改性乳化瀝青技術在公路養護方面的應用

徐少華，冷宇涵，封磊，曹德純，孫天洋，姜志煒

（南京工程學院建筑工程學院，江蘇 南京 211167）

0 引言

隨著我國公路事業的飛速發展， 為了提高路面的使用性能和使用壽命， 改性乳化瀝青在高速公路和高等級路面建設與養護中得到了大量應用。 由于環境與領域的限制， 改性乳化瀝青的應用范圍有限，因而仍需進行更深層次的研究。

1 改性乳化瀝青的加工工藝

普通乳化瀝青的加工工藝是將少部分的乳化劑添加到瀝青里面，在機械作用的基礎上讓瀝青能夠在水中從微滴態分化轉變成瀝青乳液；而改性乳化瀝青是將樹脂和橡膠等物質添加到乳化瀝青里，或者對乳化瀝青完成一系列的輕度氧化處理，由此得到性能優異的瀝青混合物。

2 改性乳化瀝青的施工性能

對比一般乳化瀝青，改性乳化瀝青擁有眾多優勢：能夠提升乳化瀝青的高溫穩定性、黏附性、抗裂性、 抗老化等性能， 可以有效延長路面使用年限。

在道路維修工作中，若使用熱瀝青，需要消耗很多能源完成加熱工作。 在運送、 使用瀝青過程中，每次倒運都必須對其完成加熱工作。 這些過程不僅消耗了大量能量， 還會導致瀝青出現老化情況，而當養護材料為改性乳化瀝青時，在使用前將其添加到乳化劑水溶液中，與瀝青同時放置到乳化機里完成乳化工作， 則僅需要完成一次加熱工作，節約大量能源。

進行現場施工時，需完成熱瀝青加熱工作，同時又會給環境帶來一定影響。 而采用改性乳化瀝青材料時，在調制的工作中無需加熱，改性乳化瀝青可在常溫狀態下直接施工，在一定程度上減少了環境污染。 基于此，改性乳化瀝青本身屬于綠色環保材料，適合在道路施工中使用。

3 改性乳化瀝青的應用

3.1 微表處

道路微表處是指以專業設備為前提將代用特定級配的填充材料以及石屑或砂同水、外摻劑以及聚合物改性乳化瀝青相融合，參照特定的比例讓其拌制成混合料，同時在路面上均勻灑布以此產生封層。

3.1.1 SBR 改性乳化瀝青在微表處的應用

微表處技術可以改善路表面性能，其厚度一般在1 cm 以下， 微表處技術可以快速有效地修復路面且鋪裝層的厚度及質量不會增加過多。由于微表處處理不能夠完成較深的范圍，在大面積網裂情況下就不能夠進行處理。

李榮生[1]通過實驗發現，瀝青乳化劑初選時可以采用HLB 值8～18 和濃度較低的臨界膠束，陽離子憑借其慢裂快凝的優勢可以做瀝青乳化劑。在實驗里面只要涉及的材料是SBR 改性乳化瀝青，就宜采用1.8%～2.0%的乳化劑。

3.1.2 水性環氧樹脂改性乳化瀝青在微表處的應用

何遠航[2]通過研究發現，當乳化瀝青的溫度達到180 ℃以上、水溫超過80 ℃，乳化時間應該介于40～50 min 最佳。 水對乳液的影響顯著，通常水的含量應該控制在38%～50%。實驗顯示，當水性環氧樹脂改性的用量超過5%時，乳液不穩定。

3.2 粘結層

當進行道路施工時，路面的鋪筑主要是分層實現的， 為了能夠確保所有層結構表面都光滑平整，在進行鋪筑時應對所有層完成碾壓工作，由此可讓兩個結構層相互的摩擦力數值減少。粘結性能的優劣主要取決于材料性能，材料性能不好，結構層粘結強度較低，層間產生危害的概率就會提升。

尚方慶[3]等將研究對象定位在SBR 以及SBS 改性乳化瀝青粘結層材料方面， 并以此研究了這些材料的抗剪強度。通過了解發現：SBS 對應的抗剪強度要比SBR 強。 隨著改性乳化瀝青的添加，使層間瀝青膜變厚，在層間會形成有效的結構瀝青，大大增強了層間抗剪強度，當黏層材料涂布量為0.8 kg/m2左右時層間抗剪效果最好，但如果繼續增加乳化瀝青的摻入量，抗剪性能會隨之降低。因此，黏層材料涂布量適宜時能有效防止擁包、推移等問題。

3.3 霧封層技術

霧封層技術通過將改性乳化瀝青等材料噴灑在道路表面，使得路面呈現黑色霧狀。 采用霧封層技術能把路面的裂縫以及孔隙進行封閉，從而阻止路面結構受到空氣以及水分的破壞，其技術還能夠凝結骨料， 從而將路面風化和滲水等問題有效規避。

陳俊宇[4]研究認為，當固化劑參量的數值是0.6∶1 時，開放交通實驗就會達到最短。改變溫度參數時，當溫度升高時乳化瀝青破乳速度加快，同時水性環氧樹脂的固結時間也縮短。對比水性環氧樹脂改性乳化路面和傳統瀝青路面，改性乳化瀝青路面的磨耗曲線變化趨勢平穩，摩擦系數相較于普通瀝青路面提高77%。 水性環氧樹脂霧封層材料由于具有良好的水稀釋性能，在施工過程中可以通過加水來使得過稠的乳液變稀，并且該材料與粗骨料的黏附性良好，可有效避免表面水損壞。

3.4 稀漿封層技術

稀漿封層技術就是基于常溫基礎上，借助機械設備把相應的水和乳化瀝青以及粗細集料等參照相應的比例制作出稀漿混合料，同時將這些混合料在路面上完成攤鋪從而產生薄層。當進行路面養護工作時， 稀漿混合料能夠將路面防滑性能提升，同時還能將其耐磨以及防水性能提升。同熱料瀝青混合料相比，采用改性瀝青混合料可在常溫基礎上進行施工，這也極大地規避了由于加熱而產生的環境污染問題，并且可以加快施工速度。

3.4.1 改性乳化瀝青公路養護應用

混合料配合比和稀漿材料質量等因素均不會對路面養護質量造成決定性影響。張春玉[5]等通過路面攤鋪實驗發現，在稀漿封層技術中應采用連續級配，稀漿混合料的油石比應控制在55%以內， 施工現場氣溫應達到10 ℃以上并且不存在積水狀態，攤鋪機自身的運行速度需要調控到1.5～3.0 km/h。對比改性乳化瀝青施工方式和熱攪拌瀝青混合料施工方式，生產瀝青時只需要將瀝青加熱到130～140 ℃。稀漿封層時由機器操作，工期可以延長大約2～4 月。 改性乳化瀝青憑借自身耐久性好、粘結力強、剛度高的特點，可以延長路面的使用期限，降低養護成本。

3.4.2 復合SBS 改性乳化瀝青公路養護應用

李巖棟[6]通過實驗發現，SBS 改性乳化瀝青稀漿封層達3～10 mm 時可以改善路面情況，稀漿封層可以有效處理原有路面網裂問題。選用CRS-2 助劑配合SBS 乳化瀝青使用， 在使用前需將油污清除干凈。在攤鋪過程中嚴格控制機器碾壓速度，經過多次嘗試，碾壓速度控制在4 km/h 以下，碾壓1～2 遍最佳。 施工完成后1 h 內其粘聚力應當控制在2 N/m以上。

3.4.3 復合SBR 改性乳化瀝青公路養護應用

高振東[7]經過大量實驗，以助劑水溶液質量分數改變和乳液用量為前提來對破乳時間進行觀測，最終發現，當助劑水溶液質量分數數值是1.5%時，石料質量能夠用以基準。使用慢裂快凝型陽離子乳化劑可將開放交通縮短到30 min 以內。

3.5 同步碎石封層技術

同步碎石技術是指將改性乳化瀝青以及碎石借助同步碎石封層車將其在路面上完成鋪灑，隨后憑借自然行車完成碾壓工作。這樣就能夠出現單層瀝青碎石磨耗層。采用本技術可以確保石料以及粘結料的緊密結合。同步碎石技術具有良好的抗滑性和防水性，且經濟成本低，施工簡便，具有較高的社會經濟效益。

孫行營[8]先后采用SBS 改性瀝青和改性乳化瀝青進行實驗研究，研究表明，使用改性瀝青路面可以有效提高路面平整度，整治路面病害，提高路面的抗滑性和抗水傷害。

針對于兩種瀝青進行對比，當使用的材料以改性乳化瀝青為主時， 其路面石料有60%的面積被包裹，但是如果使用材料以SBS 改性瀝青為主，其被包裹的范圍就會受限。改性乳化瀝青具有交通封閉時間短、嵌入性強、流動性好、利于路面平整、低碳環保等優勢。

4 結語

通過對改性乳化瀝青的研究發現， 其施工便利，同時節約能源，對于環境也能夠起到保護作用。借助粘結層和微表處等方式， 可提升路面使用年限，減少路面的養護費用，并能較快地開放交通，使道路養護具有更高的經濟效益和社會效益。雖然國內改性乳化瀝青的使用量不如國外，且在國內尚未大規模使用， 但隨著國內交通行業的迅速發展，改性乳化瀝青憑借自身優勢將有很大的發展空間。