乳化沥青在公路养护中的应用

2010-04-17许达俊

山西建筑 2010年17期

许达俊

近年国内公路建设发展迅速，汽车拥有量增加较快，运营公路存在病害不少，公路的日常养护极其重要，乳化沥青作为公路日常养护材料，具有施工简便、节能和经济等特点。

1 乳化沥青

1)乳化沥青的形成过程。乳化沥青是将沥青加热熔化后，经过机械研磨的作用，以细小的微滴状态分散于含有乳化剂的水溶液之中，形成水包油状的沥青乳液。

2)乳化沥青原理。乳化沥青是由沥青与水组成的，水是分散物质，沥青是分散相，两者只有在表面张力相当时，才能形成稳定结构，实验表明，水在20℃时的表面张力为 72.25×10-5N/cm，80℃时为 62.6×10-5N/cm，沥青熔化后180℃时表面张力为30×10-5N/cm。两者表面张力相差悬殊，是不可能稳定地混合在一起的，必须在混合液中加入某种化学物质(表面活性剂)，再对混合液进行搅拌，沥青就会变成微小的颗粒稳定地分散在水中，静置很长时间也很难分层。

2 乳化沥青的优点

2.1 节约能源

采用热拌沥青混合料修路时，首先要加热沥青，若将1 t沥青由18℃升温至180℃时，所需热量为:

其中，2 094×10 m3为沥青的比热，J/(kg◦K);0.8为热效率。

而采用阳离子乳化沥青筑路时，沥青加热温度只需120℃～140℃，加热1 t沥青所需热能为:

按沥青乳液中含60%纯沥青计算，1 t沥青可制成 1.7 t沥青乳液，则生产1 t沥青乳液所需热能为:

当然这只是消耗的主要热能，还有其他能量消耗，在这里就不作计算。可见生产1 t乳化沥青比热沥青节约能源:

2.2 节省沥青

使用乳化沥青筑路或养路，可以节约沥青，具体沥青节约量随路面结构形式与施工方法而异，见表1。

从表1中可以看出，推广使用乳化沥青，一般可以节省沥青用量10%～20%。

2.3 延长施工季节

阴雨和低温季节，正是沥青路面发生病害较多的季节，我国南方常因多雨，造成沥青路面的路况急速下降。这时若出现病害，一般无法用热沥青混合料及时修补，在行车的不断碾压和冲击下，可使病害急速蔓延与扩大。采用乳化沥青混合料养路，几乎不受阴湿或低温季节影响，发现病害及时修补，做到“补早、补小、补彻底”，能及时改善路况，提高好路率和运输效率。

表1 各种路面结构节约沥青数量

2.4 改善施工条件，减少环境污染

高温季节筑路时，施工操作条件比较差，劳动强度高，沥青散发的热气会直接危害人体的健康。而用乳化沥青筑路，可在常温条件下使用，施工人员不受烟熏火烤，可以改善不利的施工条件。降低劳动强度，减少环境污染。

3 乳化沥青在公路养护中的应用

3.1 路面裂缝处理

3.1.1 路面较小裂缝的处理

纵缝和横缝一般都是不连续的，由于路基发生变化波及到面层而形成的裂缝，其破坏性较大，多出现为单个裂缝，采用下列办法处理。1)5 mm以内的裂缝。用气泵(其压力为5 MPa左右)对着裂缝处从一端开始，慢慢吹至另一端，全部吹干净后，清扫吹出的杂物，用扁嘴壶从一端灌注乳化沥青，直到全部裂缝灌满乳化沥青，然后用细石屑或细砂撒到裂缝中，清扫路面即可开放交通。2)5 mm以上的裂缝。用气泵吹出裂缝中杂物，裂缝中较大的杂物可用扁铁片进行清除，然后用5 mm以下的细碎石或砂与乳化沥青按比例搅拌均匀，填入裂缝中，再用扁铁片进行夯实，如果裂缝较大可分层填补，填补应略高于原路面。拌制混合料时，骨料用细砂或细石粉，乳化沥青用量为骨料的17%～21%，如果细石料中有少量石粉，可适当增加乳化沥青的用量。采用以上乳化沥青方法处理裂缝，能较大幅度减少人力、机械及材料的投入，与用热沥青灌缝相比，其优点是:乳化沥青渗透力强，修补彻底，现场不须热源加温，施工方便、简捷、节省了沥青，相对延长了施工季节，效果较为明显。

3.1.2 路面较大裂缝的处理

网裂和不规则裂缝初期对路面的损坏程度不大，但扩散速度快，易形成较大规模病害，以往都是等路面破坏后再进行修补，致使人力、机械及材料的投入增大，且效果不理想，如果在路面产生病害的初期用小型洒布机进行预防性维护，则既可减少投入，又可延长路面的使用寿命。

小型洒布机主要用于较大规模的裂缝处理，它具有的灵活性对于小面积或局部处理也有明显效果。由于喷洒是人工操作，乳液用量易于控制。既能保证喷洒均匀到位，又能保证石屑的及时撒布，由于喷洒后立即撒上了石屑，所以石屑与路面粘结得较好。

较大规模裂缝处理施工的工艺要点:清扫路面杂物后即可喷洒乳化沥青，随即迅速将石屑均匀地撒在喷洒面上，乳化沥青的用量控制在0.5 kg/m2左右，石屑用量为1.2 kg/m2～1.5 kg/m2，喷洒乳液及撒布石屑要均匀，乳液喷洒既不能流淌，也不能露出原路面，石屑撒布不能有漏撒的地方，要将乳化沥青全部盖住，且边缘要整齐。

3.2 稀浆封层技术的应用

稀浆封层在使用乳化沥青养护施工技术方面应注意的问题是:

1)稀浆封层使用的骨料是密级配材料，与乳化沥青拌和后，提高了骨料与骨料之间的胶结力，但同时降低了混合料的低温拉伸强度。由于混合料弹性变形很小，骨料在路面的凸出部分如果强度很大，很快会被轮胎磨平，形成光面。实践中，在交通量大的路段，采用稀浆封层处理后，一般不超过两年就会形成光面，降低了路面的抗滑性能。解决这一问题的方法是推广使用改性稀浆封层技术。2)沥青厂生产的乳化沥青一般是用作新建路面基层与面层的连接材料，技术含量低，生产质量不稳定，给稀浆封层施工带来一定的困难，严重影响稀浆封层的质量。3)稀浆封层是一种预防性养护技术，适合小型路面修补裂缝及磨耗层。稀浆封层对于路基变形较大、损坏严重的路面不宜使用。