沥青路面柴油污染的处理方法研究

张庆芸

（江苏省交通工程建设局，江西南京210000）

0 引言

随着城市经济的发展，公路上行驶的货车越来越高，但货车道路条件普遍较差，因而时常发生柴油泄露的情况。柴油对沥青路面的危害较大，但迄今为止，对柴油污染的处理尚缺乏行之有效的措施。因此，为了保证甚至延长沥青路面的使用寿命，有必要开展沥青路面柴油污染的处理研究[1]。

1 柴油油污破坏沥青路面的机理

交通运输车辆使用的柴油大部分属于中轻柴油，是淡黄色的液体，成分主要为C5～C24 的烷烃和环烷烃。另外，在柴油中也含有一定量的胶质和沥青质，尤其在重柴油中含量更高。沥青组分由烷烃、环烷烃、芳香烃、胶质和沥青质构成，分子量较柴油大。但从结构上来说，二者的相似程度较大，根据相识相溶性，分子量较高的组分，相似性较高，较易与沥青相互渗透，故而沥青混合料中油性所占的百分比逐渐增加，沥青路面高温稳定性减小，促使车辙形成。

此外，由于沥青组分增加，当空隙率较大时，在重力的影响下，沥青大分子组分向下移动，致使沥青胶结料与集料之间的黏结作用力引起路面松散[2]。若空隙率很小，沥青不易下渗，但容易出现“泛油”现象，影响行车安全。

2 柴油油污对沥青混合料性能的影响

2.1 试验方法

在柴油浸染状态下测试沥青混合料，随时间增加的强度变化情况，通过油污的下渗情况，提供研究的数据资料。

2.2 试验方案

选用级配类型为Sup20 的试验柴油，对沥青混合料强度的影响进行试验。选用江苏省高速公路常用的沥青混合料SMA13 和Sup13，探索在柴油浸染的一定时间（3d、7d、15d）段内，其强度变化情况。

2.3 试验过程

2.3.1 试件成形

将SMA13、Sup20 与Sup13 三种不同的混合料，分别在空隙率为4%、6%、8%的情况下，采用旋转压实成型Ф150×100 试件，其成型试件个数的具体分配见表1。

表1 试验成型试件数

2.3.2 试验过程

（1）试件准备：第一组（两个一组）无柴油污染试件；第二组涂抹10mL 柴油于试件表面，并在露天自然状态下放置3d、7d、15d。

（2）对第一组试件进行常温单轴抗压试验，得出发生破坏时的荷载Fmax。

（3）对第二组试件进行单轴抗压试验，得出试件发生破坏的荷载Fmax，沿纵向切割试验试件，测量渗透点的临界线与试件顶部之间的距离。

2.4 结果分析

图1～3 为三种不同空隙率的Sup20 试件的单轴抗压强度随柴油污染时间变化呈现出的变化规律。

图1 Sup20 混合料强度随时间变化图（4%）

图2 Sup20 混合料强度随时间变化图（6%）

图3 Sup20 混合料强度随时间变化图（8%）

从图1～3 可以看出，试验试件的强度随着柴油浸染时间的增加，呈现较大幅度的降低，降低幅度由陡渐缓，且随着空隙率增加，强度下降程度增加，严重提高了路面车辙的发生概率。

从图4 可见，固定的柴油污染时间下，空隙率大的试件，强度损失速度比较快。这主要是由于大的空隙率给柴油的下渗提供了更多通道，从而加速了破坏作用。如图5所示，柴油污染下渗深度与时间呈正比例关系，也说明这个问题，随着柴油污染时间的延长，柴油对沥青混凝土的渗透深度逐渐增大，从而使更多沥青胶结料被渗透和软化，客观上导致了单轴抗压强度的保持率随时间的延长而降低。

图4 空隙率对混合料强度的影响

图5 油污下渗深度随时间变化情况

为了评价长效性沥青上面层改性沥青SMA13 抵抗柴油污染的能力，在保持试验试件空隙率（6%）约为实际通行路段路面空隙率的情况下，比较试验路SMA13 混合料和高速公路建设中常用的Sup13 混合料的强度变化情况。

从图6 和图7 中可以看出，在空隙率为6%的情况下，SMA13 与Sup13 混合料强度，在3d 左右下降情况基本保持一致。随着时间的推移，Sup13 混合料强度的下降速度比SMA13 快，且在15d 内，强度变化量大于SMA13。

图6 混合料强度随时间变化情况

图7 油污下渗深度随时间变化情况

与此同时，二者下渗深度呈现相同的趋势，Sup13下渗速率与15d 内的下渗深度均大于SMA13，缘于SMA13 级配较为密实，具有一定的抗油污浸染能力。

3 柴油油污处治及效果评价

3.1 试验方案

室内试验证明，自主研制的柴油污染清洗剂，对柴油具有极强的乳化和净洗能力，现效仿柴油油污对沥青混合料性能的影响试验，进行柴油清洗剂去污能力的测试试验。

3.2 试验过程

3.2.1 试件准备：第一组（两个一组）无柴油污染试件；第二组涂抹10ml 柴油于试件表面并在露天自然状态下放置3d、7d、15d；第三组试件在涂抹柴油后立即、1d、2d 三个时间点，分别用柴油清洗剂进行处理，再存放5d、15d 后，检测其强度变化情况。

3.2.2 将第一组试件进行常温单轴抗压试验，得出发生破坏时的荷载Fmax。对第二组试件进行单轴抗压试验，得出试件发生破坏的荷载Fmax，沿纵向切割试验试件，测量渗透点的临界线与试件顶部之间的距离。

3.2.3 将12 份试验试件分成3 组，在涂抹柴油后立即、1d、2d 三个时间点，分别用柴油清洗剂进行处理。

3.2.4 将三类试验试件，每类4 个分成两组，在油污被处理后放置5d、15d 后，进行单轴抗压试验，得出试件发生破坏的荷载Fmax，沿纵向切割试验试件，测量渗透点的临界线与试件顶部之间的距离。

柴油清洗剂使用说明：按1∶10～1∶20 的比例溶于水中，用喷雾器对油污进行喷洒、乳化，静置2min 后，用水即可彻底清除。

3.3 结果分析

试验试件静置0、24、48h 后，进行油污清除，然后再间隔5d、15d 后，测试油污试件的单轴抗压强度。

由图8 可得，被柴油浸染后，无论采取何种处理方式，均能有效减缓路面强度的降低速率，时间越短，效果越佳。所以，在路面发生柴油泄露等情况时，应尽早采取措施。

图8 清洗后SMA13、Sup13 混合料强度随时间变化图（6%）

图9 为Sup13 柴油下渗深度在不同清除时间范围内的变化情况。可见，相较于未采取措施，无论是立刻清除、24h 清除，还是48h 清除，均能有效减小油污的下渗深度，但随处理时间延长，效果会降低。这一数据，同样验证了通车过程中，柴油污染情况处理的时效性、紧迫性。

图9 清洗后Sup13 柴油下渗深度随时间变化图（6%）

4 结语

通车过程中，柴油泄露造成的污染严重影响了路面的性能，主要体现在对沥青混合料单轴抗压强度的影响。浸染5d、15d，沥青混合料强度会分别降低至80%、70%左右，且强度降低的速率与空隙率呈现正相关性。与此同时，柴油清洗剂能有效减小柴油对路面性能的影响，但随着时间推移，其效能会逐渐递减。因此，在采用油污清洗剂进行柴油污染处理时，应注重时间的紧迫性，越早越好。