魏永東 李小榮 周吉玉 劉萬(wàn)琴 武奎

（1.甘肅省武威公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅 武威 733000；2.河南好友公路工程有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

一、引言

瀝青路面的損壞很多是因涉水，要想提高路面的抗水損能力，就需要提高瀝青與集料的黏附性[1]。為了提高路面的抗水損能力，在路面的養(yǎng)護(hù)中，引入了微表處、同步碎石封層、開(kāi)普封層等很多工藝，其中微表處是比較成熟且常用的養(yǎng)護(hù)工藝。因環(huán)保要求，很多中小采石場(chǎng)關(guān)閉，可選石料越來(lái)越少，以及一些養(yǎng)護(hù)企業(yè)不豐富的微表處施工經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致微表處施工后，出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。本文提出了微表處施工時(shí)在乳化瀝青中摻入抗剝落劑，以提高微表處混合料的抗剝落能力。

抗剝落劑是通過(guò)降低瀝青與石料的界面張力增進(jìn)兩者的黏附能力。在熱瀝青混合料中，早已引入了抗剝落劑，并取得了較好效果，很多研究都發(fā)現(xiàn)抗剝落劑能提高熱瀝青混合料的抗水損能力[2,3]，但在微表處施工中，引入抗剝落劑的研究較少?？箘兟鋭┓N類較多，有金屬皂、胺類和非胺類抗剝落劑。金屬皂的特點(diǎn)是成本低、使用方便，但與瀝青密度相差過(guò)大，易產(chǎn)生離析而影響使用效果，目前使用較少。胺類物質(zhì)受熱易分解，穩(wěn)定性相對(duì)差，其抗剝落劑的耐熱性與長(zhǎng)期性能受到質(zhì)疑，非胺類抗剝落劑的耐熱性與長(zhǎng)期性能優(yōu)于胺類[4]。

本文選取一種非胺類有機(jī)化合物的抗剝落劑，因抗剝落劑不溶于乳化瀝青，先將抗剝落劑融入到基質(zhì)瀝青中，混合均勻后，再生產(chǎn)乳化瀝青。從瀝青抗剝落劑的摻量出發(fā)，分析不同抗剝落劑摻量對(duì)乳化瀝青性能，以及對(duì)微表處混合料抗水損性能的影響，得出最佳抗剝落劑摻量，并在G6京藏高速上做了試驗(yàn)段施工，觀察實(shí)際路用效果。

二、原材料

試驗(yàn)選用SK90#基質(zhì)瀝青，抗剝落劑由上海某公司生產(chǎn)的有機(jī)高分子非胺類抗剝落劑，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。石料選用甘肅白銀的玄武巖，按《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》和《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》開(kāi)展檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2、表3所示。

表1 抗剝落劑性能

表2 SK90#瀝青性能檢測(cè)

表3 玄武巖石料的技術(shù)要求及試驗(yàn)結(jié)果

三、改性乳化瀝青性能

查相關(guān)文獻(xiàn)可知，抗剝落劑加入量一般在瀝青的0.1%～0.8%之間[2,3]，實(shí)驗(yàn)選取0%、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%摻入到基質(zhì)瀝青中，選取河南某公司常用的微表處乳化劑生產(chǎn)乳化瀝青，并外摻4%的SBR膠乳，混合均勻后制得改性乳化瀝青，檢測(cè)指標(biāo)如表4所示。

表4 乳化瀝青檢測(cè)指標(biāo)

從表4和圖1、圖2中可得，抗剝落劑的摻入會(huì)降低乳化瀝青的軟化點(diǎn)，增加乳化瀝青的延度，并且隨著抗剝落劑摻量增加，軟化點(diǎn)逐漸降低，延度逐漸升高，但對(duì)乳化瀝青的其他性能影響較小。軟化點(diǎn)的高低主要影響路面的高溫性能，延度的高低主要影響路面的低溫性能，一般在高速路面上的微表處施工，乳化瀝青的軟化點(diǎn)不易低于60℃，延度不易小于40c，抗剝落劑摻量不易大于6%。

圖1 抗剝落劑對(duì)軟化點(diǎn)影響

圖2 抗剝落劑對(duì)延度影響

四、玄武巖石料

對(duì)于微表處室內(nèi)試驗(yàn)中，為了確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將集料分檔篩分，每一檔集料單獨(dú)存放，并稱?、笮臀⒈硖幹兄导?jí)配開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)。Ⅲ型微表處中值級(jí)配，如表5所示。

表5 Ⅲ型微表處中值級(jí)配的通過(guò)率

五、混合料試驗(yàn)

在微表處混合料試驗(yàn)中，選用油石比6.2%，用中值級(jí)配石料，選自來(lái)水作為拌和用水，選祁連山42.5普通硅酸鹽水泥作為添加劑，根據(jù)徐曉洛《水泥摻量對(duì)微表處混合料性能的影響研究》一文可得，最佳水泥摻量為2%，本文水泥摻入量均選為2%。通過(guò)拌和稠度試驗(yàn)，確定最佳外加水量為6%。

（一）油石比設(shè)計(jì)

室內(nèi)溫度控制在25℃，玄武巖石料選用Ⅲ型微表處級(jí)配中值，油石比在5.2%～6.7%之間、外加水量6%、水泥2%的情況下，對(duì)比不同抗剝落劑摻量下，不同油石比下的濕輪磨耗和負(fù)荷輪粘砂數(shù)值，結(jié)果如表6所示。

表6 不同抗剝落劑摻量下，負(fù)荷輪粘砂和1h的濕輪磨耗數(shù)據(jù)

從表6可得，抗剝落劑摻入量的多少對(duì)負(fù)荷輪粘砂和1h的濕輪磨耗影響較小，抗剝落劑主要影響的是瀝青與石料的黏附性，負(fù)荷輪粘砂和1h的濕輪磨耗主要評(píng)價(jià)微表處混合料的最大和最小油石比，抗剝落劑的加入雖能增加瀝青與集料的黏附性，但卻不能降低混合料的油石比。綜合表6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出油石比如圖3所示。

圖3 加入抗剝落劑時(shí)，油石比取值范圍

（二）乳化瀝青與集料的黏附性

選取同種材質(zhì)的大粒徑玄武巖石料過(guò)篩，取19mm～31.5mm之間的石料洗凈、烘干，用細(xì)線系好，每3個(gè)為一組，按《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》T0654乳化瀝青與礦料的黏附性的試驗(yàn)方法開(kāi)展試驗(yàn)，結(jié)果如表7所示。

表7 黏附性試驗(yàn)

因改性乳化瀝青的離子電荷是陽(yáng)離子，偏酸性，玄武巖為弱堿性，接觸后易發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)而結(jié)合牢固，黏附性試驗(yàn)，集料表面瀝青的黏附面積也全部大于2/3。加入抗剝落劑后，乳化瀝青與集料的黏附性更好，隨著摻入量增加，集料黏附面積增加，當(dāng)摻入量大于0.4%后，集料黏附面積已幾乎覆蓋。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

（三）抗水損試驗(yàn)

對(duì)微表處的室內(nèi)濕輪磨耗試驗(yàn)中，1d濕輪磨耗是評(píng)價(jià)混合料的耐磨耗能力，而6d濕輪磨耗是模擬實(shí)際路面在雨水中的表面磨耗情況，能直接反映混合料的抗水損能力。為評(píng)價(jià)抗剝落劑加入后，對(duì)混合料耐水損能力分析，在5.7%～6.5%之間，選著三組油石比5.7%、6.0%、6.3%做不同抗剝落劑摻量的6d濕輪磨耗試驗(yàn)。結(jié)果如表8和圖4所示。

由表8和圖4可得，在不同油石比情況下，6d的濕輪磨耗都是隨著抗剝落劑量的增加而減小，當(dāng)摻量超過(guò)0.4%時(shí)，濕輪磨耗值逐漸趨于平緩。從微觀上分析，抗剝落劑的微觀分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)活性因子，融入瀝青后，能改善瀝青的特性，提高瀝青與石料之間的物理和化學(xué)吸附力，從而提高瀝青與集料的黏附性，使微表處混合料具有良好的抗水損能力。

表8 抗剝落劑不同摻量的抗水損情況

圖4 不同抗剝落劑摻量下混合料6d的濕輪磨耗

綜合考慮抗剝落劑對(duì)瀝青的軟化點(diǎn)、集料的黏附性、混合料抗水損能力的影響，得出最佳抗剝落劑摻量為基質(zhì)瀝青的0.4%。

六、工程應(yīng)用

選取G6京藏高速（蘭州至海石灣段）作為試驗(yàn)段。施工前原路面存在輕微裂縫和車轍現(xiàn)象，影響抗滑效果、美觀等路用性能。首先檢測(cè)路面狀況指標(biāo)，得出路面的PQI、PCI、PSSI均在90分以上，為防止路面病害進(jìn)一步擴(kuò)展，防止雨水對(duì)路面裂縫的滲透侵害，延長(zhǎng)路面使用壽命。在此試驗(yàn)確定的配合比基礎(chǔ)上，摻入0.4%的抗剝落劑。

微表處施工后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的通車使用，路面外觀效果良好，沒(méi)有出現(xiàn)松散脫落現(xiàn)象，路面抗水損效果較好。路面的檢測(cè)數(shù)據(jù)如表9所示。

從表9可知，抗剝落劑加入到微表處工藝中，能較好地應(yīng)用到G6京藏高速上，路面整體外觀和使用效果都有較大改善，路面滲水程度明顯減弱，路面抗水損能力得到明顯提升，延長(zhǎng)了路面的使用壽命。

七、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)可知，隨著抗剝落劑加入量的增加，乳化瀝青的軟化點(diǎn)降低，延度升高；抗剝落劑也能提高改性乳化瀝青與玄武巖的黏附性；使用到微表處工藝中時(shí)，對(duì)微表處油石比設(shè)計(jì)范圍無(wú)影響，雖然不能降低微表處混合料的油石比，但能增加微表處混合料的抗水損能力，且隨著抗剝落劑摻量的增加，與玄武巖石料的黏附性增加，微表處混合料抗水損能力提高；結(jié)合抗剝落劑對(duì)乳化瀝青軟化點(diǎn)和微表處混合料抗水損能力的綜合效果，對(duì)于高速微表處施工，最佳抗剝落劑的摻入量為基質(zhì)瀝青的0.4%。將抗剝落劑加入到高速微表處養(yǎng)護(hù)工藝中，提高了微表處混合料的抗水損能力，降低了微表處施工后混合料的脫落率，為微表處養(yǎng)護(hù)施工企業(yè)提供了施工經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。