瀝青路面柴油污染的影響與處治研究[稻谷書(shū)屋]

1、瀝青路面柴油污染的影響與處治研究摘要：公路上燃油汽車(chē)漏油情況時(shí)有發(fā)生 ,對(duì)路面造成不同程度的污染 ,影響路面的強(qiáng)度。本文就瀝青路面柴油污染的影響、瀝青及其混合料的抗油蝕性能進(jìn)行分析，并總結(jié)出可以采取的相應(yīng)對(duì)策。關(guān)鍵詞：瀝青路面 油蝕性能 研究對(duì)策緒論瀝青是石油中最重的部分，是原油經(jīng)過(guò)處理以后的產(chǎn)品，瀝青很容易在燃料油等輕質(zhì)油分中溶解。容易產(chǎn)生燃料油泄漏的地方主要有以下幾點(diǎn)。(1)汽車(chē)的使用產(chǎn)生的燃料油泄漏。目前國(guó)內(nèi)的汽車(chē)仍主要以汽油、柴油作為主要的燃料，不僅排放大量的有害物質(zhì)污染大氣環(huán)境，而且燃油對(duì)瀝青路面的破壞也不容忽視。一般道路由于經(jīng)常穿越村莊和農(nóng)作物密集區(qū)域，村民活動(dòng)頻繁，一些農(nóng)用車(chē)經(jīng)常

2、停在路面上，且車(chē)況又差，經(jīng)常出現(xiàn)漏油，在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟的情況下更為嚴(yán)重。高等級(jí)公路采用渠化交通，由于各種因素，高等級(jí)公路上行駛的部分汽車(chē)車(chē)況較差，常常出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，更有甚者，一些車(chē)輛在路上出現(xiàn)故障以后，就地進(jìn)行修理，大量的汽油、柴油灑落在路表面，使瀝青路面嚴(yán)重遭受汽油、柴油等有害油源的浸蝕，使瀝青路面表層甚至幾層瀝青面層出現(xiàn)軟化、松散，最終出現(xiàn)坑洞等破壞現(xiàn)象，從而加速了瀝青路面的破壞。(2)瀝青拌和站加入的燃油。在瀝青混凝土拌和站的拌和以及瀝青混凝土的運(yùn)輸過(guò)程中，為了防止瀝青混凝土粘在拌和鍋及運(yùn)輸車(chē)上，在拌和鍋內(nèi)壁及運(yùn)輸車(chē)的內(nèi)側(cè)通常都會(huì)刷一些柴油，這部分油分雖然數(shù)量比較少，但是對(duì)瀝青混凝土也會(huì)有一

3、些影響。(3)瀝青混凝土道面的機(jī)場(chǎng)的航空燃料的泄漏。在瀝青混凝土機(jī)場(chǎng)的路面，由于給飛機(jī)加油等操作，也會(huì)產(chǎn)生漏油現(xiàn)象，使得瀝青變軟，由于飛機(jī)在等待過(guò)程中荷載持續(xù)作用在路面上，容易產(chǎn)生較大的永久變形。世界備航空公司所使用的航空燃料主要有兩大類(lèi)：航空汽油和噴氣燃料。隨著航空工業(yè)和民航事業(yè)的發(fā)展，航空汽油逐步被噴氣燃料所代替，國(guó)內(nèi)外普遍生產(chǎn)和廣泛使用的噴氣燃料多屬于煤油型，通常稱(chēng)之為航空煤油。本文就針對(duì)瀝青路面柴油污染的影響與處治方面的研究做一下概述。1瀝青路面柴油污染的影響當(dāng)瀝青路面受到汽油和柴油等有害油源的侵蝕后, 瀝青很容易在輕質(zhì)油中溶解, 造成瀝青膜從石料表面脫離, 使瀝青與石料的粘結(jié)力下降,

4、 導(dǎo)致表層甚至幾層瀝青面層會(huì)出現(xiàn)軟化而松散, 從而在荷載、高溫和雨水綜合作用下, 造成瀝青混合料掉粒、松散, 繼而形成坑槽、推移變形等早期損壞現(xiàn)象, 嚴(yán)重影響路面性能及行車(chē)安全。同時(shí), 路面因頻繁維修和養(yǎng)護(hù)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。油污染現(xiàn)象已越來(lái)越引起道路管養(yǎng)部門(mén)的重視。油蝕破壞的鑒別非常簡(jiǎn)單，只需在損壞處掰下一顆石子用鼻子聞一聞看是否有柴油或汽油味，如果有味則說(shuō)明是油蝕破壞。油蝕破壞一般具有以下特征：主要表現(xiàn)：為瀝青與石料的粘結(jié)力下降，甚至瀝青膜完全從石料表面脫離，混合料變得松軟，承載力下降；損壞過(guò)程：首先是在被油蝕的范圍內(nèi)出現(xiàn)松軟，瀝青被擠壓向表面匯集，同時(shí)由于瀝青與集料的粘附力下降，在汽車(chē)的

5、真空吸力作用下混合料變得松散，集料很快從路面表面脫落，最終形成坑洞；破壞形式：以軟化、松散、坑洞為主；損壞周期短。查旭東關(guān)于“油蝕對(duì)TLA改性瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響”研究中指出，油蝕后，不同摻量的T LA 改性瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度、劈裂強(qiáng)度和殘留強(qiáng)度比均顯著下降, 平均下降幅度在20%左右。 同時(shí), 油蝕浸水殘留穩(wěn)定度在55%70% 之間, 油蝕凍融殘留強(qiáng)度比在60%80% 之間?？梢?jiàn)，油蝕對(duì)T LA 改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性和低溫抗裂性能具有顯著的劣化作用。宋志宇關(guān)于“油蝕對(duì)TLA改性瀝青高溫性能的影響分析”研究中指出，油蝕后，TLA改性瀝青的高溫性能明顯下降。這是由于油蝕

6、后瀝青中的瀝青質(zhì)及膠質(zhì)等有效成分被溶解，改變了瀝青結(jié)構(gòu)，使得改性瀝青中純?yōu)r青的勁度模量降低，減弱了瀝青高溫抗變形能力，從而降低了瀝青的高溫性能。2 瀝青及其混合料的抗油蝕性能分析瀝青及其混合料的油蝕性能影響因素有很多，如混合料類(lèi)型，瀝青種類(lèi)及參量，改性劑類(lèi)型及參量，混合料的孔隙率，柴油侵蝕時(shí)間，柴油侵蝕溫度等。我國(guó)在近年來(lái)注意到油蝕對(duì)路面的影響，不少學(xué)者開(kāi)始做這方面的研究，現(xiàn)將主要結(jié)論其總結(jié)如下： （1）低標(biāo)號(hào)瀝青比高標(biāo)號(hào)瀝青具有更好的抗油蝕性能，改性瀝青比基質(zhì)瀝青具有更好的抗油蝕性能。東南大學(xué)黃曉明針對(duì)可能產(chǎn)生燃料油泄露的場(chǎng)合，對(duì)50號(hào)、70號(hào)基質(zhì)瀝青及SBS改性瀝青進(jìn)行了瀝青混合料浸油后的

7、質(zhì)量損失、車(chē)轍試驗(yàn)及劈裂試驗(yàn)，并對(duì)瀝青膠結(jié)料進(jìn)行了浸油后的動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)。從而分析得知，瀝青在經(jīng)燃料油浸泡后性能會(huì)有較大的下降，低標(biāo)號(hào)瀝青比高標(biāo)號(hào)瀝青具有更好的抗油蝕性能，改性瀝青比基質(zhì)瀝青具有更好的抗油蝕性能。分析其理論依據(jù)：根據(jù)瀝青的來(lái)源不同，瀝青分為天然瀝青、石油瀝青和焦油。石油瀝青主要由瀝青質(zhì)和可溶質(zhì)兩部分組成。瀝青及瀝青混合料受燃料油浸蝕后，瀝青本身的性能有較大下降，同時(shí)瀝青與石料的粘結(jié)力下降，瀝青膜容易從石料表面脫離，從而混合料的性能也有較大下降。瀝青質(zhì)相對(duì)于可溶質(zhì)來(lái)說(shuō)更不易被溶解，所以低標(biāo)號(hào)的瀝青由于其瀝青質(zhì)含量高而使得被柴油浸泡后各項(xiàng)性能比高標(biāo)號(hào)瀝青下降幅度小。瀝青經(jīng)過(guò)改性以

8、后，由于改性劑自身融脹吸附大量的輕質(zhì)組分，使得原瀝青中的油分含量相對(duì)減少，同時(shí)瀝青與集料之間的粘附力有所增加，這使得改性瀝青遭受汽油、柴油的浸蝕后的性能相對(duì)基質(zhì)瀝青來(lái)說(shuō)下降幅度要小很多。（2）混合料類(lèi)型，改性劑種類(lèi)及參量，柴油侵蝕時(shí)間，柴油侵蝕溫度，剪切速度等的不同也會(huì)導(dǎo)致其油蝕性能的不同，找到它們之間的最佳切合點(diǎn)。李明國(guó)關(guān)于“瀝青混合料抗油侵蝕能力分析”中，他以廣東地區(qū)較常采用的SMAl6和AKl6A抗滑層混合料類(lèi)型，分析不同改性瀝青及瀝青改性前后混臺(tái)料的抗油浸蝕能力。得出以下結(jié)論：在2種級(jí)配類(lèi)型混合料中，高聚物化學(xué)網(wǎng)構(gòu)改性瀝青混合料的油蝕系數(shù)最大，即其抗油浸蝕能力最強(qiáng)，PE、SBS改性瀝青

9、抗油浸蝕能力則差別不大；對(duì)于相同的瀝青，SMAl6混合料的抗油浸蝕能力優(yōu)于AKl6A型混臺(tái)料。對(duì)于SMAl6和AKl6A型這2種類(lèi)型混合料，由于SMA是一種由粗集料形成骨架瀝青瑪蹄脂添充其間的骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，相對(duì)于AKl6A型結(jié)構(gòu)，集料之間的嵌擠力和內(nèi)摩阻力均比較大，而且其瀝青用量大，當(dāng)遭受同樣的油蝕時(shí)混合料的強(qiáng)度要高，即SMAl6混合料抗油浸蝕能力好于AKl6A型混合料。徐進(jìn)關(guān)于“TLA改性瀝青及其混合料的油蝕研究”中，他選取了柴油浸蝕時(shí)間、柴油浸蝕溫度、剪切速度和TLA摻量4個(gè)因素及相應(yīng)的4種水平，采用L16(45)正交試驗(yàn)表安排并進(jìn)行了油蝕試驗(yàn)。TLA作為改性劑添加到瀝青中，可以改善瀝青

10、的高溫穩(wěn)定性、感溫性以及抗老化性能。通過(guò)極差法分析了各因素和各水平對(duì)質(zhì)量損失的影響程度，結(jié)果表明各因素對(duì)質(zhì)量損失影響的大小排序依次為：TLA摻量柴油浸蝕溫度柴油浸蝕時(shí)間剪切速度，并得出TLA摻量為3040時(shí)抗油蝕效果最顯著。（3）改性瀝青對(duì)混合料抗油蝕性能的改善程度，取決于混合料的空隙率水平， 4%5%的空隙率是改性瀝青最能發(fā)揮作用的區(qū)間，7%8%的空隙率是改性瀝青發(fā)揮作用的合理上限。曹林濤的關(guān)于“瀝青混合料的抗油蝕性能”研究中指出，改性瀝青對(duì)劈裂強(qiáng)度的提高程度并不是隨空隙率一層不變的, 它取決于空隙率水平：空隙率為1%2%時(shí), 強(qiáng)度提高約空20%，空隙率為4%5%時(shí), 強(qiáng)度提高約50%，空隙

11、率為6%8%時(shí), 強(qiáng)度提高約20%，空隙率為11%左右時(shí), 強(qiáng)度提高相對(duì)較小, 大約10%。也就是說(shuō), 改性瀝青對(duì)混合料性能的改善, 存在一個(gè)合適的空隙率區(qū)間, 在這個(gè)空隙率區(qū)間內(nèi), 改性瀝青的作用得以充分發(fā)揮。4%5%的空隙率是改性瀝青最能發(fā)揮作用的區(qū)間,7%8%的空隙率可能是改性瀝青發(fā)揮作用的合理上限。這表明, 瀝青作用的發(fā)揮與混合料的空隙率有關(guān), 當(dāng)空隙率位于高位時(shí), 空隙率對(duì)強(qiáng)度的影響居于首位, 瀝青的作用難以體現(xiàn)； 當(dāng)空隙率適中時(shí), 瀝青的作用得以體現(xiàn)； 當(dāng)空隙率較小時(shí), 空隙率對(duì)強(qiáng)度的影響再次居于首位, 瀝青的作用難以體現(xiàn)。目前有人主張密級(jí)配混合料現(xiàn)場(chǎng)空隙率控制在7%以?xún)?nèi)閉, 而該

12、空隙率是改性瀝青發(fā)揮抗油蝕作用的合理上限, 因此, 可以把用于抗油蝕性能評(píng)價(jià)的試件空隙率定在7%。（4）添加瀝青路面防水抗油劑能夠極大地提高瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和抗油污性能。武漢理工大學(xué)吳少鵬借助自制的采用自制的硅樹(shù)脂溶液，添加滲透劑和增粘劑后合成出一種滲透型硅樹(shù)脂瀝青路面防水抗油劑，滲水試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、抗油性能試驗(yàn)以及表面構(gòu)造深度試驗(yàn)的結(jié)果表明，防水抗油劑能夠極大地提高瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和抗油污性能，同時(shí)不影響路面的抗滑性能，半年后對(duì)試驗(yàn)路段的滲水系數(shù)等跟蹤檢測(cè)，結(jié)果證明了其良好的路用性能。使用時(shí)，防水抗油劑能夠迅速滲透瀝青面層，26 h固化成膜后(取決于環(huán)境溫度)，將

13、內(nèi)部的空隙堵住，由此可以防滲水、抗老化、耐油污，減少外界水分、空氣等對(duì)瀝青路面路用性能的影響。3 對(duì)策研究3.1 管理方面路政以及路面養(yǎng)護(hù)單位要制定有效的預(yù)警、處治機(jī)制，保證在漏油發(fā)生之后做出快速反應(yīng)。對(duì)已建成的道路而言，及時(shí)處理產(chǎn)生的病害才能防止路面病害的擴(kuò)大化。另外，由瀝青路面油蝕發(fā)生的原因可知，要想從根本上解決漏油帶來(lái)的危害，必須從施工階段就開(kāi)始重視，在施工中根據(jù)其成因采取有效的措施，同時(shí)建立健全有效的質(zhì)量保證體系，強(qiáng)化施工管理，完善施工工藝和施工方法，提高施工質(zhì)量。對(duì)于渠化交通的瀝青路面表層，為了減少路面遭受車(chē)輛漏油的浸蝕，道路管養(yǎng)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)管理，減少車(chē)輛在路面上的停臂、維修；汽車(chē)

14、用戶(hù)應(yīng)提高車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)狀況，避免行駛過(guò)程中出現(xiàn)故障和漏油。路面修建時(shí)建議采用改性瀝青及SMAl6型混合料以提高抗油浸蝕能力，減少油蝕破壞。同時(shí)應(yīng)大量推廣使用低公害能源(如壓縮天然氣)替代汽油、柴油作為汽車(chē)燃料。3.2 技術(shù)方面首先，在施工過(guò)程中所使用的瀝青路面表面層混合料應(yīng)該具備以下特性：對(duì)于基質(zhì)瀝青而言，低標(biāo)號(hào)的瀝青由于瀝青質(zhì)的含量較高而比高標(biāo)號(hào)的瀝青抗油蝕能力稍強(qiáng)；改性瀝青比基質(zhì)瀝青的抗油蝕能力強(qiáng)，改性瀝青受燃料油浸蝕后不僅各項(xiàng)性能下降幅度小，殘留數(shù)值也比較大，因此從抗油蝕的角度來(lái)看，應(yīng)當(dāng)首選改性瀝青。在改性瀝青的研究上，國(guó)內(nèi)學(xué)者曹林濤等通過(guò)室內(nèi)劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，考察油污染腐蝕對(duì)瀝青混合料性能的

15、影響，并且給出抗油蝕評(píng)價(jià)方法的建議以及改善混合料抗油蝕能力的措施。他們利用油蝕劈裂強(qiáng)度這一指標(biāo)對(duì)瀝青混合料經(jīng)油蝕后的影響，并在試驗(yàn)進(jìn)行前給出了與凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比TSR指標(biāo)相似的定義，油蝕劈裂強(qiáng)度比ISRO指標(biāo)：油污染腐蝕條件下的劈裂強(qiáng)度與未經(jīng)受油污染腐蝕條件的劈裂強(qiáng)度之比。相關(guān)試驗(yàn)表明，油蝕劈裂強(qiáng)度隨空隙率的增大而減小，隨著空隙率的增大，油污染腐蝕對(duì)劈裂強(qiáng)度的影響趨于顯著，控制路面現(xiàn)場(chǎng)空隙率水平是降低油污染腐蝕影響程度的有效措施之一；采用改性瀝青也能提高混合料抗油蝕性能。值得注意的是，改性瀝青對(duì)混合料抗油蝕性能的改善程度，取決于混合料的空隙率水平。其存在一個(gè)合理的空隙率適用區(qū)間，45的空隙率

16、是改性瀝青最能發(fā)揮作用的區(qū)間，78的空隙率是改性瀝青發(fā)揮作用的合理上限；油蝕劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，可以用來(lái)評(píng)價(jià)混合料的抗油蝕性能，用于試驗(yàn)的馬氏試件空隙率可以定為7，目前TSRO臨界值可以定為70。其次，在高等級(jí)公路設(shè)置緊急停車(chē)道，以便于在發(fā)生漏油現(xiàn)象時(shí)可以及時(shí)停靠在專(zhuān)用車(chē)道。除了設(shè)置緊急停車(chē)道外，在修建加油站及其他一些儲(chǔ)備油料的地方的瀝青路面時(shí)也要考慮增強(qiáng)路面的抗油蝕能力。結(jié)語(yǔ)本文通過(guò)對(duì)瀝青路面柴油污染的影響、瀝青及其混合料的抗油蝕性能分析，總結(jié)了可以采取的管理措施和技術(shù)方法。瀝青路面柴油污染造成的坑槽破壞是其瀝青路面最容易產(chǎn)生的早期破壞之一，因此通過(guò)研究找到一種行之有效的方式來(lái)處理目前道路嚴(yán)重油污染現(xiàn)象，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。參考文獻(xiàn)：1.徐進(jìn).TLA改性瀝青及其混合料的油蝕研究D.長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)道路與鐵道工程系，20082