论文部分内容阅读
摘要：目前公路交通量逐年升高，为更好的提高公路的使用寿命，延长公路服役年限，我省各市交通部门积极展开了公路预防性养护的工作，大力推广乳化沥青技术在公路预防性养护工作中的应用，此项技术是目前为止对预防性养护工作起着关键作用，也是应用较为广泛的，对公路预防性养护工作有着举足轻重的作用。本文论述阳离子乳化沥青的形成机理及乳化沥青在路面养护中的应用。
关键词：乳化沥青；形成机理；路面养护
中图分类号：TF526文献标识码： A
1乳化沥青及乳化沥青形成机理
1.1乳化沥青
乳化沥青是沥青经机械作用分裂為细微的颗粒（0.5um-2.0um）分散在含有表面活性物质（乳化剂、稳定剂）的水介质中，使两种互不相溶的物质：沥青-水组合成的混合物。由于乳化剂吸附在沥青微粒表面的定向排列作用，从而降低了水与沥青界面间的张力，使沥青微粒能均匀地分散于水中不产生沉析。同时由于稳定剂的稳定作用使沥青微粒能在水中形成长时间稳定的分散系。它呈茶褐色、有高流动性、良好的粘附性，能冷态使用，是在公路养护中常用的一种沥青材料。
较常用的路用阳离子乳化沥青包括：①Pc-I快裂快凝型（用于现有路面的修补及沥青贯入式路面）；②Pc-II慢裂慢凝型（用于冷态施工，用作透层油、下封层）；③Pc-I慢裂中凝型（用于拌制粗粒式沥青砼）；Pc-III慢裂快凝型（用于稀浆封层）。乳液的颗粒尺寸大小是较为重要的参数，粒径越单一、分散，乳液的粘度就越好，破乳率和粘附性也越合适。在一般条件下，乳液颗粒的直径在1um-5um范围内具有良好的总体性能。
1.2乳化沥青的形成机理
乳化沥青能使沥青均匀分散在水中形成稳定的分散系，究其原因有：
首先，由于乳化剂分子为较长烷基链的线性分子(一般为十六烷基十八烷基），此分子由亲水端和亲油端所组成，它具有把互不相溶的沥青和水连接起来的特殊功能，并有降低乳液自动聚结表面积的趋势。
其次，在沥青-水体系中加入表面活性剂（乳化剂）后，表面活性剂吸于沥青微粒表面，在表面上形成界面膜，对沥青微粒起到一定的保护作用，使其在相互碰撞时不易聚结。乳化剂的用量适宜时，界面膜即由密排的定向分子所组成，膜的强度较大，沥青微粒聚结需要克服较大的阻力，故能形成较为稳定的沥青乳液。
最后，在稳定的沥青乳液中，沥青微粒都带有电荷，这电荷来源于电离、吸附、摩擦。沥青-水界面上电荷层的结构为扩散双电层分布，一层为单分子层，固定在界面上为吸附层。一层为吸附层以外，电荷不断向水中扩散的扩散层，因为有扩散吸附双电层作用，所以沥青—水体系是稳定的。
因以上三种因素，沥青乳液才能形成高稳定的分散体系。
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%，而乳化沥青中则只有0%-2%。所以，这是一项在燃料生产利用方面具有重要价值的节约行为，用热沥青施工增加沥青运输装卸次数，而且需要随时加温或持续保温，需大量燃料，用乳化沥青只需一次加热，加热温度也比热沥青低40℃左右，而且乳化后的沥青不需重复加热，这就大大节省了燃料。
2.2多用途性
乳化沥青有多种用途，根据需要选择合适的配比方法，因为同样的乳液既能够作大面积的封层撒布，也能够用来进行小范围的坑槽修补工作。因为它们能够长期储存在储罐中，在偏远地区应用时，利用滚筒洒布非常容易。
2.3改善劳动条件
在施上中不用加热，既减轻了工人的劳动强度，又改善了劳动条件。
3乳液的养护方法和应用
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。稳定度较高并具有较高的抗变形能力。
混合料通常是由较硬的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洒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严格要求）。
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。
3.3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、l0mm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。采用这种方法几乎不需要进行任何压实工作。
3.4 Cape封层
Cape封层是石屑罩面和稀浆封层的组合。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，在美国住宅的街道和主干线道路上也在应用这种方法。
Cape封层比单独使用稀浆封层或石屑罩面成本高得多，然而这种封层非常耐磨。石屑罩面中的大骨料具有比较好的抗滑性和承载性能，稀浆封层具有平整度好和比较低的车辆营运费，Cape封层具有两者的优点：①应用于住宅区街道，Cape封层在基层上应用能够使道路的使用寿命延长5-8年；②公路及主干道公路，南非声称其交通量为10000辆／d的道路使用寿命为10-15年，使用寿命的延长说明道路正确的设计和建设，而并非单纯由养护造成的。
4结论
（1）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。
（2）乳化沥青是一种便利和有效的粘结料。
（3）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。
（4）以上的路面处治方法是比较经济的，具有最少的投资成本。
结束语
针对公路乳化沥青冷再生工程的应用，各环节严格按照设计要求执行，取得了较好效果，为乳化沥青冷再生技术在贵州地区的进一步推广提供了必要的数据和技术支持。
参考文献
[1]交通运输部《公路养护技术规范》（JTG H10-2009）。
［2］刘伟，孙西运，邓洪涛．浅谈同步碎石封层技术及施工工艺[J]．建设机械技术与管理，2008（05）．
［3］ 蒋志军． 雾封层技术在沥青路面预养护中应用研究［D］． 重庆: 重庆交通大学，2008．
关键词：乳化沥青；形成机理；路面养护
中图分类号：TF526文献标识码： A
1乳化沥青及乳化沥青形成机理
1.1乳化沥青
乳化沥青是沥青经机械作用分裂為细微的颗粒（0.5um-2.0um）分散在含有表面活性物质（乳化剂、稳定剂）的水介质中，使两种互不相溶的物质：沥青-水组合成的混合物。由于乳化剂吸附在沥青微粒表面的定向排列作用，从而降低了水与沥青界面间的张力，使沥青微粒能均匀地分散于水中不产生沉析。同时由于稳定剂的稳定作用使沥青微粒能在水中形成长时间稳定的分散系。它呈茶褐色、有高流动性、良好的粘附性，能冷态使用，是在公路养护中常用的一种沥青材料。
较常用的路用阳离子乳化沥青包括：①Pc-I快裂快凝型（用于现有路面的修补及沥青贯入式路面）；②Pc-II慢裂慢凝型（用于冷态施工，用作透层油、下封层）；③Pc-I慢裂中凝型（用于拌制粗粒式沥青砼）；Pc-III慢裂快凝型（用于稀浆封层）。乳液的颗粒尺寸大小是较为重要的参数，粒径越单一、分散，乳液的粘度就越好，破乳率和粘附性也越合适。在一般条件下，乳液颗粒的直径在1um-5um范围内具有良好的总体性能。
1.2乳化沥青的形成机理
乳化沥青能使沥青均匀分散在水中形成稳定的分散系，究其原因有：
首先，由于乳化剂分子为较长烷基链的线性分子(一般为十六烷基十八烷基），此分子由亲水端和亲油端所组成，它具有把互不相溶的沥青和水连接起来的特殊功能，并有降低乳液自动聚结表面积的趋势。
其次，在沥青-水体系中加入表面活性剂（乳化剂）后，表面活性剂吸于沥青微粒表面，在表面上形成界面膜，对沥青微粒起到一定的保护作用，使其在相互碰撞时不易聚结。乳化剂的用量适宜时，界面膜即由密排的定向分子所组成，膜的强度较大，沥青微粒聚结需要克服较大的阻力，故能形成较为稳定的沥青乳液。
最后，在稳定的沥青乳液中，沥青微粒都带有电荷，这电荷来源于电离、吸附、摩擦。沥青-水界面上电荷层的结构为扩散双电层分布，一层为单分子层，固定在界面上为吸附层。一层为吸附层以外，电荷不断向水中扩散的扩散层，因为有扩散吸附双电层作用，所以沥青—水体系是稳定的。
因以上三种因素，沥青乳液才能形成高稳定的分散体系。
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%，而乳化沥青中则只有0%-2%。所以，这是一项在燃料生产利用方面具有重要价值的节约行为，用热沥青施工增加沥青运输装卸次数，而且需要随时加温或持续保温，需大量燃料，用乳化沥青只需一次加热，加热温度也比热沥青低40℃左右，而且乳化后的沥青不需重复加热，这就大大节省了燃料。
2.2多用途性
乳化沥青有多种用途，根据需要选择合适的配比方法，因为同样的乳液既能够作大面积的封层撒布，也能够用来进行小范围的坑槽修补工作。因为它们能够长期储存在储罐中，在偏远地区应用时，利用滚筒洒布非常容易。
2.3改善劳动条件
在施上中不用加热，既减轻了工人的劳动强度，又改善了劳动条件。
3乳液的养护方法和应用
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。稳定度较高并具有较高的抗变形能力。
混合料通常是由较硬的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洒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严格要求）。
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。
3.3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、l0mm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。采用这种方法几乎不需要进行任何压实工作。
3.4 Cape封层
Cape封层是石屑罩面和稀浆封层的组合。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，在美国住宅的街道和主干线道路上也在应用这种方法。
Cape封层比单独使用稀浆封层或石屑罩面成本高得多，然而这种封层非常耐磨。石屑罩面中的大骨料具有比较好的抗滑性和承载性能，稀浆封层具有平整度好和比较低的车辆营运费，Cape封层具有两者的优点：①应用于住宅区街道，Cape封层在基层上应用能够使道路的使用寿命延长5-8年；②公路及主干道公路，南非声称其交通量为10000辆／d的道路使用寿命为10-15年，使用寿命的延长说明道路正确的设计和建设，而并非单纯由养护造成的。
4结论
（1）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。
（2）乳化沥青是一种便利和有效的粘结料。
（3）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。
（4）以上的路面处治方法是比较经济的，具有最少的投资成本。
结束语
针对公路乳化沥青冷再生工程的应用，各环节严格按照设计要求执行，取得了较好效果，为乳化沥青冷再生技术在贵州地区的进一步推广提供了必要的数据和技术支持。
参考文献
[1]交通运输部《公路养护技术规范》（JTG H10-2009）。
［2］刘伟，孙西运，邓洪涛．浅谈同步碎石封层技术及施工工艺[J]．建设机械技术与管理，2008（05）．
［3］ 蒋志军． 雾封层技术在沥青路面预养护中应用研究［D］． 重庆: 重庆交通大学，2008．