雾封层预防性养护技术研究

雾封层技术(FOG SEAL)全称为雾状封层技术，它是将乳化沥青、改性乳化沥青或沥青路面养护剂等流体状的材料，经喷洒机械喷洒在沥青路面上，从而封闭路面孔隙，稳定松散集料，修复路面老化的预防性养护技术，由于材料喷洒时，它将呈现出黑色的雾状，因此而称为雾封层。雾封层是一种成本较低的有效的道路预防性养护技术。它是直接在道路表面喷洒雾封层技术材料，为道路迅速地提供一个黑色的表面;它可以封闭道路表面的孔隙以及微裂缝，防止水分和空气进入路面结构中而引起路面结构的破坏，对3mm以下的裂缝有自动愈合的作用。

1雾封层技术的适用条件

雾封层是一种成本较低的、有效的道路预防性养护技术，主要适用于出现早期微裂缝、路表面集料松散、麻面及路面渗水严重等早期损坏，并且，此时的路面综合质量指数在良及良以上。适用条件为：

(1)当原路面路表为1~3 mm微小裂缝，可不处理。但路面出现严重的网裂缝，应将裂缝预先处理，待稳定后，再采取雾封层技术。

(2)当原路面路表松散麻面沥青剥落或老化而结构强度完好时，采取雾封层技术，能有效地粘结松散集料，修复老化沥青，改善路面外观。

2雾封层预防性养护技术的强度形成机理

传统雾封层材料为乳化沥青或改性乳化沥青，乳化沥青或改性乳化沥青经喷

洒后，流入微裂缝或渗入路面结构层中，微裂缝孔隙中的压强PB将随着乳化沥青或改性乳化沥青的流入而不断的增大，孔隙中部分空气将被强大的压强挤出孔隙，由于水的粘度较低，水分子间的范德华力较小，在较强压强作用下，一部分水将被挤出孔隙，同时，部分空气分伴随着水的挤出而挤出孔隙，另一部分水在乳化沥青分解破乳时将被排出孔隙，部分空气也将随着水的排出而排出。

乳化沥青的分解破乳可分为在集料表面的破乳与自身的聚合破乳，乳化沥青在矿料表面的破乳是乳化沥青与矿料接触后，由于离子电荷的吸附和水分的挤出，许多沥青微滴相互聚结，成为连续整体薄膜的过程;乳化沥青自身的聚结破乳是乳化沥青中胶团因发生不可逆的聚并破坏，油水分离，最终使沥青成为连续相的过程。其破乳机理主要有表面能理论、电荷吸附理论和相似相溶理论：

2.1表面能理论

(1)铺展作用

乳化沥青在润湿矿料表面的展开情况如图1所示。

乳化沥青展开图

图1乳化沥青展开图

展开系数SR/S为：

SR/S=γW/G-γR/G-γR/S=(γW/G+γR/G-γR/S)-2γR/G

即SR/S=WR/S-WR/R

式中：

γW/G——润湿矿料的表面自由能;

γR/G——乳化沥青乳液的界面自由能;

γR/G——乳化沥青乳液与润湿矿料表面之间的界面自由能;

WR/S——乳化沥青乳液与润湿矿料表面的粘附功;

WR/R——乳化沥青乳液的内聚功。

乳化沥青在润湿的矿料表面展开的条件是SR/S>0，WR/S>WR/R。

(2)聚并作用

因为WR/R总是大于0，因此乳化沥青的聚并可以自发进行，但是聚并破乳必须以界面膜的破乳为前提，其速度由界面膜本身性质决定。当乳化沥青胶团之间电荷排斥作用和界面膜屏障作用较强时，界面膜不易破裂，能阻止聚并破乳的发生，因而使乳化沥青成为相对稳定的体系。但是，当乳化沥青浓度增大时，乳化沥青胶团克服电荷排斥作用和界面膜屏障作用的有效碰撞次数增加，会使部分乳化剂脱附，形成亲水基在里亲油基在外的反胶束，界面膜破裂，使沥青微粒直接与水接触，界面自由能增加，WR/R增大，聚并破乳速度增加，使水包油(O/W)型的乳化沥青体系变为油包水(W/O)型体系，沥青成为连续相，即相变。因此，水分的蒸发对乳化沥青的破乳影响非常大。

2.2电荷吸附理论

各种润湿矿料表面均带有电荷，电荷的主要来源为矿料表面活性成分的离解和矿料表面的吸附。对于第一类电荷由矿料本身性质决定，一般来说由于离解作用使酸性矿料表面带负电荷，碱性矿料表面带正电荷;对于第二类电荷，因为在润湿的矿料表面水膜中的阳离子的水化能力较负离子大，阳离子易逃向水相而负离子易被矿料吸附。在这种情况下酸性矿料表面负电荷增加;碱性矿料表面也带有负电荷。矿料表面的这些电荷与阳离子乳化剂分子所带的正电荷异性相吸，使乳化剂分子吸附于矿料表面，进而使乳化沥青胶团吸附于矿料表面，相互聚并，引起乳化沥青的破乳。一般来说，异性电荷越大，在矿料表面的破乳速度越快，但是这也会因为强烈的电荷作用，使乳化沥青失稳而引起乳化沥青微粒聚并，发生聚并破乳。

2.3相似相溶理论

随着水分的蒸发，由于沥青中含有与乳化剂亲油基(一般多为碳氢基)相同的成分，所以在同性质相溶机理下，乳化剂与沥青相溶，或者乳化剂分子逐渐离开乳化沥青表面，聚结在一起，并因他们高度自粘性的相互结合而溶为一体。这时，根据乳化剂可降解性程度的不同，乳化剂残留在乳化沥青中的多少也不一样。从这个角度来说，乳化剂本身就是一种改性剂，其性质在乳化时起乳化剂的作用，在破乳后又有改性剂的作用。

2.4振动功能理论

这种理论认为阳离子乳液由于具有较高的振动功能，所以它不论是对酸性集料或碱性集料表面都具有较好的亲和力。

3结语

雾封层能封住道路表面的孔隙和微裂缝阻止水分进人路面结构，有效防止其他类型的水损坏。一般情况下，雾封层能延迟病害2～4年出现，提高道路的使用寿命。雾封层是一种有效的道路预防性养护方法，在国外已得到广泛的应用，我国在最近几年也参照国外标准，逐渐将雾封层应用于道路的预防性养护中去。

参考文献

黄维蓉，雾封层技术在高速公路预养护中的应用[J]，路基工程，2010年第3期

蒋志军，雾封层技术在沥青路面预养护中的应用研究[D]，重庆交通大学，2008

学术指导老师

学术指导老师二维码