新建高速公路瀝青路面泛堿機理分析及控制方法的研究

甘暖其

摘 要：泛堿對公路的危害極大，將會對公路路面的質(zhì)量造成較大的影響，縮短公路的使用壽命?；诖耍疚南葘π陆ǜ咚俟窞r青路面的泛堿機理進行分析，并且通過試驗的方式進行機理驗證，再結(jié)合泛堿機理分析過程，提出泛堿問題的控制方法，從而為新建高速公路瀝青路面的質(zhì)量提供重要保障。

關(guān)鍵詞：高速公路;瀝青路面;泛堿機理;離析控制

0 引言

為了有效地解決高速公路瀝青路面的泛堿問題，需要采取有效的控制方法，降低泛堿病害對路面質(zhì)量的影響。一旦路面發(fā)生泛堿現(xiàn)象，久而久之，就會對路面的平整性產(chǎn)生影響，甚至造成嚴重的損壞。因此，做好泛堿防控工作非常重要。

1 新建高速公路瀝青路面泛堿機理

1.1 泛堿形式及危害

泛堿是高速公路瀝青路面常見病害，對公路的質(zhì)量具有較大的危害，可以導(dǎo)致路面出現(xiàn)孔洞、松散等現(xiàn)象，對路面的結(jié)構(gòu)造成較大破壞，進而降低公路路面的使用壽命。瀝青路面的泛堿形式主要分為兩種：一種為片狀分布，影響范圍較大，顏色呈白色或黃色;另一種為散點式分布，前期呈現(xiàn)白色，偶爾伴有黃色，后期會變成灰褐色，這主要是由于路面受到污染導(dǎo)致的。一旦發(fā)生泛堿現(xiàn)象，路面平整度將會受到影響，雨水極易滲透到路基中，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，進而對高速公路的承載能力造成影響。在雨水長期的滲透沖刷下，路面黏結(jié)層將會受到嚴重的破壞，導(dǎo)致路面的防滲透能力下降，進而使路面質(zhì)量大打折扣。

1.2 泛堿機理分析

（1）片狀泛堿。在片狀泛堿中，堿性物質(zhì)主要來源于瀝青混合料、附屬結(jié)構(gòu)物等。這些堿性物質(zhì)具有較強的溶解能力，可以通過水流進行滲透。當(dāng)車輛經(jīng)過高速公路路面時，將會給予路面結(jié)構(gòu)一定的壓力，若是路面的含水量較高，堿性物質(zhì)將會順著水流被擠壓到路面表層。堿性物質(zhì)將會與空氣中的某些氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如、等。當(dāng)堿性物質(zhì)中的水分蒸發(fā)后，將會形成白色或者黃色物質(zhì)附著在路面。瀝青路面的結(jié)構(gòu)通常為塊狀分布，導(dǎo)致被擠壓上來的水流在路面呈片狀溢出，進而形成片狀泛堿[1]。

（2）散點式泛堿。在散點式泛堿中，堿性物質(zhì)主要來源于瀝青混合料以及雨水。當(dāng)雨水滲透到瀝青混合料后，將會使混合料中的堿性物質(zhì)析出，形成堿性液體。隨著氣溫的逐漸升高，瀝青路面將會發(fā)生膨脹，并且使路面的孔洞收縮，這將會導(dǎo)致堿性液體的滲出量減少，能夠滲出到路面的只是一小部分，待水分蒸發(fā)后，堿性物質(zhì)留下的痕跡將會呈現(xiàn)點狀，在整體效果上，呈現(xiàn)散點式分布的狀態(tài)。

1.3 滲水試驗及分析

為了探究泛堿對瀝青路面滲水性能的影響，接下來將通過試驗的方式進行分析，進而確定泛堿對路面的危害。試驗過程如下：在公路中隨機選取5組泛堿位置，每個位置泛堿統(tǒng)計面積為2 m2，試驗的參數(shù)有泛堿比（泛堿/非泛堿）、泛堿處滲水系數(shù)（mL/min）、非泛堿處滲水系數(shù)（mL/min）。1～5組各項參數(shù)如下：泛堿比：8.0，4.0，2.8，1.9，0.6;泛堿處滲水系數(shù)：99，41，48，42，20;非泛堿處滲水系數(shù)：15，10，18，22，30。通過數(shù)據(jù)分析可以得到以下結(jié)論：第一，泛堿比越大，說明泛堿現(xiàn)象越嚴重。第二，泛堿處的滲水量一般大于非泛堿處，說明發(fā)生泛堿后，將會導(dǎo)致路面的防滲能力下降，久而久之，路面的防滲效果將會越來越差。第三，結(jié)合路面實際情況發(fā)現(xiàn)，泛堿比較大的位置多發(fā)生在中面層，而且中面層受到泛堿現(xiàn)象的影響較為嚴重。

1.4 混合料性能試驗及分析

為了探究泛堿位置滲水系數(shù)較大的原因，將對混合料的性能展開試驗。試驗過程如下：對1.3試驗中的1～5組位置處路面的空隙率（%）進行測定，測定結(jié)果如下：泛堿處空隙率：6.0，4.5，5.5，7.0，4.6;非泛堿處空隙率：4.5，4.2，4.4，4.4，4.4;空隙描述：孔洞，密實，小孔洞、孔洞、密實。通過數(shù)據(jù)分析可以得到以下結(jié)論：第一，泛堿處空隙率隨著滲水系數(shù)的增加而增加，泛堿現(xiàn)象嚴重時，將會導(dǎo)致路面出現(xiàn)孔洞，對混合料的性能造成影響。第二，非泛堿處空氣基本穩(wěn)定在4.4左右，而泛堿處通常伴有孔洞，說明泛堿現(xiàn)象是導(dǎo)致空隙率增加的主要原因，同時也是影響滲水系數(shù)的主要因素。

2 新建高速公路瀝青路面泛堿控制方法

2.1 原材料選擇及拌和控制

在選擇混合料的原材料時，需要合理地進行選擇，對碎石粒徑進行嚴格的篩選，使碎石粒徑處于均勻狀態(tài)，這樣可以有效地降低瀝青路面的空隙率，對泛堿現(xiàn)象進行有效地控制。例如：某施工單位為了保障碎石的均勻性，在碎石采購工作完成后，重新對碎石的粒徑進行了篩選，從而增加碎石原材料的均勻性。瀝青混合料在攪拌過程中需要根據(jù)不同的規(guī)格分開攪拌，例如：20 mm粒徑的碎石不能與13 mm粒徑的碎石混合攪拌，否則會導(dǎo)致瀝青路面的防滲透能力下降，增加路面泛堿的風(fēng)險。原材料需要采用分層堆放的方式，堆放過程中逐漸地進行加高，這樣可以降低重力對原材料的影響，避免原材料產(chǎn)生離析現(xiàn)象。原材料進行攪拌時，需要保障原材料混合均勻，進而提高混合料的攪拌質(zhì)量[2]。

2.2 溫度離析控制

為了有效地避免混合料受到溫度的影響，需要注意以下幾點：第一，原材料在拌和過程中，需要控制好拌和的溫度，避免由于溫度過低而導(dǎo)致混合料出現(xiàn)離析現(xiàn)象。例如：某施工單位在進行混合料攪拌的過程中，由于氣溫較低，施工人員將拌和溫度提升了6℃，有效地避免了混合料發(fā)生離析。第二，運輸過程中需要盡可能地選擇最快的運輸路線，特別是在氣溫較低的天氣下，需要快速地完成混合料的鋪攤工作，這樣可以有效地降低溫度對混合料的影響。第三，需要做好混合料的保溫工作，在裝車工作完成后，需要利用保溫材料進行覆蓋，避免混合料溫度急劇下降，導(dǎo)致混合料發(fā)生離析。

2.3 優(yōu)化鋪攤作業(yè)流程

鋪攤過程中一旦操作不當(dāng)，就會導(dǎo)致混合料發(fā)生離析，增加瀝青路面泛堿風(fēng)險。鋪攤作業(yè)流程的優(yōu)化主要包含以下幾個方面：第一，需要對鋪攤機進行嚴格的控制。例如：鋪攤時需要注意攏料的時機，當(dāng)鋪攤機距離刮板10 cm左右時進行攏料，這樣可以有效地避免斷料，保障良好的鋪攤質(zhì)量。第二，鋪攤機在使用之前需要進行測試，使其能夠處于最佳工作狀態(tài)，這樣可以有效地降低鋪攤過程混合料出現(xiàn)離析。例如：需要對布料機的轉(zhuǎn)速、送料速度等進行調(diào)整，使其能夠處于正常工作狀態(tài)，保障布料機能夠穩(wěn)定地進行輸料，從而有效地避免離析現(xiàn)象的出現(xiàn)。第三，需要做好鋪攤機輸料平板振動強度的調(diào)整，保障細骨料分布在路面的下層，粗骨料分布在路面的上層，這樣既可以避免混合料發(fā)生離析現(xiàn)象，又能夠提高路面的防滲效果，使公路具有良好的質(zhì)量。第四，鋪攤工作完成后，需要對鋪攤質(zhì)量進行檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)路面存在較大的孔洞時，需要及時進行填補，這樣可以有效地減少路面的空隙，防止路面出現(xiàn)泛堿現(xiàn)象[3]。

2.4 嚴格控制級配

為了有效地避免泛堿現(xiàn)象的發(fā)生，需要嚴格地對混合料的控制級別進行控制，這樣可以在很大程度上提高混合料的鋪攤質(zhì)量。在混合料級配控制上需要注意以下幾點：第一，需要控制好混合料的礦質(zhì)級配，將級配控制在一定范圍內(nèi)，從而提高瀝青路面的防滲效果。例如：在級配控制方面，需要通過級配曲線的分析來確定合理的級配參數(shù)，確定原材料的粒徑對混合料防滲效果的影響。第二，為了提高路面面層的均勻性，需要選擇較小的級配范圍，這樣可以降低路面的空隙率，使路面更加地易于壓實。第三，需要注意混合料鋪攤的層次，鋪攤級配誤差需要控制在4%以內(nèi)，這樣可以有效地保障路面的均勻性，提高路面的密實程度。

2.5 均勻性控制檢測

通過介電常數(shù)的測量可以有效地對路面的泛堿風(fēng)險進行判斷，具體判斷規(guī)則如下：當(dāng)介電常數(shù)小于3.5時，具有較高的泛堿風(fēng)險;當(dāng)介電常數(shù)在3.5～6.5之間時，具有較低的泛堿風(fēng)險;當(dāng)介電常數(shù)大于6.5時，不具備泛堿風(fēng)險。通過介電常數(shù)可以對路面的均勻性進行判斷，準確度可以達到94%以上。當(dāng)發(fā)現(xiàn)路面存在泛堿風(fēng)險后，需要對路面進行修補，減少路面的空隙，增加路面的防滲能力。路面的修補方法如下：首先，通過三維雷達對空隙的位置進行檢測，獲取路面的結(jié)構(gòu)特征。其次，制備乳化瀝青，使用該材料對空隙進行填補，這樣可以有效地減少瀝青路面的空隙，提高路面的均勻性。最后，對修補的結(jié)果進行復(fù)檢，若介電常數(shù)小于6.5，則說明修補后瀝青路面的質(zhì)量符合要求，否則，需要重新進行修補。

3 結(jié)論

綜上所述，混合料離析問題將會對混合料的質(zhì)量造成較大的影響，使用離析混合料鋪攤路面后，將會增大路面的空隙，進而引起路面發(fā)生泛堿現(xiàn)象。因此，做好混合料的離析防護工作非常重要，這樣可以從根本上提高混合料的質(zhì)量，降低路面泛堿風(fēng)險。

參考文獻：

[1]黃志勇，熊春龍，李偉雄，等.新建瀝青路面泛堿機理分析及控制[J].公路，2019，64（11）：40-47.

[2]王偉廣，李正中，楊鳳雷.高速公路瀝青路面離析規(guī)律試驗研究[J].天津建設(shè)科技，2018，28（4）：45-46+55.

[3]叢林，陳賽.高速公路瀝青路面離析評價方法及評價指標綜述[J].華東公路，2018（1）：104-107.