姜志炜 晏凤元 冷宇涵 徐少华

（南京工程学院建筑工程学院，江苏 南京 211167）

自公路交通发展以来，沥青混凝土路面逐渐成为公路路面的主要结构形式，截止目前混凝土道路已占有全国高等级公路的90%以上。然而随着人们可持续发展观念的加强，传统的热拌沥青已然不能达到人们的环保要求。与此同时，现在沥青道路的维护成为道路发展面临的主要问题。为了解决这些问题，改性乳化沥青混凝土应运而生，并凭借其自身优越性能得到了广泛的应用。关于改性乳化沥青混凝土已有很多研究，其应用前景十分广阔。

1 沥青乳化剂与改性剂

1.1 乳化剂种类及破乳机理

乳化剂是改性乳化沥青的关键组成部分，它使得沥青与水形成均相混合物。目前沥青乳化剂主要有阴离子乳化剂、阳离子乳化剂、两性离子乳化剂和非离子乳化剂四大类。现今为了满足沥青混凝土路用与施工的要求，乳化剂常常采取复掺的形式，常用的有非离子乳化剂与离子乳化剂复掺、阳离子乳化剂与阴离子乳化剂复掺，提升了乳化效果，而且减少了生产成本。

改性乳化沥青破乳指的是将乳化沥青从乳液中分离析出，最后覆盖在石料表面形成沥青薄膜的过程。破乳的过程具体分为分层，聚集，破乳［1］。在乳化沥青与集料被受力搅拌的作用下，乳化沥青与集料得到了充分的接触，水分逐渐被挤出，沥青颗粒逐步覆盖在石料表面并相互融合，从而导致了破乳的发生。

1.2 改性剂种类及作用机理

改性剂是改性乳化沥青的另一关键部分，它的目的是进一步地提高乳化沥青的性能。目前沥青改性剂主要分为三类，即橡胶类、树脂类与热塑性橡胶类。橡胶类如氯丁橡胶（CR）、丁苯橡胶（SBR）等，可以改善沥青的低温性能；树脂类如聚氯乙烯 （PVC）、乙烯一醋酸乙烯共聚物（EVA）、聚丙烯（PP）等，能够改善沥青的高温稳定性，提高沥青的软化点；热塑性橡胶类主要有苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS）等，它们应用最为广泛，这类聚合物的改性沥青的高低温性能都得到改善，抗疲劳性能和抗老化能力显著提高。

在改性剂加入乳化沥青中之后，首先改性剂凭借其巨大的表面能量吸附沥青中与其结构类似的油分来降低其本身的表面能量，与此同时体积发生迅速膨胀，溶胀现象产生；然后改性剂在溶胀的过程中，其中的某些高分子长链发生扩散现象，某些部分短链则发生溶解现象；最终这两种现象使得两者与沥青混合形成两个部分，这两种部分构成了一种新的界面。这个界面层之后会由于继续吸收某些高分子以及沥青的部分组分而向外延伸，从而形成新的界面吸附层，使得改性的过程继续进行。

1.3 乳化剂与改性剂要求

1）使得改性乳化沥青的技术性能达到标准要求；2）使得改性沥青混凝土能满足路用性能的要求；3）降低生产成本的同时符合可持续发展的理念。

2 改性乳化沥青技术性能

2.1 水稳定性能

沥青的水稳定性指的是沥青受水的影响程度，也叫物质的防水性能或抗水性能。改性乳化沥青有着良好的水稳定性能，崔莹在关于聚合物改性乳化沥青的制备的研究中发现，在改性乳化沥青集料用量一定的条件下，以外加水的用量为7.5%、油石比为7%、填料水泥的用量为1%的配合比［3］得到的试样可以达到最好的水稳定性。

2.2 高温稳定性能

高温是沥青混凝土道路的“天敌”之一，它常常使得沥青路面遭受荷载变形，改性乳化沥青道路也必将面临高温稳定性能是否达标的考验。王锐［4］的高温稳定性实验表明，相比于传统热拌沥青的稳定性，改性乳化沥青的高温稳定性得到显著改善，在外界高温与荷载的条件下试块不会出现大幅度变形。

2.3 低温抗裂性

冬季低温冷缩带来的裂纹在雨雪水渗透下裂纹会进一步发展，这是沥青混凝土道路的又一个迫切需要解决的路用性能问题。王锐通过改性乳化沥青低温抗弯曲实验中发现，实验用的两种改性乳化沥青达到了沥青混合料低温抗裂指标要求，而且其低温抗裂性均优于普通沥青。才红美［5］研究SBS乳胶对改性乳化沥青低温性能的影响，根据SBS胶乳对改性乳化沥青5℃延度的影响图像发现，SBS胶乳含量在3% ～4%范围内时曲线斜率变化最为急剧，随后延度随着改性剂用量的增加仍然稳定增大，因此可以看出SBS胶乳改善了改性乳化沥青的温性抗裂性。

2.4 其他力学性能

改性乳化沥青拥有良好的强度性能，同时也具备优良的柔韧性（柔韧性用抗折强度与抗压强度的比值表示）。据徐媛［6］的研究，当改性乳化沥青混凝土的聚灰比在15% ～20%时，改性乳化沥青混凝土的柔韧性达到最佳。

3 改性乳化沥青应用优势

相对于普通沥青，改性乳化沥青有着诸多应用优势。改性乳化沥青节约能源，避免了普通沥青在施工与运输中的大量耗能；改性乳化沥青可以准确控制沥青用量［2］，同时乳化剂、改性剂便于就地取材，相比普通沥青节约了材料；根据环境机构的评估，改性乳化沥青车间的环境污染下降，施工产生的污染物降低，因此它能够减少环境污染，改善施工环境；改性乳化沥青拓宽了沥青的应用途径，既可以常温喷洒使用做封层，也可以与集料拌合使用用于微表处，还可以路面的还可以用于表面处治等；它同时拥有良好的高、低温稳定性、抗疲劳性、抗剥落性、水稳定性等，使得沥青路面更加平整、防水、防滑，可以作为优良的路面材料与路面修护材料。由此可见，使用改性乳化沥青混凝土能够明显的提沥青道路质量、减少劳动力、降低工程造价、节约了资本，从而获得更大的社会效益与经济效益。

4 乳化沥青混凝土的应用

4.1 路面铺设与维修养护

聚合物改性乳化沥青可以应用于微表处混合料的配制，使得沥青道路的铺设或维修养护的周期缩短，减少对交通的干扰。舒延俊［7］等人进行了微表处聚合物改性乳化沥青性能的研究，研究结果表明：使用复合改性剂相比于同计量使用单一改性剂更能够取得优良的路用性能，说明了改性剂的作用不是叠加作用，而是协同作用；徐媛将研究改性乳化沥青砂浆，通过多种施工方式对破损的路面进行修补，经过一年时间修补过的路面未发生新的损坏，达到道路维护养护的要求；

4.2 密封防水应用

马俊等人［8］研究表明，聚合物改性乳化沥青凭借其对混凝土粘接效果好，延展性强，高、低温稳定性能优异等优良性能可配制成防水密封膏，对建筑物的裂缝处进行密封防水，还可以直接应用于防水层的防水；聚合物改性乳化沥青也可应用在防水粘结层，避免水对混凝土内部的浸入造成混凝土强度的降低，王伟［9］进行的改性乳化沥青桥面防水粘结层研究，通过防水性能试验得出SBS改性乳化沥青防水性能良好，这是由于SBS改性乳化沥青的粘结性能较高，同时SBS改性乳化沥青微粒在破乳过程中形成一层致密的沥青薄膜，并且最终嵌入到混凝土的毛细孔中，使得混凝土的防水性能得到显著的提高。

5 结语

根据以上综述可以得到以下观点：1）改性乳化沥青相比于普通沥青甚至乳化沥青，显著地提升了沥青的三大指标，弥补了传统沥青粘结性能低、易剥落、易脆裂等缺陷。2）期望完善改性乳化沥青相关机械设备，促进微处理及道路铺设作业应用成熟，提高施工效率以适应大规模作业的需求。3）目前改性剂的品种较少且应用不成熟，期望进一步研究环保且符合路用性能要求的复合改性剂，并逐渐形成专业的研究体系。4）当前对于改性乳化沥青混凝土路用性能的实验一般是在实验室中完成，实验的试样一般较小不足以完全反应真实的改性乳化沥青性能，建议能够研发等同沥青大面积试样的研究机器或促进沥青研究由实验室研究向路段研究转变。