在沥青路面设计中,油石比和空隙率是人们关注的两个主要指标。在级配的前提下,空隙率与油石比直接相关。如果油量大,就会出现高温车辙、油泛等病害。石料少,路面的抗疲劳性无法保证,容易造成水损害,施工时不易压实。因此,最佳油石比的确定在沥青混合料设计中尤为重要。

第一,油石比大

(1)高温车辙

车辙是沥青路面早期损坏的主要问题之一,是反复行驶荷载引起的竖向变形的积累。车辙不仅影响路面的平整度,还会降低驾驶舒适性。在车辙较大的路段,车辆变向控制困难,下雨天道路排水不畅,车辆容易漂移打滑,影响高速行驶安全。

油石比直接影响沥青混合料中粗集料和矿粉的粘结、骨架和嵌入,对沥青混合料的抗车辙能力起着至关重要的作用。过多的沥青和过多的游离沥青会削弱高温作用下矿粉之间的嵌合力,从而使沥青混合料容易流动变形形成车辙。

(2)洪水泛滥

泛油是沥青路面中的游离沥青受热膨胀,直至沥青凝结间隙容纳不下而溢出路面的现象。

道路积水的危害主要有三个方面:1 .一是湿滑的路面对行车安全构成严重威胁,尤其是在雨天;2.上层混合料中沥青含量越来越高,而中层和下层沥青含量越来越低,直接损害了中下层的低温抗裂性和抗疲劳性;3.沥青迁移导致路面孔隙率的不利变化。上层的孔隙度越来越小,而中、下层的孔隙度越来越大。中层和下层孔隙度的增加通常伴随着

产生负压,缝隙连通,路面雨水很容易通过微裂缝或表面缝隙进入基层,甚至冲破上层,造成水损害。

路面泛水的一个重要原因是沥青混合料的设计空隙率过小,油石比过大。高温季节,沥青受热膨胀,填满混合料中的空隙后在路面表面形成泛水。所以水淹现象的内因是孔隙度太小,油石比太大,而直接外因是高温。

二是油石比小。

(1)影响抗疲劳性。

沥青路面的使用寿命与沥青混合料中的沥青含量密切相关,因为沥青的用量直接影响混合料中裹覆集料的沥青膜厚度。当油石比小于最佳油石比时,沥青用量越小,沥青膜厚度越小,导致集料之间的粘结力越小,影响沥青路面的耐久性(疲劳寿命)。同时,沥青用量过低,混合料又硬又松,无法压实,也影响沥青路面的抗车辙能力。

(2)水损害

当油石比小于最佳油石比时,沥青含量越小,混合料中集料之间的粘结力越小。沥青表面在孔隙水压力的反复作用下,沥青膜从集料表面剥离,集料之间原本很小的粘结力逐渐丧失,直至集料松散,产生坑槽和疏松;在局部松散处,松散的集料颗粒逐渐脱落并跑掉,从而形成大小不一的坑洞。

第三,最佳油石比

从以上分析可以看出,为了减少沥青路面病害的发生,提高沥青路面的使用性能,在沥青混合料设计中确定最佳油石比显得尤为重要。在实践中,马歇尔设计可以准确量化沥青混合料的油石比