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乳化瀝青既節(jié)省能源和材料，又綠色環(huán)保，安全方便，因此乳化瀝青在路面中使用較廣泛[1]。其可在路面層之間直接噴灑作為粘層油或透層油，如超薄罩面，橋面鋪裝以及“白改黑”路面層等[2]。隨著乳化瀝青的推廣，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開始對(duì)應(yīng)用乳化瀝青進(jìn)行研究。

在美國(guó)，AASHTO 及各州的規(guī)范已經(jīng)將采用慢裂型乳化瀝青作為粘結(jié)層材料納入規(guī)范中，其中路易斯安那州的《道路和橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》規(guī)定粘層油可以使用改性的或非改性的陽離子乳化瀝青 CRS-ZP、CSS-1，或者陰離子乳化瀝青55-l、55-SL、55-IP。

在法國(guó)，薄層罩面粘結(jié)層材料一般會(huì)使用快裂型乳化改性瀝青，其中大部分是使用陽離子乳化瀝青，一小部分也用 陰離子乳化瀝青。而在日本，規(guī)定PK-4 材料在一般瀝青路面中采用，而對(duì)于排水性瀝青混合料路面，因?yàn)槁访婷鎸訛r青混合料具有較大空隙，道路層與層之間比一般瀝青路面需要更強(qiáng)的粘結(jié)力，所以日本規(guī)定排水性路面粘層材料使用橡膠改性乳化瀝青PKR-T，橡膠改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)同時(shí)比一般的粘結(jié)層材料要求都要高。

國(guó)內(nèi)專家學(xué)者也開始重視對(duì)乳化瀝青粘結(jié)層材料的研究，并開展了大量的試驗(yàn)。同濟(jì)大學(xué)蘇凱對(duì)比研究了自行研制的SBR、ES 和SBS 3 種乳化改性瀝青的粘結(jié)力[3]，通過試驗(yàn)不同含量下的改性乳化瀝青強(qiáng)度，得出并不是改性劑的含量越高強(qiáng)度越大。西安公路研究院彌海晨利用GF多功能道路層間力測(cè)試儀從層間粘結(jié)角度[4]，對(duì)目前常見的煤油稀釋瀝青，慢裂乳化改性瀝青與HTC-8 型乳化改性瀝青進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)論認(rèn)為其配制出的HTC-8 型乳化瀝青具有很好的粘結(jié)性能。

研究表明，如果路面粘結(jié)層層間粘結(jié)力不強(qiáng)，粘結(jié)不好即會(huì)破壞瀝青路面的結(jié)構(gòu)整體性，削弱瀝青路面整體的路面性能、抗損害能力，尤其在車輛行駛過程中，車輛加速、減速的地方更容易使得路面層間發(fā)生剪切滑移，進(jìn)而產(chǎn)生推擠裂紋[5]。路面原有層與加鋪瀝青薄層層間結(jié)合的優(yōu)劣會(huì)直接影響路面的使用性能與壽命，將改性乳化瀝青作為薄層路面層間粘結(jié)材料，乳化瀝青種類應(yīng)根據(jù)不同類型的基層而定，因此根據(jù)不同類型的基層對(duì)乳化瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度效果進(jìn)行評(píng)價(jià)具有重要意義。

1 試驗(yàn)材料

乳化瀝青（PME）是一種將瀝青分散在水相中形成的呈液態(tài)的乳狀液體，在國(guó)內(nèi)改性乳化瀝青的使用時(shí)間較短，研究相對(duì)落后于國(guó)外。但近年依托于國(guó)內(nèi)大 量的交通建設(shè)項(xiàng)目及養(yǎng)護(hù)工程項(xiàng)目，改性乳化瀝青用量在大幅度上升。由于其具有優(yōu)良的施工和易性，同時(shí)路用性能尚可，使其極具前景。目前國(guó)內(nèi)所使用乳化瀝青多采用SBR 改性乳化瀝青，鑒于此本文選擇的乳化瀝青只有兩種：SBR 改性乳化瀝青和鎮(zhèn)海 70 號(hào)基質(zhì)乳化瀝青，這兩種乳化瀝青均由美德維實(shí)偉克提供。

選用的SBR 改性乳化瀝青和鎮(zhèn)海70 號(hào)乳化基質(zhì)瀝青，根據(jù)JTG F40—2004 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)，基本技術(shù)指標(biāo)如表1、2 所示。

表1 SBR 改性乳化瀝青主要技術(shù)指標(biāo)

表2 鎮(zhèn)海70 號(hào)基質(zhì)乳化瀝青主要技術(shù)指標(biāo)

2 乳化瀝青粘結(jié)層性能評(píng)價(jià)方法

本文采用磚面粘結(jié)強(qiáng)度拉拔法。將實(shí)際中的瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到類似路面結(jié)構(gòu)的模型。磚面拉拔法：底層選取瀝青混凝土等作為底板，上面層則選用一個(gè)特制的拔頭，層間粘結(jié)材料與接觸面接觸是試驗(yàn)的重點(diǎn)關(guān)注事項(xiàng)。當(dāng)試驗(yàn)時(shí)，在底板上灑布一定量待檢測(cè)的粘結(jié)層層間粘結(jié)材料，安放拔頭，靜置待材料強(qiáng)度形成后，用專用飾面磚粘結(jié)強(qiáng)度拉拔力檢測(cè)儀對(duì)指定層間材料與接觸面間粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。示意圖如圖1所示。

圖1 粘結(jié)強(qiáng)度拉拔力檢測(cè)儀與強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)

在磚面粘結(jié)強(qiáng)度拉拔儀法中，所需要用到的試驗(yàn)設(shè)備有：專用飾面磚粘結(jié)強(qiáng)度拉拔力檢測(cè)儀，拔頭（規(guī)格 3 cm×3 cm），電子秤，溫度計(jì)，烘箱，電爐，瀝青融化鍋，小刀，小勺等。其試驗(yàn)過程包括：準(zhǔn)備待測(cè)粘層材料與底座；將待測(cè)材料按事先計(jì)算用量灑布在底座上，盡量保證灑布均勻，將事先打磨過的拔頭放在材料表面，靜置等待粘層材料強(qiáng)度形成；待粘層材料強(qiáng)度形成后，將整個(gè)底座沒入溫度為5 ℃水浴中，靜置水浴1 h，將底座從水浴中拿出，然后用刀具沿著拔頭邊緣切開粘結(jié)材料，再放入溫度為 5 ℃水浴中，保持水面與拔頭齊平，用粘結(jié)強(qiáng)度拉拔力檢測(cè)儀對(duì)器粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，得出粘層材料的粘結(jié)拉拔力，計(jì)算粘結(jié)強(qiáng)度；試驗(yàn)結(jié)束后，將底座與拔頭清洗干凈，方便下次試驗(yàn)時(shí)使用。底座如圖2所示。

圖2 粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)底座

3 乳化瀝青粘結(jié)性能試驗(yàn)研究

3.1 粘結(jié)材料在鋼面上的粘結(jié)性能評(píng)價(jià)

現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)追求在高度與跨度上的突破，橋梁結(jié)構(gòu)跨徑不斷增大，其中鋼橋面板由于擁有減輕荷載的優(yōu)點(diǎn)，成為大跨徑橋梁的首選。本文采用磚面粘結(jié)強(qiáng)度拉拔法對(duì)熱瀝青在鋼橋面上用作粘結(jié)材料的可靠性進(jìn)行研究，探究熱瀝青在鋼橋面的粘結(jié)性能。

試驗(yàn)中選擇鋼面作為底面，首先提前將鋼底面與拉拔頭進(jìn)行加熱準(zhǔn)備，加熱溫度為110 ℃，其次，將改性瀝青也提前進(jìn)行加熱，一般改性瀝青加熱溫度為180 ℃，最后成型模型，進(jìn)行測(cè)試。通過磚面粘結(jié)強(qiáng)度拉拔法得出瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度見表3。

表3 5 ℃水浴中瀝青在鋼底面上的粘結(jié)強(qiáng)度

由表3可以看出鎮(zhèn)海70 號(hào)基質(zhì)乳化瀝青在鋼板上的最佳灑布用量為 0.6 kg/m2，最大粘結(jié)強(qiáng)度為0.77 MPa，更多的瀝青灑布量不會(huì)再增加其粘結(jié)強(qiáng)度。

而SBR 改性乳化瀝青到達(dá)最大粘結(jié)強(qiáng)度的最佳灑布量是 0.6 kg/m2，0.8 kg/m2和1.0 kg/m2的灑布量明顯偏高，不僅未能使乳化瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度增加，反而由于自由瀝青等的增加導(dǎo)致了瀝青粘結(jié)強(qiáng)度下降。

在鋼底面上，SBR 改性乳化瀝青的最小粘結(jié)強(qiáng)度比鎮(zhèn)?；|(zhì)乳化瀝青的最大粘結(jié)強(qiáng)度要大。本研究所用的SBR 改性乳化瀝青中乳膠摻量為3%，這3%的SBR 乳膠對(duì)鎮(zhèn)海70 號(hào)基質(zhì)瀝青的粘結(jié)性能有較好提升，SBR 乳膠對(duì)鎮(zhèn)海70 號(hào)基質(zhì)瀝青的粘結(jié)性能有較好的改善作用。

3.2 粘結(jié)材料在瀝青混凝土面上的粘結(jié)性能評(píng)價(jià)

《公路瀝青施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40－2004）中推薦乳化瀝青在新建瀝青層或舊瀝青路面中使用。研究工程中常用乳化瀝青在瀝青混凝土面的粘結(jié)性能有其實(shí)際意義，能夠幫助正確的選擇乳化瀝青種類及用量。

試驗(yàn)選用AC-13 瀝青混凝土作為底座，將常溫放置的乳化瀝青材料均勻?yàn)⒉荚诘鬃稀ｌo置15 min 后放入常溫下的拉拔頭。在常溫條件下，將模型放置14 d，然后對(duì)材料進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)。

乳化瀝青在5 ℃水浴中測(cè)得的粘結(jié)強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 5 ℃水浴中瀝青在瀝青混凝土面上的粘結(jié)強(qiáng)度

兩種乳化瀝青在瀝青混凝土面上的達(dá)到最大強(qiáng)度的灑布量均 為0.6 kg/m2。實(shí)際工程使用中并非灑布乳化瀝青越多越好，要控制灑布量，防止漏油導(dǎo)致多灑。

SBR 改性乳化瀝青的最大粘結(jié)強(qiáng)度為1.01 MPa，鎮(zhèn)海70 號(hào)基質(zhì)乳化瀝青的最大粘結(jié)強(qiáng)度為0.91 MPa，前者的粘結(jié)強(qiáng)度相對(duì)于后者的優(yōu)勢(shì)不是特別明顯。在瀝青路面上加鋪新路面，或者在新建瀝青層之間使用乳化瀝青時(shí)推薦使用鎮(zhèn)海70 號(hào)基質(zhì)乳化瀝青。

3.3 粘結(jié)材料在水泥混凝土面上的粘結(jié)性能評(píng)價(jià)

試驗(yàn)選擇C35 水泥混凝土試塊作為底座，提前將材料進(jìn)行加熱準(zhǔn)備，其中底座加熱溫度為60 ℃，拔頭加熱溫度為120 ℃，瀝青材料加熱溫度為180 ℃。將瀝青材料均勻?yàn)⒉?，制成模型靜置。用磚面粘結(jié)強(qiáng)度拉拔發(fā)進(jìn)行試驗(yàn)，所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

表5 5 ℃水浴中瀝青在水泥混凝土面上的粘結(jié)強(qiáng)度

在 0.3 kg/m2的灑布量下，乳化瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度偏小，灑布量增加一倍，其粘結(jié)強(qiáng)度增加明顯。在0.3 kg /m2灑布量增加到 0.6 kg /m2灑布量間是乳化瀝青粘結(jié)強(qiáng)度增長(zhǎng)最快的區(qū)間，與規(guī)范推薦用量為0.3 ～0.5 kg/m2保持一致，在這個(gè)范圍內(nèi)可視工程需要選定灑布量。

按本文提出的粘結(jié)強(qiáng)度要求，鎮(zhèn)海70 號(hào)基質(zhì)乳化瀝青在灑布量為 0.3 kg /m2時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度未及格。灑布量為 0.3 kg/m2的SBR 改性乳化瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度幾乎與灑布量為0.6 kg /m2的鎮(zhèn)海70 號(hào)基質(zhì)乳化瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度相當(dāng)，推薦選擇SBR 改性乳化瀝青用在水泥路面上當(dāng)作粘層油。

4 結(jié)論

a）規(guī)范中推薦的乳化瀝青灑布量在0.3 ～0.6 L /m2，本文研究的這兩種乳化瀝青都是在推薦瀝青灑布用量的上限達(dá)到最大粘結(jié)強(qiáng)度，綜合考慮經(jīng)濟(jì)和粘結(jié)效果，推薦在新建瀝青路面層間或 舊瀝青路面加鋪的粘層油使用灑布量0.6 kg /m2的鎮(zhèn)海70 號(hào)基質(zhì)乳化瀝青；在舊水泥路面上加鋪使用灑布量0.6 kg /m2的SBR 改性乳化瀝青當(dāng)作粘層油。

b）同種乳化瀝青在不同界面上表現(xiàn)出不同的粘結(jié)性能，以最佳灑布量0.6 kg /m2為例，鎮(zhèn)海 70 號(hào)基質(zhì)乳化瀝青在各界面的粘結(jié)性強(qiáng)弱順序是瀝青混凝土界面＞水泥混凝土界面＞鋼界面；SBR 改性乳化瀝青的粘結(jié)性能強(qiáng)弱順序是鋼界面＞水泥混凝土界面＞瀝青混凝土界面，可能的原因是SBR 乳膠對(duì)鋼的吸附能力更好。