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1、SMA路面泛油原因分析许银行1,刘国伟2,李永飞1(1.长安大学,陕西西安710054;2.山西省交通科学研究院,山西太原030006)摘要:近年来,SMA路面在我国得到了广泛的试验与应用,取得了令人满意的效果。但是也出现了一些早期病害。阐述了SMA路面的泛油现象,同时从设计参数的选择、材料的要求、施工、行车荷载以及环境诸方面对其进行了分析,找出了SMA路面泛油存在的真正原因。关键词:公路;工程;SMA;路面;泛油中图分类号:U418.65文献标识码:B文章编号:1006-3528(2005)01-0032-
2、02SMA是由沥青玛蹄脂填充碎石骨架组成的骨架嵌挤型密实结构混合料,接近于我国的沥青碎石混合料的空隙中用丰富的沥青玛蹄脂填充的情况。它以其优良的抗车辙性能和抗滑性能闻名于世。同时在平整度,降低噪声、表面耐久性和能见度(减少车辆灯光反射、减少水雾)等方面都有不俗的表现。由于其优良的使用性能,在我国的高速公路、城市道路、桥面铺装、机场跑道都得到了广泛的应用。但在我国铺筑的试验路或实体工程既有成功的经验,也有失败的教训。由于种种原因,很多地方都出现了泛油的早期破坏,本文就SMA沥青路面的泛油现象和原因进行详细的阐述
3、与分析,以期能给SMA沥青路面在今后的应用中提供帮助。1泛油现象及其机理通常情况下,在泛油路段路表油亮光滑,车辆易打滑。泛油现象的产生有以下两种情况:a)沥青用量超标。过量的沥青或玛蹄脂受高温膨胀充满沥青混合料空隙后溢出到路表。b)沥青不超标。泛油只发生在轮迹带上,它由点状油斑由小到大发展直至各块油斑逐渐连通成片。在高温季节,新铺SMA路面在大量行车,特别是重型货车作用下进一步压密,而导致SMA内部的自由沥青向上移动,产生泛油现象。2泛油原因综合分析2.1盲目套用国外规范[4],[5]a)盲目照搬国外要求的最
4、小油石比。在我国引入SMA路面初期,由于对其缺乏必要的经验与资料,造成照搬国外规范的现象比较普遍。因此,许多工程即使在做配合比设计时确定的油石比较低,但在施工时唯恐沥青用量少,不敢贸然使用,纷纷将油石比调整到最小油石比以上,导致油石比偏高,为泛油留下祸根。沈大高速公路的SMA试验段泛油原因就在于此。b)低的空隙率也是造成路面泛油的原因之一。2002年发布的《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》将空隙率定为3%~4%,且注释为:对高温稳定性要求较高的重交通路段或炎热地区,设计空隙率取高值,且允许放宽到4.5%。但是
5、德国规定空隙率为2%~4%,有些地方就盲目照搬,或者是因为受到以前所修建的沥青路面水损坏严重的影响,人为地降低空隙率,以期达到不渗水,降低水损坏。而施工之后的通车会使SMA路面再次压密致使空隙率进一步减小,从而使沥青更易挤出造成路面的油斑和泛油。c)击实功不够也会造成路面使用中的泛油。《指南》中依然采用马歇尔试验方法设计沥青混合料,室内试验两面各击实50次,对于集料坚硬不易击碎,通行重载交通的路段,也可将击实次数增加为双面75次。选定室内击实次数的目的是使室内产生的密度等于野外行车荷载作用下最终达到的密度。如
6、果室内所产生的密度小于使用过程中所达到的最终密度,所选定的沥青量就会偏多。现在已有野外研究表明,两面击打50次不会产生路上达到的最终密度,势必造成油量偏大,加剧泛油。当初选定50次是为了防止石子被击碎,但SMA所要求的就是质地坚硬的石子。2.2材料不能满足要求[4]SMA被称为“三多一少”,即高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量、低含量中间粒径颗粒。三多的使用不当都有可能造成路面泛油的发生。a)从SMA成型机理可知,它的高性能来自于含量甚多的粗集料之间的嵌挤作用,特别是其高温稳定性。而我国石料生产落后,与国
7、外先进国家的水平至少有几十年差距,它在一定程度上已经成为我国路面发展的软肋。对于SMA路面,粗集料的外观形状应是或接近立方体,同时要求石料质地坚硬致密,针片状含量少,表面粗糙(这点绝对不能忽视)洁净,因此石灰岩就不适宜做SMA路面的骨料。如果针片状含量过多,高温时在车辆荷载的作用下,针片状碎石滑动,自由沥青被挤出。b)矿粉在SMA中至关重要,沥青只有吸附在矿粉的表面形成薄膜,才能对其他粗细集料产生黏附作用,所以沥青矿粉混合料才是真正的沥青结合料。而SMA特点之一是沥青用量多,但是沥青混合料内部的自由沥青不能多
8、,都应该成为结构沥青,才能真正发挥沥青的作用。因此,如果矿粉不足以与较多的沥青相匹配,导致沥青膜太厚,将使游离的自由沥青太多,成为集料产生相对位移的润滑剂。尤其在夏季高温季节,多余的自由沥青将会引起泛油。c)我国长期习惯于表面处治和贯入式的喷洒施工工艺,要求沥青越稀越好,这导致我国的沥青使用普遍偏稀。而SMA路面的沥青用量多,如果黏度小了,将导致自由沥青偏多,这样就可能引起泛油。因此,我们推荐SMA
