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海水盐雾对沥青路面的危害及防治措施

发布于：2015-07-01 22:56:01 来自：道路桥梁/道路工程 [复制转发]

水损坏是沥青路面常见的病害之一。由于沥青路面上水分逐渐渗入沥青一集料的界面上，使沥青的粘附性降低并逐渐丧失粘结力，特别是近年来高速、超载车辆逐日增多，在荷载作用下沥青膜从石料表面脱落(剥离)，沥青混合料掉粒、松散，继而形成沥青路面的坑槽、推挤变形等损坏现象。水穿透沥青面层后，对基础顶面的冲刷导致唧泥，加速路面不规则裂缝，严重危害道路的使用性能。尤其是在沿海公路中,由于气候环境相对较为恶劣,沥青路面在长期受到富含大浓度的硫酸盐、氯化物等盐类物质的海水盐雾的浸泡下，水破坏速度加快，危害更大，已经成为沿海公路的“天敌”。本文主要讨论的问题是海水盐雾对沥青路面的危害，以及如何通过SBS改性沥青优化配合比设计进行危害防治。

　　1 海水盐雾对沥青路面的危害

　　平潭岛沿海公路多为90年代先行工程施工，采用沥青混合料或沥青贯入式路面，在设计上没有考虑沥青混合料长期处于潮湿和盐雾状态下的水稳定性能。

　　平潭岛沿海公路所处的不利环境因素有：①平潭地处南方沿海，岛内四季空气潮湿，相对湿度大，沥青路面长期处于潮湿状态。②岛内年平均气温较内陆气温低，特别是冬季风潮多，每年11月至翌年1月偏北风频率占90%，年均大风平潭岛达98.2天，冬季极端低温达到0.9°度。因此沥青混合料容易受到低温冻融影响。③海雾频繁，平潭岛也称岚岛，即因岛上常“东来岚气弥漫”得名，海雾主要成分为NaCl(就是盐)，经凝固后沥青路面的表面上将会残留大量的盐份。④海边风浪大。有的路段溅浪可以达到路面范围之内，造成海水直接冲刷沥青路面。

　　盐雾中的主要成分为NaCl，而NaCl 的溶液中是以Na＋和Cl－的形态存在的，由盐雾技术研究的“集成电路的可靠性试验”得知盐雾的沉积率与Cl－的浓度成正比关系。所以在含盐浓度高的海边，其沉积率也很大，高浓度的盐雾自然成为NaCl 溶液的载体。海水盐雾对沥青路面的侵害表现为：在路面长期处于潮湿环境时，沥青混合料处于饱和状态，裂缝中充满了自由水，在行车荷载施加后的瞬间，会在其中产生远比在整体性的沥青混合料中大得多的动水压力，并在压力差的作用下，产生高速水流。由此产生的动水压力和孔隙水压力引起的压力差可以软化和剥落沥青混合料，加速混合料的软化和剥落，压力差引起的高速水流对沥青混合料产生直接的冲刷和剪切作用，出现路面坑槽等病害。当来自海水中的具有极强穿透能力的氯离子、含盐雾潮湿大气中的氧和湿气等腐蚀性介质沿着路面坑槽进入混合料内部，导致沥青与石料脱落，出现松散，并进一步浸入路基出现路面唧泥等严重病害。

为了进一步明确海水及NaCl 溶液对混合料稳定性变化的影响,并尝试使用SBS改性沥青混合料提高沥青路面对海水盐雾的水稳定性，笔者通过试验方法分析对比了SBS改性沥青混合料、普通沥青混合料在淡水和海水环境下的浸水马歇尔稳定度。试验级配控制为AC— 16 I中值，最佳用油量由马歇尔试验测定，最终确定沥青的用油量为4.7%, SBS改性沥青的用油量亦为4.7%。试验制作的沥青混合料分别浸泡在60 ℃的淡水、海水溶液中，测定0.5 h和48 h的稳定度，结果见表1。

　　表1 沥青混合料马歇尔稳定度试验

	沥青类型	浸水时间/h	稳定度/kN	流值/0.1mm	残留比/%	空隙率AV/%	饱和度VFA/%
淡水	普通沥青	0.5	9.09	37.79	82.57	3.64	73.71
48	7.75	41.77
SBS沥青	0.5	12.09	32.49	90.05	3.73	77.84
48	11.23	40.8
人工海水	普通沥青	0.5	8.24	37.83	79.97	3.64	73.71
48	6.79	43.07
SBS沥青	0.5	11.41	36.79	88.33	3.73	77.84
48	10.41	39.81

从结果可以看到：海水明显对混合料的水稳定性有较大的影响。基质沥青混合料，在淡水中的稳定度为9.09kN，而在海水中下降0.85kN，只有8.24kN。从残留稳定度比来看，两种不同溶液中的残留比分别为82.57%和79.97%，下降了约2.6个百分点。使用改性SBS沥青，可以明显的提高混合料的水稳定性，无论是稳定度数值还是残留稳定度比都有较大幅度的提高。稳定度平均约提高3kN，最大达到12.09kN，残留比提高约8%。

　　2 SBS改性沥青混合料的配合比优化设计

为提高沿海公路沥青路面抗海水盐雾能力，减少路面病害，并为今后环岛临海公路建设积累经验，2007年底在县道171线采用SBS改性沥青混合料添加熟石灰进行试验，原路段沥青路面出现松散和坑槽，经修补后在表面添加4cm厚SBS改性沥青混合料磨耗层。SBS改性沥青混合料可以使沥青性能明显改善，低温柔韧性增加，延度增大，软化点升高、粘度增加，特别是能明显提高水稳定性。但从实验可知，在海水溶液的作用下, SBS改性沥青的水稳定性较之在淡水作用下有一定下降。为了增强沥青的防水性，可以利用碱性材料处理酸性石料的表面，即用熟石灰（消石灰）处理矿料，或者直接往拌和物内添加石灰或水泥。

2.1 掺熟石灰沥青适应性实验

从经济条件出发，可以往改性沥青混合料中添加熟石灰。为了分析，在进行沥青混合料设计之前，先做沥青添加熟石灰后的物理性试验。结果见表2。实验数据说明，改性沥青中加入熟石灰后沥青的针入度下降，软化点和粘度升高。它有助于改善沥青在高温下的剥落和推挤。此外，添加合适剂量的石灰可以降低沥青的温度敏感性，有助于抵抗老化和低温条件下的抗裂性能。

　　表2 沥青的物理性试验结果

沥青种类	熟石灰剂量（%）	针入度（0.1mm）	软化点（℃）	10℃延度（cm）	135℃粘度（Pas）
AH-70	0.0	61	79	28	4.39
0.5	61	83	28	5.95
1.0	57	83	27	7.69
2.0	55	83	27	16.63

根据美国沥青协会的2号手册（MS-2），沥青的最佳拌和温度应是与沥青粘度1.7±0.2P（泊）相应的温度；沥青的最佳压实温度应是沥青粘度的2.8±0.3P相应的温度。按此要求确定AH-70沥青加入不同剂量石灰的拌和温度和压实温度（见表3）。

　　表3 加熟石灰的沥青的拌和和压实温度

熟石灰剂量（%）	拌和温度（℃）	压实温度（℃）
0.0	145	140
0.5	145	140
1.0	150	145
2.0	170	160

　　从实验结果可以看到，熟石灰加得愈多，混合料的拌和和压实温度愈高。加入2%熟石灰时，混合料的拌和温度要高达170℃；如果加入3%的熟石灰时，拌和温度将高达190℃，显然将使沥青容易老化和损坏。

　　2.2 沥青混合料配合比设计

　　（1）级配。

　　沥青混合料配合比设计级配应采用贝雷法进行设计，级配选择原则：SMA-13型混合料2.36mm以下筛孔通过量应取级配下限以达到密实、嵌挤。

　　（2）粉料比。

　　小于0.075mm含量的多少对沥青混合料体积指标和路用性能影响很大，混合料级配中小于0.075mm的含量必须考虑粗集料本应含有的粉尘部分。要求矿粉含量不超过沥青含量，小于0.075mm部分与沥青含量之间的比值即粉料比应存在1~1.2之间，对沥青面层混合料矿粉含量宜取5~10％。

　　（3）水稳定度试验。

　　按马歇尔试验确定混合料的配合比，配置矿粉含量。为评定添加熟石灰的沥青混合料的水稳定性，测定沥青在最佳含量下的残留稳定度。结果见表4。

表4 残留稳定度试验结果

AH-70	沥青含量	饱水前稳定性（kN）	饱水48小时后稳定性（kN）	残留稳定度（%）
掺熟石灰0%	4.7%	6.73	2.92	42.77
掺熟石灰1.0%	4.7%	9.7	7.97	81.28
掺熟石灰2.0%	4.7%	10.98	10.81	97.41
掺熟石灰3.0%	4.7%	9.6	8.01	82.57

　　由此可见，掺加熟石灰替代矿粉后沥青的残留稳定度都比较高，均超过规定80%的要求，具有较好的水稳性；添加2%熟石灰的残留稳定度最高。

　　（4）混合料技术指标。

　　为有效的提高沥青路面的性能，表面层沥青混合料一方面要满足泌水条件，另一方面，又要防止出现超密现象，因此，需要对沥青混合料的体积指标进行进一步的限制，详见表5。

　　 表5 试验项目技术要求

击实次数(次)	双面各75
沥青混合料的理论最大相对密度	以实测法为准
稳定度（kN）	≥6.0
流值(0.1mm)	20~50
空隙率AV（％）	3~4.5（从试验可知，空隙率越小，水稳定性越好）
饱和度VFA（％）	70~85
矿料间隙VMA（％）	≥16.5
击实温度（℃）	160
残留稳定度（％）	＞80
车辙试验动稳定度（次/mm）	＞2000

　　（5）经试验配制，最终确定配合比材料用量见表6。

　　表6 沥青混合料SMA-13最终确定材料用量表

集料	9.5~13.2mm	4.75~9.5mm	0~4.75mm	矿粉	沥青用量	抗剥落剂	熟石灰
比例（%）	43	30	17	10	4.7%	10%	2%

　　3结束语

　　按照上述配合比配制的沥青磨耗层已经受一年多的海水盐雾和交通作用，迄今面层未产生任何开裂损坏，外观良好，表面磨耗层混合料具有较好的水稳定性和承载能力。通过配合比设计表明，在沿海公路特殊自然环境条件下铺筑沥青路面，进行必要的配合比试验调整和添加适宜外加剂是很有必要的。

沥青路面

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只看楼主我来说两句 抢板凳