徐少華，冷宇涵，封磊，曹德純，孫天洋，姜志煒

（南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 南京 211167）

0 引言

隨著我國(guó)公路事業(yè)的飛速發(fā)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(jí)路面建設(shè)與養(yǎng)護(hù)中得到了大量應(yīng)用。 由于環(huán)境與領(lǐng)域的限制， 改性乳化瀝青的應(yīng)用范圍有限，因而仍需進(jìn)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(jī)械作用的基礎(chǔ)上讓瀝青能夠在水中從微滴態(tài)分化轉(zhuǎn)變成瀝青乳液；而改性乳化瀝青是將樹(shù)脂和橡膠等物質(zhì)添加到乳化瀝青里，或者對(duì)乳化瀝青完成一系列的輕度氧化處理，由此得到性能優(yōu)異的瀝青混合物。

2 改性乳化瀝青的施工性能

對(duì)比一般乳化瀝青，改性乳化瀝青擁有眾多優(yōu)勢(shì)：能夠提升乳化瀝青的高溫穩(wěn)定性、黏附性、抗裂性、 抗老化等性能， 可以有效延長(zhǎng)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(yùn)送、 使用瀝青過(guò)程中，每次倒運(yùn)都必須對(duì)其完成加熱工作。 這些過(guò)程不僅消耗了大量能量， 還會(huì)導(dǎo)致瀝青出現(xiàn)老化情況，而當(dāng)養(yǎng)護(hù)材料為改性乳化瀝青時(shí)，在使用前將其添加到乳化劑水溶液中，與瀝青同時(shí)放置到乳化機(jī)里完成乳化工作， 則僅需要完成一次加熱工作，節(jié)約大量能源。

進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，需完成熱瀝青加熱工作，同時(shí)又會(huì)給環(huán)境帶來(lái)一定影響。 而采用改性乳化瀝青材料時(shí)，在調(diào)制的工作中無(wú)需加熱，改性乳化瀝青可在常溫狀態(tài)下直接施工，在一定程度上減少了環(huán)境污染。 基于此，改性乳化瀝青本身屬于綠色環(huán)保材料，適合在道路施工中使用。

3 改性乳化瀝青的應(yīng)用

3.1 微表處

道路微表處是指以專(zhuān)業(yè)設(shè)備為前提將代用特定級(jí)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(shí)在路面上均勻?yàn)⒉家源水a(chǎn)生封層。

3.1.1 SBR 改性乳化瀝青在微表處的應(yīng)用

微表處技術(shù)可以改善路表面性能，其厚度一般在1 cm 以下， 微表處技術(shù)可以快速有效地修復(fù)路面且鋪裝層的厚度及質(zhì)量不會(huì)增加過(guò)多。由于微表處處理不能夠完成較深的范圍，在大面積網(wǎng)裂情況下就不能夠進(jìn)行處理。

李榮生[1]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，瀝青乳化劑初選時(shí)可以采用HLB 值8～18 和濃度較低的臨界膠束，陽(yáng)離子憑借其慢裂快凝的優(yōu)勢(shì)可以做瀝青乳化劑。在實(shí)驗(yàn)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(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青在微表處的應(yīng)用

何遠(yuǎn)航[2]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乳化瀝青的溫度達(dá)到180 ℃以上、水溫超過(guò)80 ℃，乳化時(shí)間應(yīng)該介于40～50 min 最佳。 水對(duì)乳液的影響顯著，通常水的含量應(yīng)該控制在38%～50%。實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)水性環(huán)氧樹(shù)脂改性的用量超過(guò)5%時(shí)，乳液不穩(wěn)定。

3.2 粘結(jié)層

當(dāng)進(jìn)行道路施工時(shí)，路面的鋪筑主要是分層實(shí)現(xiàn)的， 為了能夠確保所有層結(jié)構(gòu)表面都光滑平整，在進(jìn)行鋪筑時(shí)應(yīng)對(duì)所有層完成碾壓工作，由此可讓兩個(gè)結(jié)構(gòu)層相互的摩擦力數(shù)值減少。粘結(jié)性能的優(yōu)劣主要取決于材料性能，材料性能不好，結(jié)構(gòu)層粘結(jié)強(qiáng)度較低，層間產(chǎn)生危害的概率就會(huì)提升。

尚方慶[3]等將研究對(duì)象定位在SBR 以及SBS 改性乳化瀝青粘結(jié)層材料方面， 并以此研究了這些材料的抗剪強(qiáng)度。通過(guò)了解發(fā)現(xiàn)：SBS 對(duì)應(yīng)的抗剪強(qiáng)度要比SBR 強(qiáng)。 隨著改性乳化瀝青的添加，使層間瀝青膜變厚，在層間會(huì)形成有效的結(jié)構(gòu)瀝青，大大增強(qiáng)了層間抗剪強(qiáng)度，當(dāng)黏層材料涂布量為0.8 kg/m2左右時(shí)層間抗剪效果最好，但如果繼續(xù)增加乳化瀝青的摻入量，抗剪性能會(huì)隨之降低。因此，黏層材料涂布量適宜時(shí)能有效防止擁包、推移等問(wèn)題。

3.3 霧封層技術(shù)

霧封層技術(shù)通過(guò)將改性乳化瀝青等材料噴灑在道路表面，使得路面呈現(xiàn)黑色霧狀。 采用霧封層技術(shù)能把路面的裂縫以及孔隙進(jìn)行封閉，從而阻止路面結(jié)構(gòu)受到空氣以及水分的破壞，其技術(shù)還能夠凝結(jié)骨料， 從而將路面風(fēng)化和滲水等問(wèn)題有效規(guī)避。

陳俊宇[4]研究認(rèn)為，當(dāng)固化劑參量的數(shù)值是0.6∶1 時(shí)，開(kāi)放交通實(shí)驗(yàn)就會(huì)達(dá)到最短。改變溫度參數(shù)時(shí)，當(dāng)溫度升高時(shí)乳化瀝青破乳速度加快，同時(shí)水性環(huán)氧樹(shù)脂的固結(jié)時(shí)間也縮短。對(duì)比水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化路面和傳統(tǒng)瀝青路面，改性乳化瀝青路面的磨耗曲線變化趨勢(shì)平穩(wěn)，摩擦系數(shù)相較于普通瀝青路面提高77%。 水性環(huán)氧樹(shù)脂霧封層材料由于具有良好的水稀釋性能，在施工過(guò)程中可以通過(guò)加水來(lái)使得過(guò)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(shù)

稀漿封層技術(shù)就是基于常溫基礎(chǔ)上，借助機(jī)械設(shè)備把相應(yīng)的水和乳化瀝青以及粗細(xì)集料等參照相應(yīng)的比例制作出稀漿混合料，同時(shí)將這些混合料在路面上完成攤鋪從而產(chǎn)生薄層。當(dāng)進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)工作時(shí)， 稀漿混合料能夠?qū)⒙访娣阑阅芴嵘?，同時(shí)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(chǔ)上進(jìn)行施工，這也極大地規(guī)避了由于加熱而產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題，并且可以加快施工速度。

3.4.1 改性乳化瀝青公路養(yǎng)護(hù)應(yīng)用

混合料配合比和稀漿材料質(zhì)量等因素均不會(huì)對(duì)路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量造成決定性影響。張春玉[5]等通過(guò)路面攤鋪實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在稀漿封層技術(shù)中應(yīng)采用連續(xù)級(jí)配，稀漿混合料的油石比應(yīng)控制在55%以內(nèi)， 施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫應(yīng)達(dá)到10 ℃以上并且不存在積水狀態(tài)，攤鋪機(jī)自身的運(yùn)行速度需要調(diào)控到1.5～3.0 km/h。對(duì)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(chǎn)瀝青時(shí)只需要將瀝青加熱到130～140 ℃。稀漿封層時(shí)由機(jī)器操作，工期可以延長(zhǎng)大約2～4 月。 改性乳化瀝青憑借自身耐久性好、粘結(jié)力強(qiáng)、剛度高的特點(diǎn)，可以延長(zhǎng)路面的使用期限，降低養(yǎng)護(hù)成本。

3.4.2 復(fù)合SBS 改性乳化瀝青公路養(yǎng)護(hù)應(yīng)用

李巖棟[6]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SBS 改性乳化瀝青稀漿封層達(dá)3～10 mm 時(shí)可以改善路面情況，稀漿封層可以有效處理原有路面網(wǎng)裂問(wèn)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(guò)程中嚴(yán)格控制機(jī)器碾壓速度，經(jīng)過(guò)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(nèi)其粘聚力應(yīng)當(dāng)控制在2 N/m以上。

3.4.3 復(fù)合SBR 改性乳化瀝青公路養(yǎng)護(hù)應(yīng)用

高振東[7]經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，以助劑水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)改變和乳液用量為前提來(lái)對(duì)破乳時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)，最終發(fā)現(xiàn)，當(dāng)助劑水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)值是1.5%時(shí)，石料質(zhì)量能夠用以基準(zhǔn)。使用慢裂快凝型陽(yáng)離子乳化劑可將開(kāi)放交通縮短到30 min 以內(nèi)。

3.5 同步碎石封層技術(shù)

同步碎石技術(shù)是指將改性乳化瀝青以及碎石借助同步碎石封層車(chē)將其在路面上完成鋪灑，隨后憑借自然行車(chē)完成碾壓工作。這樣就能夠出現(xiàn)單層瀝青碎石磨耗層。采用本技術(shù)可以確保石料以及粘結(jié)料的緊密結(jié)合。同步碎石技術(shù)具有良好的抗滑性和防水性，且經(jīng)濟(jì)成本低，施工簡(jiǎn)便，具有較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

孫行營(yíng)[8]先后采用SBS 改性瀝青和改性乳化瀝青進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(duì)于兩種瀝青進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)使用的材料以改性乳化瀝青為主時(shí)， 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(huì)受限。改性乳化瀝青具有交通封閉時(shí)間短、嵌入性強(qiáng)、流動(dòng)性好、利于路面平整、低碳環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)改性乳化瀝青的研究發(fā)現(xiàn)， 其施工便利，同時(shí)節(jié)約能源，對(duì)于環(huán)境也能夠起到保護(hù)作用。借助粘結(jié)層和微表處等方式， 可提升路面使用年限，減少路面的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，并能較快地開(kāi)放交通，使道路養(yǎng)護(hù)具有更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。雖然國(guó)內(nèi)改性乳化瀝青的使用量不如國(guó)外，且在國(guó)內(nèi)尚未大規(guī)模使用， 但隨著國(guó)內(nèi)交通行業(yè)的迅速發(fā)展，改性乳化瀝青憑借自身優(yōu)勢(shì)將有很大的發(fā)展空間。