改性乳化沥青技术在公路养护方面的应用

徐少华，冷宇涵，封磊，曹德纯，孙天洋，姜志炜

（南京工程学院建筑工程学院，江苏 南京 211167）

0 引言

随着我国公路事业的飞速发展， 为了提高路面的使用性能和使用寿命， 改性乳化沥青在高速公路和高等级路面建设与养护中得到了大量应用。 由于环境与领域的限制， 改性乳化沥青的应用范围有限，因而仍需进行更深层次的研究。

1 改性乳化沥青的加工工艺

普通乳化沥青的加工工艺是将少部分的乳化剂添加到沥青里面，在机械作用的基础上让沥青能够在水中从微滴态分化转变成沥青乳液；而改性乳化沥青是将树脂和橡胶等物质添加到乳化沥青里，或者对乳化沥青完成一系列的轻度氧化处理，由此得到性能优异的沥青混合物。

2 改性乳化沥青的施工性能

对比一般乳化沥青，改性乳化沥青拥有众多优势：能够提升乳化沥青的高温稳定性、黏附性、抗裂性、 抗老化等性能， 可以有效延长路面使用年限。

在道路维修工作中，若使用热沥青，需要消耗很多能源完成加热工作。 在运送、 使用沥青过程中，每次倒运都必须对其完成加热工作。 这些过程不仅消耗了大量能量， 还会导致沥青出现老化情况，而当养护材料为改性乳化沥青时，在使用前将其添加到乳化剂水溶液中，与沥青同时放置到乳化机里完成乳化工作， 则仅需要完成一次加热工作，节约大量能源。

进行现场施工时，需完成热沥青加热工作，同时又会给环境带来一定影响。 而采用改性乳化沥青材料时，在调制的工作中无需加热，改性乳化沥青可在常温状态下直接施工，在一定程度上减少了环境污染。 基于此，改性乳化沥青本身属于绿色环保材料，适合在道路施工中使用。

3 改性乳化沥青的应用

3.1 微表处

道路微表处是指以专业设备为前提将代用特定级配的填充材料以及石屑或砂同水、外掺剂以及聚合物改性乳化沥青相融合，参照特定的比例让其拌制成混合料，同时在路面上均匀洒布以此产生封层。

3.1.1 SBR 改性乳化沥青在微表处的应用

微表处技术可以改善路表面性能，其厚度一般在1 cm 以下， 微表处技术可以快速有效地修复路面且铺装层的厚度及质量不会增加过多。由于微表处处理不能够完成较深的范围，在大面积网裂情况下就不能够进行处理。

李荣生[1]通过实验发现，沥青乳化剂初选时可以采用HLB 值8～18 和浓度较低的临界胶束，阳离子凭借其慢裂快凝的优势可以做沥青乳化剂。在实验里面只要涉及的材料是SBR 改性乳化沥青，就宜采用1.8%～2.0%的乳化剂。

3.1.2 水性环氧树脂改性乳化沥青在微表处的应用

何远航[2]通过研究发现，当乳化沥青的温度达到180 ℃以上、水温超过80 ℃，乳化时间应该介于40～50 min 最佳。 水对乳液的影响显著，通常水的含量应该控制在38%～50%。实验显示，当水性环氧树脂改性的用量超过5%时，乳液不稳定。

3.2 粘结层

当进行道路施工时，路面的铺筑主要是分层实现的， 为了能够确保所有层结构表面都光滑平整，在进行铺筑时应对所有层完成碾压工作，由此可让两个结构层相互的摩擦力数值减少。粘结性能的优劣主要取决于材料性能，材料性能不好，结构层粘结强度较低，层间产生危害的概率就会提升。

尚方庆[3]等将研究对象定位在SBR 以及SBS 改性乳化沥青粘结层材料方面， 并以此研究了这些材料的抗剪强度。通过了解发现：SBS 对应的抗剪强度要比SBR 强。 随着改性乳化沥青的添加，使层间沥青膜变厚，在层间会形成有效的结构沥青，大大增强了层间抗剪强度，当黏层材料涂布量为0.8 kg/m2左右时层间抗剪效果最好，但如果继续增加乳化沥青的掺入量，抗剪性能会随之降低。因此，黏层材料涂布量适宜时能有效防止拥包、推移等问题。

3.3 雾封层技术

雾封层技术通过将改性乳化沥青等材料喷洒在道路表面，使得路面呈现黑色雾状。 采用雾封层技术能把路面的裂缝以及孔隙进行封闭，从而阻止路面结构受到空气以及水分的破坏，其技术还能够凝结骨料， 从而将路面风化和渗水等问题有效规避。

陈俊宇[4]研究认为，当固化剂参量的数值是0.6∶1 时，开放交通实验就会达到最短。改变温度参数时，当温度升高时乳化沥青破乳速度加快，同时水性环氧树脂的固结时间也缩短。对比水性环氧树脂改性乳化路面和传统沥青路面，改性乳化沥青路面的磨耗曲线变化趋势平稳，摩擦系数相较于普通沥青路面提高77%。 水性环氧树脂雾封层材料由于具有良好的水稀释性能，在施工过程中可以通过加水来使得过稠的乳液变稀，并且该材料与粗骨料的黏附性良好，可有效避免表面水损坏。

3.4 稀浆封层技术

稀浆封层技术就是基于常温基础上，借助机械设备把相应的水和乳化沥青以及粗细集料等参照相应的比例制作出稀浆混合料，同时将这些混合料在路面上完成摊铺从而产生薄层。当进行路面养护工作时， 稀浆混合料能够将路面防滑性能提升，同时还能将其耐磨以及防水性能提升。同热料沥青混合料相比，采用改性沥青混合料可在常温基础上进行施工，这也极大地规避了由于加热而产生的环境污染问题，并且可以加快施工速度。

3.4.1 改性乳化沥青公路养护应用

混合料配合比和稀浆材料质量等因素均不会对路面养护质量造成决定性影响。张春玉[5]等通过路面摊铺实验发现，在稀浆封层技术中应采用连续级配，稀浆混合料的油石比应控制在55%以内， 施工现场气温应达到10 ℃以上并且不存在积水状态，摊铺机自身的运行速度需要调控到1.5～3.0 km/h。对比改性乳化沥青施工方式和热搅拌沥青混合料施工方式，生产沥青时只需要将沥青加热到130～140 ℃。稀浆封层时由机器操作，工期可以延长大约2～4 月。 改性乳化沥青凭借自身耐久性好、粘结力强、刚度高的特点，可以延长路面的使用期限，降低养护成本。

3.4.2 复合SBS 改性乳化沥青公路养护应用

李岩栋[6]通过实验发现，SBS 改性乳化沥青稀浆封层达3～10 mm 时可以改善路面情况，稀浆封层可以有效处理原有路面网裂问题。选用CRS-2 助剂配合SBS 乳化沥青使用， 在使用前需将油污清除干净。在摊铺过程中严格控制机器碾压速度，经过多次尝试，碾压速度控制在4 km/h 以下，碾压1～2 遍最佳。 施工完成后1 h 内其粘聚力应当控制在2 N/m以上。

3.4.3 复合SBR 改性乳化沥青公路养护应用

高振东[7]经过大量实验，以助剂水溶液质量分数改变和乳液用量为前提来对破乳时间进行观测，最终发现，当助剂水溶液质量分数数值是1.5%时，石料质量能够用以基准。使用慢裂快凝型阳离子乳化剂可将开放交通缩短到30 min 以内。

3.5 同步碎石封层技术

同步碎石技术是指将改性乳化沥青以及碎石借助同步碎石封层车将其在路面上完成铺洒，随后凭借自然行车完成碾压工作。这样就能够出现单层沥青碎石磨耗层。采用本技术可以确保石料以及粘结料的紧密结合。同步碎石技术具有良好的抗滑性和防水性，且经济成本低，施工简便，具有较高的社会经济效益。

孙行营[8]先后采用SBS 改性沥青和改性乳化沥青进行实验研究，研究表明，使用改性沥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伤害。

针对于两种沥青进行对比，当使用的材料以改性乳化沥青为主时， 其路面石料有60%的面积被包裹，但是如果使用材料以SBS 改性沥青为主，其被包裹的范围就会受限。改性乳化沥青具有交通封闭时间短、嵌入性强、流动性好、利于路面平整、低碳环保等优势。

4 结语

通过对改性乳化沥青的研究发现， 其施工便利，同时节约能源，对于环境也能够起到保护作用。借助粘结层和微表处等方式， 可提升路面使用年限，减少路面的养护费用，并能较快地开放交通，使道路养护具有更高的经济效益和社会效益。虽然国内改性乳化沥青的使用量不如国外，且在国内尚未大规模使用， 但随着国内交通行业的迅速发展，改性乳化沥青凭借自身优势将有很大的发展空间。