乳化沥青在公路养护上的应用
2012-01-06 来源：中国百科网
一、乳化沥青及其特点
（一）乳化沥青的概念
乳化沥青是将沥青分散于有乳化剂的水中而形成沥青乳液，这种乳液称为乳化沥青，乳化沥青是由两种互不相溶的物质——沥青和水组成的混合物，主要特性表现为它的储存稳定性、混合过程中设稳定性、表面处治和粘度特性及养护速度，在这些特性中有许多是随着微粒尺寸和微粒在乳液中的分布情况而起作用的。
（二）乳化沥青的主要特点
1．节约能源，稀释沥青中的煤油或汽油含量可以达到50%，而乳化沥青中则只含0～2%。所以，这是一项在白色燃料生产利用方面具有重要价值的节约行为，仅仅依靠增加轻制油溶剂来减少沥青的粘度标准，沥青就能够被浇灌和撒布，并希望使用后的轻制油能够挥发进入大气中。事实上，如果轻制油不能够挥发，那么沥青就太软了，在交通荷载作用下，道路表面就可变形，使用乳化沥青一般可以节省沥青用量的10%～20%，采用乳化沥青筑路的经济效益非常显著。另外，阳离子沥青乳液与各种骨料都有良好的粘附效果，从而扩大了骨料的来源，更便于就地取材，减少材料的运输，降低工程造价。
2．使用方便，乳液设专业化撒布，需要专业化设设备，如撒布机，然而小面积设乳液应用可直接采用手工浇灌和手工撒布，如小面积坑槽补工作、裂缝填缝料等，小数量设冷拌混合料只需要基本设备就行。例如，一只带挡板的洒水壶和一个铁锹就能够进行小面积的封层和裂缝修补，采用灌入式坑槽修补方法填充路面坑洞等应用简单易行。而且可以冷态施工，现场无需加热设备和能源消耗，扣除制备乳化沥青所消耗的能源后，仍然可以节约大量能源，由于乳化沥青黏度低、和易性好、施工方便。
二、乳化沥青稀浆封层技术
（一）乳化沥青稀浆封层概念
乳化沥青稀浆封层是一种冷拌沥青混合料，具有骨料和沥青混合的优点，它是将适当级配的骨料、填料、乳化沥青、水、添加剂等几种原材料，按一定比例掺配拌和，制成均匀的稀浆混合料，并按要求的厚度和宽度摊铺在路面上。稀浆封层施工法无论是对低等级道路或高等级道路，无论是对城市道路或郊区道路，都可以产生显著的经济效益和社会效益。稀浆封层可以使磨损、老化、裂缝、光滑、松散等病害，迅速得到修复，起到防水、防滑、平整、耐磨等作用。
（二）乳化沥青稀浆封层应用范围
1．旧沥青路面的维修养护，沥青路面由于长期暴露在自然环境下，受到日晒、风吹、雨淋和冻融的作用，同时还要承受车辆的重复载荷作用。路面经过一段时期的使用后，会出现疲劳，路面会呈现开裂、松散、老化和磨损等现象，如不及时维修处理，破损路面受地表水的侵蚀，将使基层软弹，路面的整体强度下降，导致路面的破坏。如果沥青路面在没有破坏前就采取必要的预防性养护措施—乳化沥青稀浆封层，将会使旧路面焕然一新，并使维修后的路面具有防水、抗滑、耐磨等特点，是一种优良的保护层，起到了延长路面使用寿命的作用。
2．新铺沥青路面的封层，在新铺筑的粗粒式沥青混凝土路面上，为了增加路面的防水和磨耗性能，可在该路面上加铺一层乳化沥青稀浆封层保护层，其厚度为5mm，仅为热沥青砂厚度的一半，可以节省资金，并具有施工简便和工效高的特点。
3．在砂石路面上的铺磨耗层，在平整压实后的砂石路面上铺筑乳化沥青稀浆封层，可使砂石路面外观具有沥青路面的特征，提高砂石路面的抗磨耗性能，防止扬尘、改善行车条件。
（三）对材料的要求
1．骨料，骨料的选择范围比较广泛，可以是酸性的，也可以是碱性的，一般可就地取材，多数用于热沥青面层的骨料均可使用。级配应符合规定要求，应选择质地坚硬、带有棱角、硬度大、耐磨的骨料；使用天然砂时，应选择坚硬、干燥、无杂质、无风化、清洁的天然砂，且砂当量不低于45；含水量不宜过大，否则会影响输送及拌和。在施工中严格控制级配，根据工程量大小一次备齐，且要拌和均匀，否则将会造成封层各段外观不一致，如果细料过多，表面易脆裂；粗料过多则与原路面结合不牢，混合料的和易性不好，摊铺时产生离析，影响工程质量。
2．乳化沥青。乳化沥青的质量技术要求的主要控制指标是粘度，乳化沥青分阴离子型和阳离子型两种。阴离子型带有负电荷，而骨料和填料多为碱性材，两者不易结合，水分完全靠自然蒸发，破乳的时间较长；阳离子乳化沥青带有正电荷，与骨料拌和产生化学变化，水分被挤出，强度形成较快。因此大多稀浆封层都使用阳离子乳化沥青，我们的实际应用中也采用了阳离子乳化沥青，并采用了慢裂型乳化沥青，以利于有充足的时间拌和及摊铺。严格控制乳化沥青的油水比，沥青的含量应在55%～60%之间，最佳沥青用量一般由图解法求得，如果沥青含量过低，拌成的混合料含水量不好控制，不能达到要求的油石比。
3．填料，最常用的填料为普通水泥，也可用石灰粉，使用石灰粉要做筛分试验，小于0.07mm的颗粒不小于80%。填料的作用主要是：改善级配、调节破乳速度、提高稀浆封层的稳定性和早期强度，填料的用量不大于3%（占干骨料的百分比），在实际应用中有时也不掺填料。
4．水，稀浆混合料使用的水为洁净水，不得使用含有杂质或受化学污染的脏水，混合料中的水包括骨料中的水、乳液中的水和外加水，外加水的用量为干骨料的6%～11%，而混合料总的含水量为干骨料的12%～20%之间。
三、应用乳化沥青进行石屑罩面
（一）石屑罩面的特点分析
目前，世界上有各种各样的道路表面处治方法，其中石屑罩面、撒布封层是最常用的路面养护方法。而石屑罩面特点为：石屑罩面是一个高沥青含量的薄表面处治层，但是这种处治层是柔性的和耐磨的，掺加聚合物能够增加粘结力、粘附性、耐磨性和路面的抗裂性能。这使石屑罩面既能够用于道路养护，又可以用于道路重建，尤其是在道路的抗裂方面有重要作用。石屑罩面的复合封层如果在比较好的道路基层上进行，处理后的道路表面可承受的交通量为40000辆/日，同时也能够通行大型载重车。路面养护应用石屑罩面，在现场不需要限制沥青拌和设备，同时采用石屑封层的路面不会出现反射裂缝和微裂缝，防止了路面的进一步老化和水浸破坏。
（二）材料配制
石屑罩面采用乳化沥青洒布型，乳液用量1.8kg/m2。先在调配池内加入一定量水40℃～50℃，使乳化剂全部溶解，以防止影响使用效果。选用优质的100#石油沥青，软化点（环球法）45.3℃，延度（25T，5cm/min）98.6cm，将沥青加热至120℃～130℃，按油水质量比60：40与上述乳化剂溶液混合，高速剪切搅拌3～5min得到固含量60%的沥青乳液。储存在密闭容器内，尽可能减少乳液与空气的接触面积。我们采用立式贮存罐，为防止沉淀备有搅拌设施，搅拌时应防止带入空气以免造成乳液分解破乳。贮存温度与洒布温度相近为50℃～85℃，液位较高时自流罐车内，0～5mm石料6m3/km2，所用石屑质地坚硬、清洁无杂质、干燥、无风化的石灰岩，严格控制粉料含量，沿路两侧堆放。
（三）撒布乳液、撒料
用扫帚清除表面的所有杂物（必要使用铁锹铲除严重污染处）后，用水冲洗干净，最后用道路清扫专用鼓风机将表面的浮尘吹干净，以利于乳化沥青与基层的粘结。清扫路面后，撒布乳化沥青，当乳液运至工地，从运油罐车移至洒油车内，采用管道直接泵送，每输送一车时间50min，乳化沥青的撒布量为1.8kg/m2。喷洒过程中乳液分布均匀，无泡沫粘附在石料表面导致空白。洒布后约25min破乳，立即人工撒料，检测到厚度一致，集料不重叠，也露不出乳化沥青。然后用6～8t胶轮压路机碾压1～3遍，碾压时先路边后中心，每次轮迹重叠约30cm，碾压速度开始不宜超过2km/h，以后适当增加，碾压后为使其良好粘结，应使石料嵌挤紧密而又不致有较多压碎为宜。
（四）封层
这种方法主要是解决网裂和不规则裂缝问题，因为网裂和不规则裂缝初期对路面的损坏程度不大，但一般都是形成后扩散速度快，易形成较大规模病害。过去一直没有好的解决方法，只有等路面破坏后再进行修补，而且修补时投入大，效果差。如果在路面产生病害的初期用小型洒布机进行预防性维护，则既可减少投入，又可延长路面的使用寿命。施工工艺如下：
（1）喷洒前用安全标志放在待喷洒一侧，并由现场负责人指挥车辆靠一侧行驶；
（2）清扫路面杂物后即可喷洒，迅速将石屑均匀地撒在喷洒面上，乳化沥青的用量应控制在0.5千克/平方米左右，石屑的用量为1.2～1.5千克/平方米，乳液的喷洒及石屑撒布要均匀，乳液撒布既不能流淌，也不能露出原地面，石屑不能有漏撒的地方，要将乳化沥青全部盖住，且边缘要整齐。对于此项操作，操作人员须经过一段时间的训练，才能达到标准的要求，如果操作过程中有欠缺，应等到喷洒完成后再进行修补；
（3）作业完成后，所有人员要共同维护交通，待乳化沥青风干后，石屑与沥青粘结好后再撤离或转移现场；
（4）施工时最后要有道班人员配合工作，一方面可以帮助维护交通秩序，另一方面待放行后可及时清扫粘结不实的石屑。
