论乳化沥青在公路工程中的应用

　　摘 要：文章论述了乳化沥青的概念及其优点和经济性，详细叙述了乳化沥青在公路工程应用中的技术标准，在道路透层、黏层、路面防水层、稀浆封层和桥面防水层等部位中的应用情况。
　　关键词：乳化沥青；道路养护；应用
　　中图分类号：U414文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)14-0061-02
　　
　　所谓乳化沥青就是将沥青热融后，经高速机械剪切后，以细小的微粒状态分散于含有乳化剂的水溶液中，形成的水包油型的沥青乳液。这种分散体系的沥青为分散相，水为连续相，常温下具有良好的流动性。其主要特性表现为它的储存稳定性、在混合过程中设稳定性、表面处治和黏度特性及养护速度。
　　
　　1 乳化沥青的优点和经济性
　　
　　乳化沥青可冷态施工，具有节约能源、便利施工、节约沥青、保护环境等许多优越性。
　　1.1节能能源
　　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黏度标准，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，不能够挥发，沥青就太软，在交通荷载作用下，道路表面就可能泛油或变形。
　　1.2使用方便
　　乳液撒布，需要专业化的设备，如撒布机。然而，小面积的乳液应用可直接采用手工浇灌和手工撒布，如小面积设坑槽补工作、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。
　　1.3利于环保
　　从乳化沥青中游离出来的碳氢化合物的数量几乎为零，在实际应用中可直接用于喷洒或拌和，无需加热融化，释放大量有害气体，很大程度地减少了对环境的污染。
　　
　　２乳化沥青在工程中的应用
　　
　　乳化沥青用于修筑路面，不论是阳离子型乳化沥青或阴离子型乳化沥青均有两种施工方法：
　　（1）撒布法(代号P)：如透层、黏层、表面处泼或贯入式青碎石路面；
　　（2）拌和法(代号B)：如沥青碎石或沥青混合料路面。
　　它按其分裂速度，可分为快裂、中裂、慢裂3种类型。在山西地区应符合JTJ 052—2000《道路用乳化沥青技术要求》这一标准。对路用改性乳化沥青，各国都制定了不同的技术标准，对改性石油沥青标准也有相应的规定，目前我国尚未制定正式的路用改性乳化沥青技术要求和检验标准，故采用改性乳化沥青时，应符合上述《道路用乳化沥青技术要求》中对应用于透层的乳化沥青的破乳速度和黏度的规定。
　　2.1透层
　　沥青路面层间处理主要是指基层和面层、面层和面层、面层与构造物之间的过渡连接处理，用以增强层面间的黏接，使沥青路面各层形成一个完整的受力体系，提高路面结构承载力和耐久性。其次，层间处理使路面结构在理论上与路面设计的理论假设(多层连续弹性层状体)相一致，使路面设计加符合路面实际受力状况。此外，良好的层间处理措施能有效地防止半刚性基层于缩裂缝反射，并阻止地表水下渗和路基水上升。以下分述各处理层对材料性能的要求及施工要点。沥青透层施工是适用在沥青面层下非沥青类下承表面，增加相互黏结力。其主要作用如下：
　　（1） 透入基层表面孔隙，增强了基层和沥青面层间的黏接。
　　（2）有助于结合基层表面集料中的细料。
　　（3）在完成基层的铺装后，适时喷洒透层油还可以减少基层的养生费用，提高养生质量。
　　（4）经过透层油渗透成型以后的基层表面的开口空隙被填充，从而得到一个渗透深度上的防水层。
　　（5）在由于某种原因推迟铺筑面层的情况下，透层可向基层提供临时性防护，防止降雨和临时行车的破坏。在所有的层间处理方式中，透层对材料有着其特殊的要求。理想的透层深度应透人基层3 mm~5 mm，为此透层油传统采用低黏度的煤油稀释沥青，但由于将稀释沥青中的轻油分完全挥发后的沥青黏度低， 很难保证基层与面层之间的黏结强度，对环境亦有不良影响，因此宜采用乳化沥青或改性乳化沥青作为透层材料。基层铺装后，透层油施工要及时跟进，这样既可以实现透层油的最佳渗透效果又有利于基层养生。对于存在浮浆和污染的基层表面，喷洒透层油之前必须进行严格的清理，对于存在浮尘的路段应在清扫后封闭交通，必要时可洒水润湿基层表面，撒量以控制在使基层表面湿润无积水为宜，通过水的下渗将基层表面孔隙打通，有利于透层油透人。待表面水分蒸发后即可开始喷洒透层，撒布量保持在0.6 kg/m~1.1 kg/m之间，不宜过高。改性乳化沥青掺加量要根据实际情况反复试验得出最佳掺人量，因为黏度太大则透层油不能渗入半刚性基层表面，在基层和面层之间形成夹芯，破坏上下层间的连接。因此改性剂的用量不应使乳化沥青的黏度增加过大，一般宜控制在3％以下，对于级配碎石基层可适当加大。改性乳化沥青的各项指标优于乳化沥青，黏结强度、抗剪强度、黏附性方面都有明显改善。
　　2.2黏层
　　黏层的作用是使各面层之间、面层与构筑物黏结成一个整体。沥青黏层适用于增加沥青类铺筑层和其下层及邻接构筑物接触面之间的黏结力。沥青黏层材料习称“沥青漆”，亦作水泥板邻接侧壁、传力杆等隔离剂之用。黏层应在铺筑沥青混合料前3 h~4 h内均匀涂刷于下承表面或侧壁，被涂刷的表面应洁净、干燥、无泥灰等杂物，层面间要清扫干净，黏层的撒布强调“薄”和“遍”。在各面层间均撒布一般用量为0.4 kg/m~0.6 kg/m ，具体用量可根据乳化沥青的浓度(沥青含量)进行调整，调整原则是确保在整个层面提供不大于0.2 kg/m的残留沥青连续封面。在实际施工中从对所取芯样的劈裂试验结果来看，各面层结合处的断裂面均为不规则状，表明结合面的黏结强度大于或等于混合料本身的黏结强度，优于未进行黏层油层间处理的结合强度。
　　2.3路面防水层(下封层)
　　沥青路面下封层适用于基层防水。防水层一般是设在有机结合料面层与基层间，有一定厚度的隔水层。防水层与透层结合，在基层和面层之间形成一道抵御水害的防护层。防水层应使用黏结性和温度稳定性好的材料。它在荷载应力应变作用下不仅要保持良好的水密性，还应使面层和基层间形成足够的结合力，防止薄沥青面层产生滑动、推移等破坏。与面层和基层不结合的情况相比，它可以减小面层底层由行车荷载引起的拉应力和拉应变，，明显减小由温度变化引起的沥青面层内的拉应力和拉应变。封层油要在透层油破乳后进行撒布，撒布量控制在0.8 kg/m~1.6 kg/m。在封层油没有完全破乳时及时撒布0.5 cm~1 cm的单粒径碎石，覆盖率一般为整个面积的60％~70％，然后用轻型胶轮压路机稳压1~2遍。经稳压后的碎石颗粒浸入深度为粒径的1/2。施工时应注意掌握好石料撒布的时间，过早或过晚都不能收到良好的效果。改性乳化沥青用于沥青路面防水层，改性剂的总固物含量应该在65％左右。浓度较高的乳液不易流淌，成膜效果较好。SBS或SBR改性剂的掺量以4％~6％为佳。
　　2.4稀浆封层(上封层)
　　上封层适用于封闭路表孔隙和细裂缝或旧路养护。稀浆封层施工：在施工前原路面的整体强度要满足强度要求，对影响原路面使用功能的病害均应进行修补。封层前，修补的路面应基本稳定；施工时应当封闭交通，清扫路面上的杂物，必要时用水冲洗原路面，但路面不能有积水。施工时，根据设计配比调整好封层机各料门的开度，打开出料阀门，待摊铺箱内的稀浆混合料达箱容积的1/2时，启动底盘，低速行进，进行摊铺。摊铺结束后应当进行养护，待封层黏结力达到要求时，即可开放交通(普通乳化沥青封层铺筑一般封闭4 h~5 h，气温低时要在8 h~10 h，改性稀浆封层铺筑一般只需0.5 h~1 h)。乳化沥青、改性乳化沥青稀浆封层的施工气温宜在10℃以上；雨天及日平均气温低于5℃时，应停止施工。从道路养护看，采用稀浆封层进行路面车辙修补不需要脱离拌和设备现场，因而相对费用比采用热拌沥青混合料的要少。因乳化沥青允许潮湿的道路表面和较好的黏附性，没有黏结层，对通常的车辙道路表面不需要研磨。因此现场使用的材料基本费用比较少，而且改善施工条件，降低劳动强度，减少环境污染。
　　2.5桥面防水层
　　由于桥面的各种应变量较大，温度变化剧烈，使用一般的防水措施其效果和耐久性较差。尤其是沥青砼面层与水泥砼桥面两种材料模量相距较大，这就对兼有防水和黏结过渡作用的防水层材料和工艺方法提出了更高的要求。桥面防水工程采用SBR、SBS改性乳化沥青效果较好。这种处理方法的优点在于：防水效果好粘结力强，均匀无接缝，施工进度快，有效地克服了使用防水卷材与多布多涂防水法易出现的空鼓剥离和层问滑动等问题
　　
　　３结束语
　　
　　乳化沥青可冷态施工，具有节约能源，便利施工、节约沥青，保护环境等许多的优越性。尤其是高聚物改性乳化沥青的性能比乳化沥青的性能又有了本质的提高，有使路面沥青高温不发软和低温不脆裂、防止高温车辙和低温裂缝的效果，不仅能大幅度改善沥青路面层间结合状况，减少使用过程中各种病害的发生，还在道路养护中，特别是对高等级路面的养护具有较大的经济和社会效益。改性乳化沥青应用于高速公路沥青路面层间处理时，因各处理层对材料的要求不同，具体应用时应对透层油在改性后的黏度变化进行检验。在进行层间处理时，清扫是最为关键的一个环节，下承层的清洁程度将直接影响到层间处理的效果。目前的清扫方式主要是人工以扫帚和钢刷清扫，并辅以高压水枪冲洗。各种层间处理方式要灵活，必要时可进行复合处理。随着改性乳化沥青的性能的不断发展和其独特的优越性，改性乳化沥青在以后施工中会得到充分的应用。
　　
　　作者简介：李清余，男，1971年出生， 1996年毕业于南京交通高等专科学校，工程师。
　　
　　By Emulsified Bitumen in Highway Engineering Application
　　Li Qingyu
　　Abstract：The article elaborated the emulsified bitumen concept and the merit and the efficiency.Narrated the emulsified bitumen in highway engineering application technical standard in detail. passes the level in the path, mounts the level, the road surface waterproof layer, spot and so on in thin paste sealing course and bridge floor waterproof layer application situations.
　　Key words：emulsified bitumen;truth maintenance;using



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