仪的测定车，它同时具有先进的数据采集和处理系统。工作是测试车以一定的速度在路面上行使，固定在汽车底盘上的一排激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面，这个距离信号同测试车上装的加速度计信号进行互差，消除测试车自身的颠簸，输出路面真实断面信号。信号处理系统将来自激光传感器的模拟信号转换成数字信号并记录下来。随着汽车的行进，每隔一定间距，采集一次数据。通过数据分析系统，可显示打印国际平整度指数等平整度检测结果。该类测定仪是一种与路面无接触的测量仪器，测试速度快，精度高。同时还可以进行路面纵断面、横坡、车辙等测量，因此该测定仪有着广阔的应用前景。车载式颠簸累积仪测定时测试车以一定的速度在路面上行使，路面的凹凸不平引起汽车的激振，通过机械传感器可测量后轴同车厢之间的单向位移累积值VBI，以cm/km计。VBI越大，说明路面平整度越差。车载式颠簸累积仪测定路面平整度速度快，价格低廉，操作简便。可用其检测的结果评定路面的施工质量和使用期的舒适性。4.沥青路面损坏状况检测新技术路面在使用过程中常发生各种各样的损害。损害不但影响路面的结构使用性能和结构承载力，也会影响到路面使用性能。因此，沥青路面损坏状况检测，对于沥青路面养护具有重要意义。目前，国内外较先进的测量方法有：摄像测量法和探地雷达法。摄像测量法摄像检测技术的基本原理是将安装在测定汽车上的特种快速或高速摄像机按一定速度与一定摄像角度，将路面上所指定的各种病害录入摄像带，然后在现场或室内快速处理成数据的一种检测技术。该方法先进性，成本低，会成为今后一段时间内的路面损坏检测的主要手段。探地雷达装有探地雷达的车在路上以一定的速度行驶时，探地雷达发射电磁脉冲，并在较短时间内穿透路面，脉冲反射波被无线接收机接收，数据采集系统记录返回时问和路面结构中的不连续电介质常数的突变情况。路面各结构层材料的电介质常数明显不同，因此，电介质常数突变处，也就足两结构层的界面。根据测知的各种路面材料的电介质常数及波速，则可计算路面各结构层的厚度或给出含水量、损坏位置等资料。探地雷达检测沥青路面厚度，路面脱空、裂缝、陷落、空涧等病害。其检测速度可达80km/h以上，最大探测深度大于60cm.目前在公路无损检测方面，探地雷达已取得了较好的效果，而且还有更为广阔的应用前景。5.结束语综上可知，沥青路面检测的各项技术正在不断发展。由静态检测向动态检测发展，由手工方式向自动化发展，由有损检测向无损检测发展，由单项检测向集成检测发展。检测的速度也越来越快，效率越来越高，结果越来越精确。