乳化瀝青在公路養(yǎng)護上的應用
2012-01-06 來源：中國百科網(wǎng)
一、乳化瀝青及其特點
（一）乳化瀝青的概念
乳化瀝青是將瀝青分散于有乳化劑的水中而形成瀝青乳液，這種乳液稱為乳化瀝青，乳化瀝青是由兩種互不相溶的物質(zhì)——瀝青和水組成的混合物，主要特性表現(xiàn)為它的儲存穩(wěn)定性、混合過程中設(shè)穩(wěn)定性、表面處治和粘度特性及養(yǎng)護速度，在這些特性中有許多是隨著微粒尺寸和微粒在乳液中的分布情況而起作用的。
（二）乳化瀝青的主要特點
1．節(jié)約能源，稀釋瀝青中的煤油或汽油含量可以達到50%，而乳化瀝青中則只含0～2%。所以，這是一項在白色燃料生產(chǎn)利用方面具有重要價值的節(jié)約行為，僅僅依靠增加輕制油溶劑來減少瀝青的粘度標準，瀝青就能夠被澆灌和撒布，并希望使用后的輕制油能夠揮發(fā)進入大氣中。事實上，如果輕制油不能夠揮發(fā)，那么瀝青就太軟了，在交通荷載作用下，道路表面就可變形，使用乳化瀝青一般可以節(jié)省瀝青用量的10%～20%，采用乳化瀝青筑路的經(jīng)濟效益非常顯著。另外，陽離子瀝青乳液與各種骨料都有良好的粘附效果，從而擴大了骨料的來源，更便于就地取材，減少材料的運輸，降低工程造價。
2．使用方便，乳液設(shè)專業(yè)化撒布，需要專業(yè)化設(shè)設(shè)備，如撒布機，然而小面積設(shè)乳液應用可直接采用手工澆灌和手工撒布，如小面積坑槽補工作、裂縫填縫料等，小數(shù)量設(shè)冷拌混合料只需要基本設(shè)備就行。例如，一只帶擋板的灑水壺和一個鐵鍬就能夠進行小面積的封層和裂縫修補，采用灌入式坑槽修補方法填充路面坑洞等應用簡單易行。而且可以冷態(tài)施工，現(xiàn)場無需加熱設(shè)備和能源消耗，扣除制備乳化瀝青所消耗的能源后，仍然可以節(jié)約大量能源，由于乳化瀝青黏度低、和易性好、施工方便。
二、乳化瀝青稀漿封層技術(shù)
（一）乳化瀝青稀漿封層概念
乳化瀝青稀漿封層是一種冷拌瀝青混合料，具有骨料和瀝青混合的優(yōu)點，它是將適當級配的骨料、填料、乳化瀝青、水、添加劑等幾種原材料，按一定比例摻配拌和，制成均勻的稀漿混合料，并按要求的厚度和寬度攤鋪在路面上。稀漿封層施工法無論是對低等級道路或高等級道路，無論是對城市道路或郊區(qū)道路，都可以產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。稀漿封層可以使磨損、老化、裂縫、光滑、松散等病害，迅速得到修復，起到防水、防滑、平整、耐磨等作用。
（二）乳化瀝青稀漿封層應用范圍
1．舊瀝青路面的維修養(yǎng)護，瀝青路面由于長期暴露在自然環(huán)境下，受到日曬、風吹、雨淋和凍融的作用，同時還要承受車輛的重復載荷作用。路面經(jīng)過一段時期的使用后，會出現(xiàn)疲勞，路面會呈現(xiàn)開裂、松散、老化和磨損等現(xiàn)象，如不及時維修處理，破損路面受地表水的侵蝕，將使基層軟彈，路面的整體強度下降，導致路面的破壞。如果瀝青路面在沒有破壞前就采取必要的預防性養(yǎng)護措施—乳化瀝青稀漿封層，將會使舊路面煥然一新，并使維修后的路面具有防水、抗滑、耐磨等特點，是一種優(yōu)良的保護層，起到了延長路面使用壽命的作用。
2．新鋪瀝青路面的封層，在新鋪筑的粗粒式瀝青混凝土路面上，為了增加路面的防水和磨耗性能，可在該路面上加鋪一層乳化瀝青稀漿封層保護層，其厚度為5mm，僅為熱瀝青砂厚度的一半，可以節(jié)省資金，并具有施工簡便和工效高的特點。
3．在砂石路面上的鋪磨耗層，在平整壓實后的砂石路面上鋪筑乳化瀝青稀漿封層，可使砂石路面外觀具有瀝青路面的特征，提高砂石路面的抗磨耗性能，防止揚塵、改善行車條件。
（三）對材料的要求
1．骨料，骨料的選擇范圍比較廣泛，可以是酸性的，也可以是堿性的，一般可就地取材，多數(shù)用于熱瀝青面層的骨料均可使用。級配應符合規(guī)定要求，應選擇質(zhì)地堅硬、帶有棱角、硬度大、耐磨的骨料；使用天然砂時，應選擇堅硬、干燥、無雜質(zhì)、無風化、清潔的天然砂，且砂當量不低于45；含水量不宜過大，否則會影響輸送及拌和。在施工中嚴格控制級配，根據(jù)工程量大小一次備齊，且要拌和均勻，否則將會造成封層各段外觀不一致，如果細料過多，表面易脆裂；粗料過多則與原路面結(jié)合不牢，混合料的和易性不好，攤鋪時產(chǎn)生離析，影響工程質(zhì)量。
2．乳化瀝青。乳化瀝青的質(zhì)量技術(shù)要求的主要控制指標是粘度，乳化瀝青分陰離子型和陽離子型兩種。陰離子型帶有負電荷，而骨料和填料多為堿性材，兩者不易結(jié)合，水分完全靠自然蒸發(fā)，破乳的時間較長；陽離子乳化瀝青帶有正電荷，與骨料拌和產(chǎn)生化學變化，水分被擠出，強度形成較快。因此大多稀漿封層都使用陽離子乳化瀝青，我們的實際應用中也采用了陽離子乳化瀝青，并采用了慢裂型乳化瀝青，以利于有充足的時間拌和及攤鋪。嚴格控制乳化瀝青的油水比，瀝青的含量應在55%～60%之間，最佳瀝青用量一般由圖解法求得，如果瀝青含量過低，拌成的混合料含水量不好控制，不能達到要求的油石比。
3．填料，最常用的填料為普通水泥，也可用石灰粉，使用石灰粉要做篩分試驗，小于0.07mm的顆粒不小于80%。填料的作用主要是：改善級配、調(diào)節(jié)破乳速度、提高稀漿封層的穩(wěn)定性和早期強度，填料的用量不大于3%（占干骨料的百分比），在實際應用中有時也不摻填料。
4．水，稀漿混合料使用的水為潔凈水，不得使用含有雜質(zhì)或受化學污染的臟水，混合料中的水包括骨料中的水、乳液中的水和外加水，外加水的用量為干骨料的6%～11%，而混合料總的含水量為干骨料的12%～20%之間。
三、應用乳化瀝青進行石屑罩面
（一）石屑罩面的特點分析
目前，世界上有各種各樣的道路表面處治方法，其中石屑罩面、撒布封層是最常用的路面養(yǎng)護方法。而石屑罩面特點為：石屑罩面是一個高瀝青含量的薄表面處治層，但是這種處治層是柔性的和耐磨的，摻加聚合物能夠增加粘結(jié)力、粘附性、耐磨性和路面的抗裂性能。這使石屑罩面既能夠用于道路養(yǎng)護，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。石屑罩面的復合封層如果在比較好的道路基層上進行，處理后的道路表面可承受的交通量為40000輛/日，同時也能夠通行大型載重車。路面養(yǎng)護應用石屑罩面，在現(xiàn)場不需要限制瀝青拌和設(shè)備，同時采用石屑封層的路面不會出現(xiàn)反射裂縫和微裂縫，防止了路面的進一步老化和水浸破壞。
（二）材料配制
石屑罩面采用乳化瀝青灑布型，乳液用量1.8kg/m2。先在調(diào)配池內(nèi)加入一定量水40℃～50℃，使乳化劑全部溶解，以防止影響使用效果。選用優(yōu)質(zhì)的100#石油瀝青，軟化點（環(huán)球法）45.3℃，延度（25T，5cm/min）98.6cm，將瀝青加熱至120℃～130℃，按油水質(zhì)量比60：40與上述乳化劑溶液混合，高速剪切攪拌3～5min得到固含量60%的瀝青乳液。儲存在密閉容器內(nèi)，盡可能減少乳液與空氣的接觸面積。我們采用立式貯存罐，為防止沉淀備有攪拌設(shè)施，攪拌時應防止帶入空氣以免造成乳液分解破乳。貯存溫度與灑布溫度相近為50℃～85℃，液位較高時自流罐車內(nèi)，0～5mm石料6m3/km2，所用石屑質(zhì)地堅硬、清潔無雜質(zhì)、干燥、無風化的石灰?guī)r，嚴格控制粉料含量，沿路兩側(cè)堆放。
（三）撒布乳液、撒料
用掃帚清除表面的所有雜物（必要使用鐵鍬鏟除嚴重污染處）后，用水沖洗干凈，最后用道路清掃專用鼓風機將表面的浮塵吹干凈，以利于乳化瀝青與基層的粘結(jié)。清掃路面后，撒布乳化瀝青，當乳液運至工地，從運油罐車移至灑油車內(nèi)，采用管道直接泵送，每輸送一車時間50min，乳化瀝青的撒布量為1.8kg/m2。噴灑過程中乳液分布均勻，無泡沫粘附在石料表面導致空白。灑布后約25min破乳，立即人工撒料，檢測到厚度一致，集料不重疊，也露不出乳化瀝青。然后用6～8t膠輪壓路機碾壓1～3遍，碾壓時先路邊后中心，每次輪跡重疊約30cm，碾壓速度開始不宜超過2km/h，以后適當增加，碾壓后為使其良好粘結(jié)，應使石料嵌擠緊密而又不致有較多壓碎為宜。
（四）封層
這種方法主要是解決網(wǎng)裂和不規(guī)則裂縫問題，因為網(wǎng)裂和不規(guī)則裂縫初期對路面的損壞程度不大，但一般都是形成后擴散速度快，易形成較大規(guī)模病害。過去一直沒有好的解決方法，只有等路面破壞后再進行修補，而且修補時投入大，效果差。如果在路面產(chǎn)生病害的初期用小型灑布機進行預防性維護，則既可減少投入，又可延長路面的使用壽命。施工工藝如下：
（1）噴灑前用安全標志放在待噴灑一側(cè)，并由現(xiàn)場負責人指揮車輛靠一側(cè)行駛；
（2）清掃路面雜物后即可噴灑，迅速將石屑均勻地撒在噴灑面上，乳化瀝青的用量應控制在0.5千克/平方米左右，石屑的用量為1.2～1.5千克/平方米，乳液的噴灑及石屑撒布要均勻，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，要將乳化瀝青全部蓋住，且邊緣要整齊。對于此項操作，操作人員須經(jīng)過一段時間的訓練，才能達到標準的要求，如果操作過程中有欠缺，應等到噴灑完成后再進行修補；
（3）作業(yè)完成后，所有人員要共同維護交通，待乳化瀝青風干后，石屑與瀝青粘結(jié)好后再撤離或轉(zhuǎn)移現(xiàn)場；
（4）施工時最后要有道班人員配合工作，一方面可以幫助維護交通秩序，另一方面待放行后可及時清掃粘結(jié)不實的石屑。
