浅析乳化沥青在道路施工养护中的应用

【摘要】该文详细论述了应用乳化沥青进行路面养护及发展情况，举例说明了乳液的生产情况、乳液的配方、乳液的各种撒布和乳液在道路养护中的应用情况。
　　【关键词】乳化沥青，道路养护，应用
　　沥青路面常见病害
　　路面的破坏大体上分为两类：一类是功能性破坏，即沥青路面面层出现小微裂缝、麻面、脱皮、泛油、沥青老化、路面渗水等轻微病害，造成路面的不平整和抗滑性性能的下降，使其不再具有预期的功能；另一类是结构性破坏，即沥青路面面层出现严重裂缝、坑槽、沉陷，它是路面结构的整体或其某一个或几个组成部分的破坏，严重时可达到不能支承车辆的荷载。这两类破坏不一定同时发生，一般是先发生功能性破坏，而后出现结构性破坏，但病害的发展都有一定的过程，都是逐渐积累起来的。对于结构性破坏一般均需进行彻底翻修；但对于功能性破坏，可以通过修整、养护来恢复路面的平整性和抗滑性，即通过预防性养护技术措施，改善和提高沥青路面良好的使用性能和延长其使用寿命，以满足行车要求。
　　功能性病害产生原因分析
　　功能性病害的表现形式主要为裂缝、麻面、脱皮、泛油、沥青老化、路面渗水，产生病害的主要原因如下：由于沥青面层温度变化而产生的非荷载裂缝，包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝，这类裂缝主要是横向裂缝，也有纵向裂缝。产生的原因为：进入冬季初期，气温大幅度下降，在沥青面层中产生较大温度梯度，直接与大气接触的沥青面层表面温度迅速下降，而温度向沥青面层底部传递需要一定的时间，沥青面层内部和底部与表面始终有温差。沥青层越厚，表面与底部温度差愈大。同时表面温度变化率大于沥青面层的温度变化率，更大于沥青面层底部的温度变化率。沥青面层表面产生的温度收缩应力一旦超过沥青面层某一薄弱部位的抗拉强度，面层表面首先开裂。由于施工原因产生的裂缝和表面露骨料、麻面、脱皮等，裂缝是因为混合料摊铺时间过长、接缝处理不当、接缝处压实未达到标准、材料配合比不合适等造成的，这类裂缝一般为与道路中线垂直的横缝和纵向裂缝。
　　１乳化沥青
　　乳化沥青是由两种互不相溶的物质——沥青和水组成的混合物。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、表面处治和粘度特性及养护速度。在这些特性中有许多是随着微粒尺寸和微粒在乳液中的分布情况而起作用的。该变化是一种随沥青型号、级配乳液生产所使用的设备和化学试剂的使用稳定性而变化设。
　　乳液的颗粒尺寸大小是比较重要的参数，因为粒径变得越单一、分散，乳液的粘度越好，破乳率和粘结性能也越合适。然而这也限制了乳液中的沥青含量，并且能够影响养护速度，在一般情况下，通过VSS发现颗粒直径在1～５μｍ范围内时具有最好的总体特性。
　　２乳化沥青的优点和经济性
　　2.1节能
　　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粘度标准，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进入大气中。事实上，如果轻制油不能够挥发，那么沥青就太软了，在交通荷载作用下，道路表面就可能泛油或变形。
　　2.2多用途性
　　乳化沥青有许多种应用方法，应用时要选择合适的方法，因为他们有一个非常广的应用范围。同样设孔液既能够做大面积的封层撒布，也能够用来进行小范围设坑槽修补工作。因为他们能够长期储存在储罐中，在偏远地区应用时，利用滚筒撒布应用起来非常容易。
　　2.3使用方便
　　乳液设专业化撒布，需要专业化设备，如撒布机。然而，小面积乳液应用可直接采用手工浇灌和手工撒布，如小面积坑槽修补工作、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办法填充路面坑洞等应用简单易行。
　　３乳液的养护方法和应用
　　在ＳＨＲＰ计划中，美国和加拿大已经将路面设预防性养护计划进行了试验，效果比较好。持续时间较长设养护方法是稀浆封层、石屑罩面和灌入式坑洞修补方法。由于一些沥青对水的敏感性，特别是在车辆和孔隙水压力的作用下，引起沥青的粘附性丧失和路面坍陷。
　　为了发挥乳化沥青养护的优点，目前正在研究几种重要的养护方法，其中ＳＨＲＰ计划已经确认裂缝填缝料、稀浆封层、石屑罩面和喷射坑洞修补等四种方法是比较好的乳液养护方法。
　　３.１稀浆封层
　　稀浆封层是一种冷拌沥青混合料，具有骨料和沥青混合的优点，在通常情况下，相似的级配稀浆封层具有比热拌沥青混合料高的模量，所以常用它来填充路面车辙。比较高的稳定度具有较高的抗变形能力。
　　混合料通常是由较硬设细骨料级配和耐磨的具有高砂当量的骨料组成，特别是微观封层和聚合物改性封层这种情况极大地增加了路面的强度和完整性。这使路面具有高磨损阻力和极好的变形阻力。
　　乳化沥青乳液也容易在移动的稀浆封层摊铺机上使用，在该机器上进行拌和及运用掺加剂进行化学控制来满足养护的需要。
　　3.2石屑罩面
　　目前，世界上有各种各样的道路表面处治方法，其中石屑罩面、撒布封层是最常用的路面养护方法。
　　石屑罩面是在道路面层上使用一种标准的沥青撒布机洒布一层粘结料，然后铺一层同粒径的比较好的骨料。这种方法可以根据交通类型进行调整，粘结料和石料两者的撒布率必须符合设计要求，所采用的粘结料和石料必须经过严格的筛选（粘结料在粘度、附着力、模量和适当的弹性及石屑的形状、结构、大小和干净程度等方面都应严格要求）。
　　石屑罩面的复合封层如果在比较好的道路基层上进行，处理后的道路表面可承受的交通量将达到40000辆/日，同时也能够通行大型载重车。
　　石屑罩面是一个高沥青含量的薄表面处治层，但是这种处治层是柔性的和耐磨的。掺加聚合物能够增加粘结力、粘附性、耐磨性和路面的抗裂性能。这使石屑罩面既能够用于道路养护，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。另外，使用SBR或SBS改性能够进行道路封层和桥梁裂缝修补，尤其重要的是可以减少路面的反射裂缝。
　　由于乳液具有极好的潮湿性、化学粘附性和乳化剂系统及对路面的修补养护性质，所以乳液比较适合于路面撒布。根据天气和交通情况，路面洒布时要求比较好的交通控制及比较好的封层条件。
　　3．3Cape封层
　　Cape封层是石屑罩面的稀浆封层的组合。这种封层具有表面光滑的特点，在一层耐磨的稀浆封层下面有一层柔性的石屑罩面。这就为具有一个稀浆封层面层的同时，为减缓组合裂缝的继续发展创造了有利条件。
　　采用Cape封层进行路面处治的方法在南非和美国经常使用。在南非，这种方法首先在道路建设时应用，现在已经应用到主要货运道路养护、重建上。目前，在美国的住宅区街道和主干线道路上也在应用这种方法。
　　３．４喷射修补坑洞
　　喷射修补坑洞是采用一种特殊的机器对路面坑洞和凹地及破裂地带进行修补。
　　首先，修补机中的压缩空气将坑洞吹干净，除去坑洞里任何松散的材料，得到一个干净的表面。然后，将坑洞的内表面涂上一层乳液。再利用修补机上的操作装置，向坑洞里填上骨料，从喷嘴中喷出的热乳液和骨料混合，坑洞填充料，采用该方法修补的坑洞既防水又具有比较好的强度。修补坑洞的骨料要求单个尺寸为7mm、10mm或14mm的石料，这也是进行封层时常使用的骨料级配。最后在坑洞上面铺一层干骨料，使它具有一个表面封层，这样就完成了封层工作，但是也有再铺一层细砂的情况。
　　如果经常使用快凝型乳液和改性聚合物乳液，就能够使修补的坑洞具有比较高的强度，或者在冬季条件下，比较快地修补路面坑洞。DURAPATCHER设备是用来修补路面坑洞的，该设备也能够修补路面裂缝。
　　４结论：一种合适的养护方案加上良好的检测系统或ＰＭＳ系统能够明显地延长路面的使用寿命。乳化沥青是一种便利的和有效的粘结料。稀浆封层、石屑罩面、ｃａｐｅ封层和喷射坑洞修补被证明是路面养护的好方法，只要进行合适的设计，路面的损坏就能够鉴定和进行处治。以上的路面处治方法是比较经济的，从一开始就具有最少的投资成本。