【摘 要】本文通過試驗揭示了乳化對基質(zhì)瀝青延度、軟化點、針入度、粘度以及抗老化性能的影響，分析了水對瀝青和集料結(jié)合力的影響，找出了微表處設(shè)計使用壽命較短的原因。

【關(guān)鍵詞】微表處；設(shè)計使用壽命；稀漿工藝

【Abstract】This revealed by experiments on emulsified asphalt ductility， softening point， penetration， viscosity， and the anti-aging properties， analysis of the water on the asphalt and aggregate binding force of the impact， identify the micro-surfacing design life short reasons.

【Key words】Micro-surfacing；Design life；Slurry process

1. 前言

熱拌熱鋪瀝青路面的設(shè)計使用壽命為10～15年，而微表處的設(shè)計使用壽命為2～3年，相比要短得多。在對熱拌熱鋪瀝青路面和微表處的施工過程進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)，它們的根本區(qū)別在于施工工藝不同，進(jìn)而導(dǎo)致使用的結(jié)合料不同。熱拌熱鋪瀝青路面使用的是熱瀝青，而微表處使用的是改性乳化瀝青，稀漿混合料攤鋪后改性乳化瀝青破乳還原成瀝青，準(zhǔn)確的講變成改性乳化瀝青殘留物。那么，微表處使用壽命較短的原因可能是改性乳化瀝青殘留物和基質(zhì)瀝青性質(zhì)的不同所致。另外，熱拌熱鋪瀝青路面是在無水狀態(tài)下施工的，而微表處是在有水狀態(tài)下施工的。這也可能是影響微表處使用壽命的因素。

2. 乳化對瀝青性能的影響

在生產(chǎn)乳化瀝青時乳化劑的選擇十分關(guān)鍵。乳化劑和基質(zhì)瀝青存在配伍性問題，必須通過試驗合格才能使用。瀝青乳液的形成是一個物理過程，乳化劑作為瀝青乳化技術(shù)中的關(guān)鍵材料之所以能對瀝青起到乳化作用是因為其分子中具有極性的親水基和非極性的親油基；能顯著降低表面張力而使（油）液（水）液之間有較好的相溶性。很明顯，乳化劑的這種作用完全是物理作用。這就是說在瀝青乳化過程中不應(yīng)該發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起瀝青性質(zhì)的變化。然而，在瀝青被乳化的過程中，存在的突出問題是許多乳化劑對基質(zhì)瀝青的技術(shù)性能會造成損害。

2.1 瀝青乳化對延度的影響。

如表1所示，是我國目前經(jīng)常使用的一些乳化劑對瀝青延度影響的試驗結(jié)果。

《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）對道路石油瀝青的技術(shù)要求和道路用乳化瀝青技術(shù)要求的規(guī)定，也可以看出同樣的問題。其中規(guī)定道路用乳化瀝青蒸發(fā)殘留物15℃延度不小于40cm，而適合于制作乳化瀝青的基質(zhì)瀝青最低標(biāo)號90#石油瀝青15℃延度不小于50cm，其它標(biāo)號的石油瀝青15℃延度分別為60cm和80cm。從上述數(shù)據(jù)和規(guī)范規(guī)定說明目前我國所使用的瀝青乳化劑絕大多數(shù)會對瀝青的延度造成損害，有的損害還相當(dāng)大。

2.2 瀝青乳化對軟化點的影響。

從表2中可以看出，目前我國所使用的瀝青乳化劑絕大多數(shù)會造成瀝青的軟化點升高。

2.3 瀝青乳化對針入度的影響。

表3顯示，目前我國所使用的瀝青乳化劑都會造成瀝青的針入度降低。

2.4 瀝青乳化對粘度的影響。

從表4中可以看出，目前我國所使用的瀝青乳化劑都會造成瀝青的粘度升高。

2.5 瀝青乳化對粘附性的影響。

表5顯示，目前我國所使用的瀝青乳化劑都會造成瀝青的粘附性降低。

綜合表1～5可知，基質(zhì)瀝青乳化后乳化瀝青蒸發(fā)殘留物和基質(zhì)瀝青相比普遍存在延度減小、軟化點升高、針入度降低、粘度升高、粘結(jié)性和粘附性降低的現(xiàn)象，這是瀝青老化的表現(xiàn)，乳化劑對基質(zhì)瀝青的性能造成全面的很大的損害。

3. 改性乳化瀝青的耐老化性能

為了提高乳化瀝青殘留物的性能，現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定微表處必須使用經(jīng)過改性的乳化瀝青。

為了考察改性乳化瀝青的耐老化性能，分別用基質(zhì)瀝青（130℃）及其改性乳化瀝青和相同的集料拌和，待稀漿混合料水分風(fēng)干后分別做瀝青混合料加速老化實驗。實驗結(jié)果如表6所示。

由表6可以看出，雖然乳化瀝青改性后延度、針入度、粘度和粘附性等級指標(biāo)得到了改善，但改性乳化瀝青蒸發(fā)殘留物比沒有改性的基質(zhì)瀝青的老化速度快得多，粘附性等級也低得多。

4. 稀漿工藝中水對瀝青混合料性能的影響

稀漿工藝是在有水的常溫狀態(tài)下施工的，而熱拌熱鋪工藝是在無水的高溫狀態(tài)下施工的。

水是一種極性液體，礦物中各種礦物成分雖多且很復(fù)雜，但總體上來看也都是極性的，極性吸附劑容易吸附極性吸附質(zhì)，因為礦料與水的接觸角比較小，導(dǎo)致水比瀝青先吸附在礦物的表面形成水膜，影響瀝青和礦物的吸附。由于礦物的成分不同、結(jié)構(gòu)有異，因此水在礦物表面的鋪展程度也是不同的。

水與礦物都屬于無機(jī)物的范疇，因而可以用離子極化理論對水在礦料上的鋪展程度作如下解釋：水是極性分子，在電場作用下將會發(fā)生變形。礦料中由于晶體結(jié)構(gòu)的存在，致使礦料表面具有很大的極性。再加上水分子的極性比瀝青的極性大得多，因而水與礦料表面的極性差就小于瀝青與礦料表面的極性差。由物理化學(xué)可知，極性差越小的兩種物質(zhì)，越容易發(fā)生各種物理化學(xué)作用。因此，水與礦料表面的吸附作用就比瀝青與礦料表面的吸附作用要強(qiáng)，即水分子易于從礦料表面擠走瀝青分子而與礦料表面發(fā)生吸附。

在稀漿混合料體系中水與礦料首先發(fā)生吸附，而后乳化瀝青破乳逐步在裹滿水膜的礦料的外圍形成瀝青膜，把水分裹在其中并且長期不能揮發(fā)。因此，由于水分的存在降低了瀝青與礦料的吸附，進(jìn)而降低微表處的使用壽命。

5. 結(jié)語

微表處設(shè)計使用壽命較短的原因有：

（1）基質(zhì)瀝青通過乳化對其性能損害很大。

（2）對乳化瀝青進(jìn)行改性雖然提高了改性乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的某些性能指標(biāo)值，但老化速度仍然比較快，其耐老化性能不如基質(zhì)瀝青。

（3）稀漿工藝由于水的存在，降低了瀝青與礦料的粘附性，進(jìn)而大幅度縮短了微表處的使用壽命。

通過對微表處設(shè)計使用壽命較短的機(jī)理研究，為改進(jìn)微表處的施工工藝，延長使用壽命打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[文章編號]1619-2737（2015）11-07-322

[作者簡介] 鐘玉新（1969-），男，籍貫：安徽池州人，學(xué)歷：本科，職稱：高級工程師，長期從事公路工程技術(shù)與管理工作。