周雄，李寧博，郝培文，王雨謹(jǐn)，李紹輝

（1.陜西路橋集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710054；2.長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安 710000；3.廣州市交通規(guī)劃研究院，廣東 廣州 510030）

1 引言

近年來，隨著我國公路橋梁建設(shè)速度加快，水泥混凝土橋面數(shù)量日益增加，現(xiàn)階段水泥混凝土橋面鋪裝使用較多的是瀝青混合料鋪裝層。瀝青混合料鋪裝面層施工完成后，在尚未通車情況下，一般在雨過后，可在面層觀察到明顯的泛白現(xiàn)象（圖1）。泛白后會對橋面產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)绊懙剿嗷炷翗蛎娴哪途眯?。針對泛白現(xiàn)象，張岱[1]提出水泥混凝土橋面瀝青鋪面泛白主要是水泥層中的堿性物質(zhì)被水溶解后，通過結(jié)構(gòu)層內(nèi)部連通空隙遷移至表面，并與空氣中的CO2反應(yīng)生成白色或黃色的碳酸鹽類物質(zhì)，形成所觀測到的泛白現(xiàn)象。汪印龍[2]從施工角度分析了其形成原因，并猜測其驅(qū)動力為高溫水分蒸發(fā)所應(yīng)以的壓力。張強(qiáng)[3]提出毛細(xì)遷移作用為漿液唧出提供動力。采用ISAT試驗(yàn)對比了泛白芯樣與未泛白芯樣毛細(xì)吸水情況，對比發(fā)現(xiàn)泛白芯樣毛細(xì)吸水能力明顯大于未泛白芯樣。通過CT掃描發(fā)現(xiàn)芯樣的毛細(xì)吸水能力與其總空隙率并無直接關(guān)系，大空隙數(shù)量的增多將會阻斷毛細(xì)吸水路徑；芯樣的毛細(xì)吸水系數(shù)與毛細(xì)空隙比（毛細(xì)空隙率與大空隙率比值）線性相關(guān)性較好。常睿[4]針對未通車橋面泛白情況，采用ABAQUS有限元軟件模擬分析了水分-荷載-溫度耦合作用下橋面鋪裝與瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的毛細(xì)水壓力、孔隙水壓力，并通過鼓泡加壓試驗(yàn)分析了不同壓實(shí)狀態(tài)下鋪裝層混合料的抗液壓性能，并與毛細(xì)吸水試驗(yàn)作比較，進(jìn)一步分析了不同因素對橋面鋪裝層混合料抗泛白性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，相比路面結(jié)構(gòu)，橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)溫差變化更大，溫度相對于路面更高，相對應(yīng)的毛細(xì)水壓力更大。并提出基于鼓泡加壓試驗(yàn)和毛細(xì)吸水試驗(yàn)（ISAT）的未通車瀝青鋪面泛白評價(jià)方法。

圖1 某橋梁瀝青鋪面未通車泛白現(xiàn)象

對于水泥基飾面材料泛白性能評價(jià)，美國ASTM C67標(biāo)準(zhǔn)采用目視法評價(jià)[5],在固定的空間和環(huán)境下，觀察表面測度差異，判定是否發(fā)生泛白。英國采用浸泡法對試件進(jìn)行加速泛白試驗(yàn)[6]，并采用目視法判定泛白程度。

但國內(nèi)外學(xué)者均未針對未通車狀況下水泥混凝土橋面瀝青鋪裝層泛白現(xiàn)象提出相應(yīng)的評價(jià)方法，并且對未通車下水泥混凝土橋面瀝青鋪裝層泛白現(xiàn)象未提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

本文針對橋面鋪裝瀝青混合料的抗泛白性能，自行設(shè)計(jì)“臨界氣壓差試驗(yàn)”，研究評價(jià)瀝青混合料抗泛白性能并提出相應(yīng)抗泛白性能改善措施，其結(jié)果對于預(yù)防我國水泥混凝土橋面瀝青鋪裝的泛白早期病害具有重要的工程價(jià)值。

2 泛白驅(qū)動力及泛白現(xiàn)象研究

2.1 研究背景

在瀝青混合料結(jié)構(gòu)中，水分以液態(tài)水和氣態(tài)水兩種形態(tài)進(jìn)行遷移，液態(tài)水在多孔介質(zhì)中的遷移方式主要分為三種：擴(kuò)散遷移、毛細(xì)作用遷移及滲透作用遷移。其中擴(kuò)散遷移主要由多孔介質(zhì)內(nèi)部水分濃度不同產(chǎn)生，毛細(xì)作用遷移由水分與多孔介質(zhì)之間的毛細(xì)作用力引起，而滲透遷移主要因外界壓力產(chǎn)生，氣態(tài)水遷移驅(qū)動力為蒸發(fā)作用。本文從不同驅(qū)動力下的液態(tài)水遷移和蒸發(fā)作用引起的氣態(tài)水遷移這兩個(gè)角度研究瀝青混合料的泛白現(xiàn)象。

雖然國內(nèi)外缺乏對瀝青混合料泛白現(xiàn)象的研究，但由于水泥基材料極易產(chǎn)生泛白現(xiàn)象，因此大量學(xué)者對水泥基材料的形成機(jī)理進(jìn)行了充分的研究，且形成比較統(tǒng)一的認(rèn)識，一是在濕度較大時(shí)，水泥水化產(chǎn)生大量的Ca（OH）2等物質(zhì)溶解在水中，隨著水分蒸發(fā)沿著混凝土內(nèi)部連通孔道遷移至試件表面，從而形成泛白現(xiàn)象；二是Ca（OH）2等物質(zhì)溶解在水中，在毛細(xì)作用的遷移下上升至試件表面，表面水分蒸發(fā)析出。

結(jié)合水分遷移途徑和水泥基材料泛白機(jī)理，提出以下四種瀝青混合料泛白機(jī)理：

①蒸發(fā)作用。

當(dāng)水分滲入或流入瀝青混合料結(jié)構(gòu)底部時(shí)，水泥混凝土表面的Ca（OH）2、CaCO3等物質(zhì)溶解在水中，并隨著水分蒸發(fā)至鋪裝層表面，氣態(tài)水冷凝，泛白物質(zhì)析出形成泛白。

②擴(kuò)散作用。

當(dāng)水分充滿整個(gè)連通空隙時(shí)，在防水粘結(jié)層破壞或者薄弱區(qū)，底部的泛白物質(zhì)溶于水中，并在濃度差的驅(qū)動下向上擴(kuò)散至瀝青混合料表面。表面水分蒸發(fā)后，泛白物質(zhì)析出殘留在表面，從而產(chǎn)生泛白。

③毛細(xì)作用遷移。

當(dāng)水分未充滿連通空隙時(shí)，水分在連通空隙中發(fā)生毛細(xì)作用，從而攜帶泛白物質(zhì)遷移至表面，在表面蒸發(fā)后將泛白物質(zhì)殘留在瀝青混合料表面，形成泛白。

④氣壓差驅(qū)動。

水分未充滿連通空隙，由于瀝青鋪裝層外部溫度、濕度等與結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同，從而產(chǎn)生內(nèi)外氣壓差，在氣壓差的驅(qū)動下，液態(tài)水?dāng)y帶Ca（OH）2、CaCO3等物質(zhì)沿著內(nèi)部連通空隙遷移至瀝青鋪裝層表面，待液態(tài)水蒸發(fā)后形成泛白。

基于以上對瀝青混合料表面泛白機(jī)理的分析，本文設(shè)計(jì)了相應(yīng)的試驗(yàn)對這些水分遷移驅(qū)動力進(jìn)行驗(yàn)證，從而確定水泥混凝土橋面瀝青鋪面在未通車時(shí)的泛白現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理。

2.2 蒸發(fā)作用

蒸發(fā)作用主要是氣態(tài)水在飽和蒸氣壓作用下蒸發(fā)，并攜帶泛白物質(zhì)遷移，本文選取了空隙率為4%和8%的AC-13馬歇爾試件。試驗(yàn)步驟如下：

①采用環(huán)氧樹脂將試件側(cè)面進(jìn)行密封處理，避免水分遷移至側(cè)面表面，影響試驗(yàn)判定。

②待表面環(huán)氧樹脂固化完成后放入40℃的烘箱中干燥24h，避免內(nèi)部水分的影響。

③準(zhǔn)備一個(gè)直徑為60cm，高度為50mm的金屬開口容器，內(nèi)部放置10ml飽和Ca（OH）2溶液。

④將試件采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)在容器上，并將試件表面用馬克筆涂黑，便于泛白現(xiàn)象觀察。

⑤待環(huán)氧樹脂固化后將試件放置在設(shè)定溫度下進(jìn)行蒸發(fā)試驗(yàn)，觀察表面泛白現(xiàn)象。

在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件蒸發(fā)試驗(yàn)之前，本文先將空隙率為4%和8%的試件放置在最高溫度為200℃的高溫電爐上進(jìn)行加速試驗(yàn)，試驗(yàn)環(huán)境溫度為25℃。試驗(yàn)如圖2所示，圖2（a）、圖2（b）為試驗(yàn)開始前，圖2（c）為試驗(yàn)剛結(jié)束的空隙率為4%的試件，圖2（d）為表面水分蒸發(fā)后空隙率為8%的試件。

圖2 蒸發(fā)試驗(yàn)圖

從圖2中可以看到，空隙率為4%和8%的試件表面均觀察到泛白現(xiàn)象，且4%空隙率試件泛白處主要在試件外圍，而8%空隙率試件在表面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的泛白現(xiàn)象，其分布相對均勻。

在加速試驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際鋪裝層溫度情況[4]，本文對標(biāo)準(zhǔn)尺寸AC-13馬歇爾試件進(jìn)行蒸發(fā)試驗(yàn)，將下端開口容器部分浸在40℃的水浴箱中進(jìn)行蒸發(fā)試驗(yàn)，室溫為25℃，試驗(yàn)如圖3所示。經(jīng)過48h后，空隙率為4%和8%的試件組表面均未觀察到泛白現(xiàn)象。將試件放置在60℃烘箱中烘至軟化，沿高度方向切開試件，觀察內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)中是否含有Ca2+，結(jié)果如圖4所示。

圖3 水浴箱蒸發(fā)試驗(yàn)

圖4表明，對于不同空隙率的瀝青混合料，水分蒸發(fā)作用均會導(dǎo)致泛白物質(zhì)在內(nèi)部向上遷移，但空隙率較小的試件內(nèi)部泛白物質(zhì)運(yùn)輸高度明顯小于空隙率較大的試件，說明空隙率越大，水分蒸發(fā)作用導(dǎo)致的物質(zhì)遷移越劇烈。

圖4 不同空隙率試件內(nèi)部情況

綜上所述，雖然在短時(shí)間內(nèi)水分蒸發(fā)試驗(yàn)中沒有觀察到表面泛白，但是水分蒸發(fā)作用可以攜帶泛白物質(zhì)向上遷移。

2.3 擴(kuò)散作用

制備空隙率為4%和8%的兩組AC-13 標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，瀝青采用SBS改性瀝青，進(jìn)行泛白物質(zhì)擴(kuò)散試驗(yàn)，試驗(yàn)步驟如下：

①準(zhǔn)備一個(gè)直徑14cm，高度為15cm的開口容器，在底部中心鉆取直徑為8cm的孔。

②將試件放于步驟①準(zhǔn)備的容器中，并保證試件底部中心與容器底部中心對齊，采用環(huán)氧樹脂將試件側(cè)面與容器粘結(jié)，防止水分和泛白物質(zhì)從試件側(cè)面流出，在25℃環(huán)境中放置24h，待環(huán)氧樹脂完全固化。

③采用瀝青混合料理論密度儀將試件進(jìn)行飽水處理。

④將處理完畢的試件放置在Ca（OH）2飽和溶液中，水面高于試件底部1cm，試件底部放置幾段剪開的膠條，保證底部與水分充分接觸。

⑤在試件表面灑布10ml水，以確保試件處于充分飽水狀態(tài)，表面有足夠的水分用于測量pH值。

⑥將試件分別放置在25℃、40℃，濕度為60%的環(huán)境中48h，采用pH計(jì)觀察表面pH值變化情況。

圖5 擴(kuò)散試驗(yàn)示意圖

圖6為空隙率為4%和8%試驗(yàn)前后表面pH值變化圖。

圖6 擴(kuò)散試驗(yàn)pH值變化

由圖6可知，在25℃、40℃情況下，空隙率為8%的試件均可以觀察到表面pH值變化，在時(shí)間一致的前提下，40℃變化程度大于25℃，說明水分?jǐn)U散隨溫度的升高而加大，但兩種溫度下待表面水分蒸發(fā)后均未觀察到泛白現(xiàn)象；空隙率為4%的試件在溫度為25℃、40℃的情況下pH值幾乎沒有變化，說明4%空隙率的瀝青混合料并不存在可供液態(tài)水遷移的連通空隙，Ca（OH）2無法向上遷移至表面。

以上試驗(yàn)表明，當(dāng)瀝青混合料具有供液態(tài)水遷移的連通空隙時(shí)，擴(kuò)散作用可以攜帶泛白物質(zhì)遷移至瀝青混合料表面，且溫度升高有利于泛白物質(zhì)在水分中的擴(kuò)散，空隙率大的瀝青混合料擴(kuò)散作用更劇烈。

2.4 毛細(xì)作用

制備空隙率為4%和8%的兩組AC-13 瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，瀝青采用SBS改性瀝青。將試件四周采用環(huán)氧樹脂密封，待環(huán)氧樹脂固化后，將試件放在40℃烘箱中烘干，取出冷卻至室溫。然后將試件表面用馬克筆涂黑，放在裝有飽和Ca（OH）2溶液的盤中，溶液高出試件底部2cm，底層鋪設(shè)幾段剪開的膠條，保證試件下表面可以充分地與Ca（OH）2溶液接觸，放置在25℃、40℃，濕度為60%的環(huán)境箱中，觀察表面泛白現(xiàn)象。在試驗(yàn)時(shí)需要及時(shí)地更換Ca（OH）2溶液，保證溶液內(nèi)部Ca（OH）2濃度不變且溶液高度不變。

連續(xù)觀測48h 后發(fā)現(xiàn)25℃和40℃溫度下兩組空隙率試件表面均未發(fā)現(xiàn)泛白。將試件放入60℃烘箱中加熱至軟化，沿高度方向切割，并觀察試件內(nèi)部是否含有Ca2+，2d后25℃情況下不同空隙率試件的內(nèi)部情況如圖7所示，40℃情況下不同空隙率試件的內(nèi)部情況如圖8所示。

圖7 2d后不同空隙率試件內(nèi)部情況（25℃）

圖8 2d后不同空隙率試件內(nèi)部情況（40℃）

圖7和圖8表明，毛細(xì)作用可以攜帶泛白物質(zhì)在瀝青混合料內(nèi)部向上遷移，但25℃和40℃下4%空隙率的試件其泛白物質(zhì)上遷高度均小于8%空隙率的試件，且25℃下兩組空隙率試件的泛白物質(zhì)上遷高度均小于40℃下試件內(nèi)部泛白物質(zhì)的上遷高度，該現(xiàn)象說明水分可以通過毛細(xì)作用運(yùn)輸Ca2+，且其運(yùn)輸能力還受到內(nèi)部連通空隙、溫度等因素影響。

2.5 氣壓差作用

根據(jù)泛白現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，未通車前泛白產(chǎn)生時(shí)間為夏季時(shí)分，雨過天晴。溫度驟升的時(shí)候，相關(guān)氣象資料顯示大雨過后大氣壓通常高于正常狀況下氣壓，而隨著溫度急劇上升氣壓降低，因此本文推定由于雨天時(shí)水分進(jìn)入橋面結(jié)構(gòu)層中，水泥混凝土表面Ca（OH）2等泛白物質(zhì)溶解在其中，雨天后橋面結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣壓增大，當(dāng)溫度驟升后，鋪裝層表面氣壓隨大氣氣壓迅速降低，而結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣壓變化較慢，依然保持高氣壓的狀態(tài)，鋪裝層內(nèi)外形成氣壓差，漿液在內(nèi)外氣壓差的驅(qū)動下沿著鋪裝層的連通孔道唧出，形成泛白現(xiàn)象。為了驗(yàn)證這一推論，對不同溫度、濕度下的氣壓進(jìn)行了測定。

采用傳感器測量了西安夏季連續(xù)兩天大氣氣壓變化情況，每1min記錄一次，為了氣壓圖清楚明了，本文僅展示每30min一次的測試結(jié)果，如圖9所示。

圖9 氣壓時(shí)程圖

由圖9可以看出每天的氣壓呈現(xiàn)周期性變化，在晚上18：00～早晨8：00，氣壓呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，在8：00～9：00氣壓最高，隨后氣壓開始出現(xiàn)下降，17：00左右氣壓最低，兩者之間相差最高達(dá)0.6kPa。本文測試的兩天均未出現(xiàn)明顯的天氣變化，早晚氣溫相差10℃左右，在此種天氣情況下每天氣壓差高達(dá)0.6kPa，在夏季暴雨前后氣壓差值會更大。

2.6 抗泛白性能評價(jià)試驗(yàn)

2.6.1試驗(yàn)裝置

泛白試驗(yàn)裝置主要由氣泵、試驗(yàn)容器和控制表盤組成，裝置示意圖如圖10所示。試驗(yàn)容器底部中心設(shè)有直徑為80mm的孔，頂部采用膠圈加有機(jī)玻璃密封，在頂部中心通過一條管子與真空泵連接，在容器頂部邊緣安裝氣壓傳感器。采用環(huán)氧樹脂將試件粘結(jié)在容器內(nèi)部，保證試件與容器粘結(jié)處實(shí)現(xiàn)密封，將容器頂部蓋上，并施加一定壓力，實(shí)現(xiàn)上頂部密封。打開真空泵之后，容器內(nèi)部空氣被抽出，改變了試件上部的氣壓，而與外界相接區(qū)域氣壓不變，從而實(shí)現(xiàn)試件上下氣壓差。

圖10 試驗(yàn)裝置示意圖

2.6.2試驗(yàn)步驟

①將試件四周采用環(huán)氧樹脂密封，確保水分不會從側(cè)面遷移。

印尼語言教育的有關(guān)法律規(guī)定印尼語是各教學(xué)單位的教學(xué)用語，小學(xué)三年級以下可以適當(dāng)使用該地方的地方語，而外語只能在該外語課程教學(xué)中使用。確切地說，印尼語既是課程語言又是語言課程，而華語只是各教育階段的語言課程，并僅為華語課程的課程語言。

②待環(huán)氧樹脂完全固化后，將試件用環(huán)氧樹脂粘結(jié)在容器底部，下表面對準(zhǔn)容器底部的孔，保證溶液只能通過試件向上遷移。

③待環(huán)氧固結(jié)后，將容器放在底座的開口容器中，開口容器內(nèi)裝有一定量的Ca（OH）2飽和溶液，底部放置幾段膠條，保證容器底部一直與溶液完全接觸，液面高出容器底部2cm，溶液暴露在大氣中。

④封閉容器頂部，開始抽氣，并觀察試件表面，記錄試件頂?shù)撞繅毫Σ?、試件吸水量、唧漿時(shí)間和唧漿量等。

2.6.312h泛白現(xiàn)象

實(shí)際工程中，瀝青鋪面水分遷移驅(qū)動力隨著溫度、濕度等外界因素的變化而變化，因此本文研究了12h實(shí)際環(huán)境變化下空隙率為4%、6%、7%的瀝青混合料泛白現(xiàn)象。試驗(yàn)從早上7點(diǎn)開始，持續(xù)至晚上7點(diǎn)。通過氣壓傳感器連接電腦記錄大氣氣壓，并參考前一天氣壓變化范圍設(shè)置容器內(nèi)部氣壓為97.5kPa恒定值，每隔1h測定一次試件吸水量。12h大氣壓如圖11所示，各組試件吸水量如圖12所示，待試驗(yàn)完成后，將試件放置于40℃烘箱中，12h 后取出，各組試件表面泛白情況如圖13 所示，從左至右試件空隙率依次為4%、6%、7%。

圖11 12h內(nèi)氣壓時(shí)程圖

圖12 吸水量時(shí)程圖

圖13 不同空隙率瀝青混合料泛白情況

從圖12 中可以看到空隙率為4%的瀝青混合料試件吸水量很小，且在試驗(yàn)過程中并未觀察到任何泛白現(xiàn)象，試驗(yàn)完成后表面也無泛白；6%空隙率的試件總體吸水量較小，在9：30～11：00時(shí)間段吸水量持續(xù)增加，出現(xiàn)泛白現(xiàn)象，此外，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣壓差減小時(shí)水分存在下滲現(xiàn)象；7%空隙率的瀝青混合料，當(dāng)氣壓差減小至某一值時(shí)，出現(xiàn)泛白的位置均存在不同程度的漿液下滲現(xiàn)象，且下滲現(xiàn)象在最早出現(xiàn)泛白的位置處最明顯。分析其原因，這是由于當(dāng)空隙率增加到一定程度，混凝土內(nèi)部出現(xiàn)了大孔徑連通孔道，導(dǎo)致唧出的水量很容易從這些大孔徑連通孔道中下滲。

全天候的瀝青混合料泛白試驗(yàn)表明，在氣壓差、蒸發(fā)作用、擴(kuò)散作用、毛細(xì)作用四者綜合影響下，瀝青混合料會在不受行車荷載作用下產(chǎn)生泛白現(xiàn)象，即水泥混凝土橋面瀝青鋪裝層泛白為鋪裝層上下氣壓差、水分蒸發(fā)作用、離子濃度擴(kuò)散作用、水分毛細(xì)作用共同導(dǎo)致，且主要驅(qū)動力為氣壓差。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)吸水量并不能很好地表征瀝青混合料的抗泛白性能，例如4%空隙率的試件存在吸水量，但并未發(fā)現(xiàn)有泛白現(xiàn)象，這是由于各因素綜合作用并未達(dá)到該空隙率出現(xiàn)泛白現(xiàn)象所需的唧出條件，所驅(qū)動的水分只運(yùn)輸?shù)浇Y(jié)構(gòu)內(nèi)部，并未遷移至表面。綜上所述，還需對氣壓差泛白試驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步研究，提出相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)。

2.7 試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)

設(shè)定氣壓差泛白試驗(yàn)主要用于研究瀝青混合料在定氣壓差下的實(shí)際泛白情況，用于評價(jià)可產(chǎn)生泛白現(xiàn)象的瀝青混合料抗泛白性能。“開始唧漿時(shí)間”可以很好地表征試件最易泛白的連通空隙泛白難易程度，而“唧漿量”可用于表征試件整體連通空隙泛白嚴(yán)重程度。對比不同氣壓差下瀝青混合料泛白試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際極端氣壓差下試件雖可以觀察到明顯的泛白現(xiàn)象，但出現(xiàn)泛白時(shí)間較長，而2kPa氣壓差下各試件之間開始唧漿時(shí)間與唧漿量對比明顯，誤差較小，更易獲取，縮短了試驗(yàn)時(shí)間，且取3min的唧漿量可以一定程度上減小開始唧漿時(shí)間對唧漿量的影響，當(dāng)空隙率較大時(shí)也可以獲取，因此設(shè)定泛白試驗(yàn)的氣壓差為2kPa，唧漿量獲取時(shí)間為3min。不同壓實(shí)度下瀝青混合料具有不同的空隙率，其內(nèi)部連通空隙率、孔徑大小、彎曲程度等均有所差異，在氣壓差等作用驅(qū)動下對水分遷移的阻隔能力不盡相同，因此產(chǎn)生泛白現(xiàn)象所需氣壓差也不同。本文將30s內(nèi)產(chǎn)生泛白現(xiàn)象所需的氣壓差定義為泛白臨界氣壓差，用于判斷瀝青混合料在某一氣壓差下是否會產(chǎn)生泛白現(xiàn)象。

本文在25℃下采用瀝青混合料“臨界氣壓差試驗(yàn)”和“3min內(nèi)2kPa定壓差泛白試驗(yàn)”，用“臨界氣壓差”檢測是否會產(chǎn)生泛白現(xiàn)象，用“2kPa下開始唧漿時(shí)間”檢測瀝青混合料泛白難易程度，用“2kPa下3min唧漿量”作為瀝青混合料泛白嚴(yán)重程度評價(jià)指標(biāo)。

3 橋面鋪裝瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

3.1 原材料

本文采用SBS改性瀝青，其技術(shù)指標(biāo)測定結(jié)果符合JTG F40-2004 的技術(shù)要求[7]。集料采用10mm～20mm、5mm～10mm、3mm～5mm三檔粗集料和0～3mm細(xì)集料，其中10mm～20mm 和5mm～10mm 兩檔粗集料為閃長巖，3mm～5mm粗集料和0～3mm細(xì)集料為玄武巖，所采用的填料為石灰?guī)r礦粉。集料與礦粉符合《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）要求。所選用的AC-13體積參數(shù)見表1。

表1 AC-13體積參數(shù)表

3.2 配合比設(shè)計(jì)

級配參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004），選用AC-13瀝青混合料，級配曲線如圖14所示。

圖14 AC-13型級配合成圖

基于馬歇爾試驗(yàn)確定最佳油石比。最佳油石比下混合料的體積指標(biāo)見表1。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

為了考查不同油石比以及瀝青混合料離析對于橋面鋪裝瀝青混合料泛白特性的影響，本文選取不同的油石比（4%，4.3%,4.7%,5.0%,5.5%）和不同離析程度（孔隙率從3%～10%）作為主要的因素進(jìn)行抗泛白實(shí)驗(yàn)。

4.1 不同油石比瀝青混合料的抗泛白性能

不同油石比瀝青混合料的抗泛白性能試驗(yàn)結(jié)果見表2。圖15為臨界氣壓差與VFA關(guān)系圖。

表2 不同油石比瀝青混合料泛白試驗(yàn)結(jié)果

分析表2和圖15可知，隨著油石比的增大，瀝青混合料的有效瀝青飽和度逐漸增大，其臨界氣壓差增大。當(dāng)有效瀝青飽和度大于73%時(shí)，臨界氣壓差比有效瀝青飽和度小于69%的臨界氣壓差大1～2個(gè)數(shù)量級，且在有效瀝青飽和度為69%～73%之間臨界氣壓差增長率巨幅增大，隨后下降幅度減緩。2kPa下開始唧漿時(shí)間隨油石比的增大而增加。2kPa下3min的唧漿量隨油石比減小而增加。上述結(jié)果表明，油石比引起的有效瀝青飽和度減小會加劇瀝青混合料泛白，這是因?yàn)闉r青有效厚度減小造成粗、細(xì)集料分布不合理，細(xì)集料不能有效地分布在粗集料之間的間隙中，且細(xì)集料內(nèi)部之間也存在一定的空隙。

圖15 臨界氣壓差與VFA的關(guān)系圖

4.2 級配離析對瀝青混合料泛白影響

測定成型后的試件的空隙率，采用空隙率偏差比來判定離析程度，其計(jì)算公式見式（1），若空隙率偏差比結(jié)果為正，則代表實(shí)際測量空隙率大于設(shè)計(jì)空隙率，反之，代表實(shí)際測量空隙率小于設(shè)計(jì)空隙率。對各試件進(jìn)行泛白試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3，圖16為空隙率偏差比與泛白試驗(yàn)各指標(biāo)關(guān)系圖。

圖16 空隙率偏差比與泛白試驗(yàn)各指標(biāo)關(guān)系圖

表3 不同離析程度瀝青混合料泛白試驗(yàn)結(jié)果

式中，ΔVV為空隙率偏差比；

VV測為實(shí)際測量空隙率；

VV設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)空隙率。

分析表3和圖16可知，離析造成的空隙率越大，其臨界氣壓差越小，但臨界氣壓差變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)并未發(fā)生變化。隨著離析導(dǎo)致的空隙率偏差比增大，2kPa下開始唧漿時(shí)間減小。隨著離析程度增加，空隙率增大，AC-13瀝青混合料細(xì)集料含量減少，連通孔道孔徑增大，孔結(jié)構(gòu)更簡單，泛白路徑縮短，抗泛白性能變差。隨著離析程度增大，2kPa下3min唧漿量增加，其增加幅度也增大，同時(shí)對應(yīng)的拐點(diǎn)在空隙率為5.5%附近。

以上表明離析程度產(chǎn)生的空隙率越大，瀝青混合料的抗泛白性能越差，但由于壓實(shí)度、油石比、離析程度三者對瀝青混合料內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)影響機(jī)理不同，在相同空隙率下，瀝青混合料內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)存在差異，因此為對比相同空隙率下壓實(shí)度、油石比、離析程度三者對瀝青混合料抗泛白性能的影響，將三者分別變化下的瀝青混合料泛白評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行對比，如圖17～圖19所示。

圖17 不同油石比、離析、壓實(shí)度下臨界氣壓差與空隙率關(guān)系圖

圖18 不同油石比、離析、壓實(shí)度下開始唧漿時(shí)間與空隙率關(guān)系圖

圖19 不同油石比、離析、壓實(shí)度下唧漿量與空隙率關(guān)系圖

從圖17～圖19 可以發(fā)現(xiàn)，油石比、離析程度對瀝青混合料抗泛白性能的影響趨勢相同，大體上均為空隙率越大，臨界氣壓差越小，開始唧漿時(shí)間越短，唧漿量越多。油石比和離析影響下的瀝青混合料臨界氣壓差轉(zhuǎn)折點(diǎn)均在4.5%左右，說明在空隙率4.5%時(shí)，油石比和離析都會產(chǎn)生供水分運(yùn)輸?shù)倪B通空隙；而隨著空隙率增大，離析程度對臨界氣壓差的影響遠(yuǎn)大于油石比。離析程度對開始唧漿時(shí)間影響程度大于油石比。油石比、離析和壓實(shí)度對唧漿量的影響為：離析程度對唧漿量的影響程度大于油石比；唧漿量隨著空隙率增加時(shí)，增加幅度先較緩后發(fā)生突增；對比三者唧漿量隨空隙率的變化可以發(fā)現(xiàn)，油石比和壓實(shí)度對應(yīng)的突增點(diǎn)在空隙率為6%處，而離析程度對應(yīng)的突增點(diǎn)在空隙率為5.5%處。且在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，離析程度不同的瀝青混合料在空隙率大于5.5%時(shí)，唧出的水分在試驗(yàn)完成后氣壓差恢復(fù)為零時(shí)易產(chǎn)生下滲。而空隙率小于5.5%，試件唧出漿液下滲現(xiàn)象不明顯，油石比和壓實(shí)度在該現(xiàn)象的臨界空隙率在6%左右。相同空隙率下，離析程度對抗泛白性能的影響最大，油石比次之，壓實(shí)度最小。

5 抗泛白性能改善措施

基于本文的研究結(jié)論，提出以下橋面鋪裝瀝青混合料抗泛白性能改善措施。

5.1 適當(dāng)提高瀝青混合料油石比

通過不同油石比下瀝青混合料抗泛白性能研究發(fā)現(xiàn)，油石比越大，其抗泛白性能越好，因此在實(shí)際工程中可在瀝青混合料其他使用性能滿足要求的前提下，提高油石比0.2%～0.3%左右。

5.2 減少瀝青混合料離析情況

瀝青混合料離析分為級配離析、溫度離析及攤鋪離析。從裝料到成型整個(gè)過程中操作不當(dāng)均會導(dǎo)致瀝青混合料發(fā)生離析現(xiàn)象，因此在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制混合料的均勻性，減少瀝青混合料離析。

①在裝料時(shí)，在運(yùn)輸車前中后呈“品”字形堆裝，以減少裝料時(shí)的離析現(xiàn)象。

②拌合樓應(yīng)與鋪裝現(xiàn)場距離較近；運(yùn)輸車輛盡量保持平穩(wěn)行駛，避免在混合料運(yùn)輸過程中車輛顛簸導(dǎo)致離析；運(yùn)輸過程中對瀝青混合料采取合理的保溫措施，防止表面及底層混合料溫度散失過快，與中間混合料形成溫度離析。

③在攤鋪設(shè)備選擇時(shí)盡可能選取具有大直徑、低轉(zhuǎn)速螺旋布料器的攤鋪設(shè)備，并在攤鋪機(jī)擋板下設(shè)置橡膠板結(jié)構(gòu)，避免攤鋪過程中混合料橫向離析及縱向離析；攤鋪時(shí)應(yīng)采用梯形作用連續(xù)攤鋪，合理設(shè)置每機(jī)攤鋪寬度及兩機(jī)搭接寬度；當(dāng)天攤鋪結(jié)束后的鋪裝層末端往往壓實(shí)度不足，第二天繼續(xù)攤鋪時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行切縫處理，將離析區(qū)域進(jìn)行鏟除。

6 結(jié)語

本文研究了不同驅(qū)動力下的泛白現(xiàn)象，并確定氣壓差為主要泛白驅(qū)動力。本文設(shè)計(jì)了臨界氣壓差試驗(yàn)并提出“臨界氣壓差”“2kPa 下開始唧漿時(shí)間”“2kPa 下3min唧漿量”抗泛白性能試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)。通過不同油石比、離析程度下的瀝青混合料抗泛白性能試驗(yàn)，分析抗泛白性能指標(biāo)與VFA和空隙率偏差比之間的關(guān)系，結(jié)論表明，增大油石比，提高瀝青有效飽和度可以減緩瀝青混合料泛白現(xiàn)象，離析會對瀝青混合料抗泛白性能產(chǎn)生不利影響。在相同空隙率條件下，離析程度對抗泛白性能的影響程度大于油石比。在實(shí)際施工過程中，在瀝青混合料滿足其他使用性能要求的前提下，可適當(dāng)提高油石比0.2%～0.3%。此外，在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)工藝操作，盡量減少瀝青混合料離析。