瀝青路面柴油污染的處理方法研究

張慶蕓

（江蘇省交通工程建設(shè)局，江西南京210000）

0 引言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路上行駛的貨車越來越高，但貨車道路條件普遍較差，因而時常發(fā)生柴油泄露的情況。柴油對瀝青路面的危害較大，但迄今為止，對柴油污染的處理尚缺乏行之有效的措施。因此，為了保證甚至延長瀝青路面的使用壽命，有必要開展瀝青路面柴油污染的處理研究[1]。

1 柴油油污破壞瀝青路面的機(jī)理

交通運(yùn)輸車輛使用的柴油大部分屬于中輕柴油，是淡黃色的液體，成分主要為C5～C24 的烷烴和環(huán)烷烴。另外，在柴油中也含有一定量的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，尤其在重柴油中含量更高。瀝青組分由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)構(gòu)成，分子量較柴油大。但從結(jié)構(gòu)上來說，二者的相似程度較大，根據(jù)相識相溶性，分子量較高的組分，相似性較高，較易與瀝青相互滲透，故而瀝青混合料中油性所占的百分比逐漸增加，瀝青路面高溫穩(wěn)定性減小，促使車轍形成。

此外，由于瀝青組分增加，當(dāng)空隙率較大時，在重力的影響下，瀝青大分子組分向下移動，致使瀝青膠結(jié)料與集料之間的黏結(jié)作用力引起路面松散[2]。若空隙率很小，瀝青不易下滲，但容易出現(xiàn)“泛油”現(xiàn)象，影響行車安全。

2 柴油油污對瀝青混合料性能的影響

2.1 試驗(yàn)方法

在柴油浸染狀態(tài)下測試瀝青混合料，隨時間增加的強(qiáng)度變化情況，通過油污的下滲情況，提供研究的數(shù)據(jù)資料。

2.2 試驗(yàn)方案

選用級配類型為Sup20 的試驗(yàn)柴油，對瀝青混合料強(qiáng)度的影響進(jìn)行試驗(yàn)。選用江蘇省高速公路常用的瀝青混合料SMA13 和Sup13，探索在柴油浸染的一定時間（3d、7d、15d）段內(nèi)，其強(qiáng)度變化情況。

2.3 試驗(yàn)過程

2.3.1 試件成形

將SMA13、Sup20 與Sup13 三種不同的混合料，分別在空隙率為4%、6%、8%的情況下，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型Ф150×100 試件，其成型試件個數(shù)的具體分配見表1。

表1 試驗(yàn)成型試件數(shù)

2.3.2 試驗(yàn)過程

（1）試件準(zhǔn)備：第一組（兩個一組）無柴油污染試件；第二組涂抹10mL 柴油于試件表面，并在露天自然狀態(tài)下放置3d、7d、15d。

（2）對第一組試件進(jìn)行常溫單軸抗壓試驗(yàn)，得出發(fā)生破壞時的荷載Fmax。

（3）對第二組試件進(jìn)行單軸抗壓試驗(yàn)，得出試件發(fā)生破壞的荷載Fmax，沿縱向切割試驗(yàn)試件，測量滲透點(diǎn)的臨界線與試件頂部之間的距離。

2.4 結(jié)果分析

圖1～3 為三種不同空隙率的Sup20 試件的單軸抗壓強(qiáng)度隨柴油污染時間變化呈現(xiàn)出的變化規(guī)律。

圖1 Sup20 混合料強(qiáng)度隨時間變化圖（4%）

圖2 Sup20 混合料強(qiáng)度隨時間變化圖（6%）

圖3 Sup20 混合料強(qiáng)度隨時間變化圖（8%）

從圖1～3 可以看出，試驗(yàn)試件的強(qiáng)度隨著柴油浸染時間的增加，呈現(xiàn)較大幅度的降低，降低幅度由陡漸緩，且隨著空隙率增加，強(qiáng)度下降程度增加，嚴(yán)重提高了路面車轍的發(fā)生概率。

從圖4 可見，固定的柴油污染時間下，空隙率大的試件，強(qiáng)度損失速度比較快。這主要是由于大的空隙率給柴油的下滲提供了更多通道，從而加速了破壞作用。如圖5所示，柴油污染下滲深度與時間呈正比例關(guān)系，也說明這個問題，隨著柴油污染時間的延長，柴油對瀝青混凝土的滲透深度逐漸增大，從而使更多瀝青膠結(jié)料被滲透和軟化，客觀上導(dǎo)致了單軸抗壓強(qiáng)度的保持率隨時間的延長而降低。

圖4 空隙率對混合料強(qiáng)度的影響

圖5 油污下滲深度隨時間變化情況

為了評價長效性瀝青上面層改性瀝青SMA13 抵抗柴油污染的能力，在保持試驗(yàn)試件空隙率（6%）約為實(shí)際通行路段路面空隙率的情況下，比較試驗(yàn)路SMA13 混合料和高速公路建設(shè)中常用的Sup13 混合料的強(qiáng)度變化情況。

從圖6 和圖7 中可以看出，在空隙率為6%的情況下，SMA13 與Sup13 混合料強(qiáng)度，在3d 左右下降情況基本保持一致。隨著時間的推移，Sup13 混合料強(qiáng)度的下降速度比SMA13 快，且在15d 內(nèi)，強(qiáng)度變化量大于SMA13。

圖6 混合料強(qiáng)度隨時間變化情況

圖7 油污下滲深度隨時間變化情況

與此同時，二者下滲深度呈現(xiàn)相同的趨勢，Sup13下滲速率與15d 內(nèi)的下滲深度均大于SMA13，緣于SMA13 級配較為密實(shí)，具有一定的抗油污浸染能力。

3 柴油油污處治及效果評價

3.1 試驗(yàn)方案

室內(nèi)試驗(yàn)證明，自主研制的柴油污染清洗劑，對柴油具有極強(qiáng)的乳化和凈洗能力，現(xiàn)效仿柴油油污對瀝青混合料性能的影響試驗(yàn)，進(jìn)行柴油清洗劑去污能力的測試試驗(yàn)。

3.2 試驗(yàn)過程

3.2.1 試件準(zhǔn)備：第一組（兩個一組）無柴油污染試件；第二組涂抹10ml 柴油于試件表面并在露天自然狀態(tài)下放置3d、7d、15d；第三組試件在涂抹柴油后立即、1d、2d 三個時間點(diǎn)，分別用柴油清洗劑進(jìn)行處理，再存放5d、15d 后，檢測其強(qiáng)度變化情況。

3.2.2 將第一組試件進(jìn)行常溫單軸抗壓試驗(yàn)，得出發(fā)生破壞時的荷載Fmax。對第二組試件進(jìn)行單軸抗壓試驗(yàn)，得出試件發(fā)生破壞的荷載Fmax，沿縱向切割試驗(yàn)試件，測量滲透點(diǎn)的臨界線與試件頂部之間的距離。

3.2.3 將12 份試驗(yàn)試件分成3 組，在涂抹柴油后立即、1d、2d 三個時間點(diǎn)，分別用柴油清洗劑進(jìn)行處理。

3.2.4 將三類試驗(yàn)試件，每類4 個分成兩組，在油污被處理后放置5d、15d 后，進(jìn)行單軸抗壓試驗(yàn)，得出試件發(fā)生破壞的荷載Fmax，沿縱向切割試驗(yàn)試件，測量滲透點(diǎn)的臨界線與試件頂部之間的距離。

柴油清洗劑使用說明：按1∶10～1∶20 的比例溶于水中，用噴霧器對油污進(jìn)行噴灑、乳化，靜置2min 后，用水即可徹底清除。

3.3 結(jié)果分析

試驗(yàn)試件靜置0、24、48h 后，進(jìn)行油污清除，然后再間隔5d、15d 后，測試油污試件的單軸抗壓強(qiáng)度。

由圖8 可得，被柴油浸染后，無論采取何種處理方式，均能有效減緩路面強(qiáng)度的降低速率，時間越短，效果越佳。所以，在路面發(fā)生柴油泄露等情況時，應(yīng)盡早采取措施。

圖8 清洗后SMA13、Sup13 混合料強(qiáng)度隨時間變化圖（6%）

圖9 為Sup13 柴油下滲深度在不同清除時間范圍內(nèi)的變化情況?？梢?，相較于未采取措施，無論是立刻清除、24h 清除，還是48h 清除，均能有效減小油污的下滲深度，但隨處理時間延長，效果會降低。這一數(shù)據(jù)，同樣驗(yàn)證了通車過程中，柴油污染情況處理的時效性、緊迫性。

圖9 清洗后Sup13 柴油下滲深度隨時間變化圖（6%）

4 結(jié)語

通車過程中，柴油泄露造成的污染嚴(yán)重影響了路面的性能，主要體現(xiàn)在對瀝青混合料單軸抗壓強(qiáng)度的影響。浸染5d、15d，瀝青混合料強(qiáng)度會分別降低至80%、70%左右，且強(qiáng)度降低的速率與空隙率呈現(xiàn)正相關(guān)性。與此同時，柴油清洗劑能有效減小柴油對路面性能的影響，但隨著時間推移，其效能會逐漸遞減。因此，在采用油污清洗劑進(jìn)行柴油污染處理時，應(yīng)注重時間的緊迫性，越早越好。