劉海魚(yú)

（甘肅省甘南公路事業(yè)發(fā)展中心合作公路段，甘肅合作 747000）

1 改性乳化瀝青概述

改性乳化瀝青是在機(jī)器設(shè)備作用下，將熱熔的石油瀝青轉(zhuǎn)換為分子量小的微粒，然后將其再撒入含有乳化劑、穩(wěn)定劑的水溶液中形成的水包油乳狀液。乳化瀝青的種類(lèi)和適用范圍分為很多種，詳見(jiàn)表1。

表1 道路乳化瀝青品種及適用范圍

改性乳化瀝青是在乳化瀝青的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次創(chuàng)新，是一種全新材料，最初是由奧地利開(kāi)發(fā)并得到歐美國(guó)家的大力推崇。近些年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)，并逐漸應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)公路、機(jī)場(chǎng)跑道、公路等建設(shè)。所謂的改性瀝青是指在進(jìn)行乳化瀝青的制作時(shí)，混合聚合物乳膠，將兩者相結(jié)合，或者通過(guò)對(duì)聚合物改性瀝青進(jìn)行乳化加工而成。在該過(guò)程中，將膠乳、乳化劑、穩(wěn)定劑等融合成水溶液形式的熱瀝青，然后倒入膠體進(jìn)行研磨，利用機(jī)器將基質(zhì)瀝青和SBR 改性乳化瀝青進(jìn)行分離，形成水包油的改性乳化瀝青狀態(tài)。在改性乳化瀝青中，其主要原料是瀝青。在其生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于基質(zhì)瀝青的要求，既要保證應(yīng)用要求，又要保證乳化的條件。由于瀝青的內(nèi)部結(jié)構(gòu)各不相同，因此，在進(jìn)行瀝青的篩選時(shí)，必須遵循嚴(yán)謹(jǐn)、重質(zhì)量的原則[1]。

2 改性乳化瀝青的特點(diǎn)

2.1 功能性強(qiáng)

改性乳化瀝青的功能多樣，應(yīng)用方法比較豐富，可以根據(jù)具體需要選擇適當(dāng)?shù)姆椒?。乳液的用途主要有：第一，用作批量的封層撒布；第二，修補(bǔ)小面積的坑槽；第三，可以進(jìn)行噴灑，做橋面的防水黏結(jié)層；第四，結(jié)合集配集料使用，主要針對(duì)稀漿封層、微表處、碎石封層、Cape 封層等路面養(yǎng)護(hù)工作。

2.2 節(jié)能性強(qiáng)

使用瀝青修路需要消耗大量資源。首先，瀝青無(wú)論是在運(yùn)輸環(huán)節(jié)還是使用環(huán)節(jié)，都對(duì)溫度有要求，必須是熱瀝青。因此，每倒運(yùn)一次瀝青都需要對(duì)其進(jìn)行加熱。若遇到其他特殊情況，還需要對(duì)其進(jìn)行持續(xù)保溫處理，燃料資源消耗量較大，同時(shí)還易致使瀝青材料呈現(xiàn)老化狀態(tài)，進(jìn)而影響瀝青效果。改性乳化瀝青是將乳化劑溶液與改性材料融合，再放入乳化機(jī)中進(jìn)行乳化，其間對(duì)其進(jìn)行加熱，即可制成改性乳化瀝青。該材料既可以在常溫下進(jìn)行操作，提高工作效率，又可以省去燃料消耗，降低養(yǎng)護(hù)成本。

2.3 環(huán)保性強(qiáng)

由于改性乳化瀝青可以在常溫狀態(tài)下進(jìn)行操作，無(wú)需進(jìn)行加熱，因此，可以防止加熱瀝青導(dǎo)致環(huán)境污染。相對(duì)而言，改性乳化瀝青更加安全、更加環(huán)保，在施工過(guò)程中更加便捷。

3 工程實(shí)例

臨夏至合作、合作至碌曲的公路臨合568 線起止樁號(hào)K257+600—K274+000 段和合郎316 線起止樁號(hào)K2884+000—K2917+000 段，是于2000 年建成通車(chē)的一條標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)公路，距2023 年已有20 多年。由于甘南地區(qū)海拔較高，有“中國(guó)小西藏”之稱，境內(nèi)山巒重疊，溝壑縱橫。因此，近些年來(lái)，路面病害問(wèn)題不斷擴(kuò)大，其中以輪跡帶龜網(wǎng)裂、縱橫向裂縫、表面層細(xì)集料剝落等問(wèn)題為主。為改善公路通行條件，進(jìn)一步提高公路整體服務(wù)水平，相關(guān)部門(mén)開(kāi)展各項(xiàng)公路養(yǎng)護(hù)工程，提出幾種解決養(yǎng)護(hù)方案：第一，對(duì)于路面損壞較輕的路段采用改性乳化瀝青修補(bǔ)坑槽，并加鋪厚改性乳化瀝青稀漿封層微表處；第二，采用銑刨的方式解決公路水損害的路段，并鋪設(shè)一定高度的厚瀝青；第三，對(duì)于其他段落輪跡帶龜網(wǎng)裂、唧漿嚴(yán)重段，采用改性瀝青同步碎石封層技術(shù)，徹底處治原路面病害后，集中實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

經(jīng)反復(fù)論證，三個(gè)方案均可行。但是相對(duì)來(lái)說(shuō)，第二種方案更適合該工程，更能全面地解決路面問(wèn)題。

4 對(duì)于原材料的制備要求

4.1 集料

該工程的集料使用玄武巖，要求粒徑8～12mm。石料潔凈干燥、雜質(zhì)少、無(wú)風(fēng)化，具體指標(biāo)詳見(jiàn)表2。

表2 集料各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)

4.2 設(shè)備和儀器

在改性乳化瀝青的制備過(guò)程中，對(duì)于設(shè)備和儀器的要求也很?chē)?yán)格，詳見(jiàn)表3。

表3 制備中使用的設(shè)備與儀器

4.3 改性乳化瀝青的特性

改性乳化瀝青具有耐久性好、耐磨性強(qiáng)的特點(diǎn)，而且對(duì)溫度沒(méi)有依賴性，低溫不裂高溫不軟。改性乳化瀝青在制備過(guò)程中，需要加入改性劑和體膠磨等材料。目前，使用頻率較高的改性劑主要有SBS、SBR等，其中SBR 改性劑制成的瀝青改性效果更佳。在該工程在施工過(guò)程中，用的是SBR 改性乳化瀝青，采取邊乳化邊改性技術(shù)方式，即制作過(guò)程中將SBR 改性劑加入皂液，再將其放入65°水中，pH 值控制在1.5～2.5，再加入氯化鈣和聚乙烯醇，然后乳化，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為SBR 改性乳化瀝青。

針對(duì)該工程的施工要求和特點(diǎn)，對(duì)于改性瀝青的要求為25℃針入度為69（0.1mm）、5℃延度57cm、軟化點(diǎn)80.5℃、25℃彈性恢復(fù)率為89%，制備出的改性乳化瀝青蒸發(fā)殘留物含量≥65%，皂液pH 值在1.8～2.1之間，皂液溫度為50℃～55℃，瀝青溫度為135℃，詳見(jiàn)表4。

表4 改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)

5 改性乳化瀝青同步碎石封層在公路養(yǎng)護(hù)中的具體應(yīng)用

5.1 改性乳化瀝青同步碎石封層施工原理

在對(duì)公路施工過(guò)程中，通過(guò)利用高性能的同步碎石封層車(chē)噴灑高溫瀝青，保證短時(shí)間內(nèi)融合并黏合在一起，利用外部荷載加強(qiáng)瀝青的承載能力和穩(wěn)定性。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)瀝青達(dá)到120℃時(shí)，其黏結(jié)性效果最佳。而利用流體阻力及瀝青的表面張力效應(yīng)，則可以增加其爬升的高度，當(dāng)其高度超過(guò)集料長(zhǎng)度的60%時(shí)，則能夠有效提高瀝青與混合物料的黏合力，從而提高集料顆粒中的整體面積。

當(dāng)瀝青混合物料質(zhì)達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，瀝青結(jié)合后材料與骨料之間的最大表面硬度和接觸深度不但能確定物料的最大塑性結(jié)合時(shí)間，還能提高其壓實(shí)度的強(qiáng)度。所以，可通過(guò)瀝青混合料的實(shí)際使用情況確定瀝青混合料的凹面結(jié)構(gòu)，從而減少骨料等材料的流失率。

碎石封層技術(shù)在具體應(yīng)用中，只有保證同一設(shè)備的結(jié)合料，除了流動(dòng)性好之外，還要與集料大面積結(jié)合，才能提高整體集料結(jié)合的牢固程度。瀝青路面經(jīng)過(guò)同步碎石封層技術(shù)的處理，可以科學(xué)治理車(chē)轍、落輪跡帶龜網(wǎng)裂、唧漿嚴(yán)重地段，利用改性乳化瀝青的抗滑性和滲水性，可以有效提高路面的普損率和平整度。

5.2 改性乳化瀝青同步碎石封層具體施工工藝應(yīng)用

5.2.1 施工前期準(zhǔn)備工作

在對(duì)臨夏至合作、合作至碌曲公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，需要做充足的施工前準(zhǔn)備。首先，應(yīng)詳細(xì)調(diào)研當(dāng)?shù)氐穆访媲闆r，尤其是路面的沉陷和坑洞，先將其填平，降低褶皺和波浪對(duì)后期工程的影響；其次，在進(jìn)行同步碎石封層7d 前，需修補(bǔ)路面裂縫，封層2d 前，對(duì)其進(jìn)行灌封；最后，可以使用大寬度瀝青灑布車(chē)，采用噴灑的方法，將路面碎石、泥土和灰塵都清除干凈。在此期間，需標(biāo)識(shí)中間貧油區(qū)，保證瀝青碎石能夠撒布均勻。同時(shí)，覆蓋路緣兩旁的物品和設(shè)施，防止其被乳化瀝青噴灑物污染。

5.2.2 施工階段

（1）運(yùn)輸加熱

在具體施工過(guò)程中，在施工階段還需要對(duì)瀝青的膠結(jié)劑進(jìn)行加熱處理，使材料更符合建筑需要。當(dāng)使用改性瀝青作黏結(jié)料時(shí)，要將其室溫保持在165℃以下。

（2）噴灑鋪設(shè)

瀝青在進(jìn)入噴灑環(huán)節(jié)后，要注意噴灑的高度，熱瀝青的最佳噴灑高度應(yīng)為石材高度的2/3，能夠包覆石材70%的面積。同時(shí)，還要注意噴灑平整、并形成等厚的瀝青層，應(yīng)及時(shí)處理噴灑不平整的地方，防止因?yàn)r青噴灑不均勻而產(chǎn)生石料脫落、斑紋的狀況。瀝青在灑布過(guò)程中，應(yīng)注意保持形狀、線形順直的基本原則。經(jīng)試驗(yàn)表明，瀝青噴灑鋪設(shè)時(shí)，要控制好瀝青灑布寬度、灑布量、灑布速度和材料的用量，達(dá)到最佳瀝青噴灑量，才能在應(yīng)用碎石封層技術(shù)時(shí)，達(dá)到最好的效果。瀝青灑布寬度、灑布量與灑布速度的關(guān)系見(jiàn)表5，材料的用量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6。

表5 瀝青灑布寬度、灑布量與灑布速度的關(guān)系

表6 主要材料的灑布量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

（3）碾壓施工

混凝土碎石在施工完畢后，立即對(duì)路面的封層部分區(qū)域?qū)嵤┠雺?，較大程度地增強(qiáng)封層的可靠性。碾壓機(jī)器保持2～3km/h 的平穩(wěn)速度進(jìn)行工作，在實(shí)施碾壓中，遵循前兩側(cè)后中央、前慢后快的原理實(shí)施碾壓。碾壓前注意與輪跡重疊30cm，保持5 遍以上的碾壓遍數(shù)。必須再次對(duì)道路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查分析，以確認(rèn)道路的凝固時(shí)間，檢測(cè)壓實(shí)區(qū)域，并對(duì)碾壓不到位的區(qū)域進(jìn)行再次碾壓作業(yè)。

（4）接縫處理

第一，對(duì)于兩端沉降裂縫和臺(tái)背的地方需對(duì)接縫加以處理，保持接縫的美觀平整；第二，對(duì)橫向接縫部分，可采取兩側(cè)法處理。在施工結(jié)束時(shí)，必須安裝2m以下的鐵皮到接茬處，防止下一路段被灑布的瀝青受污染；第三，必須確保同步碎石封層車(chē)輛直向行駛，將縱向的瀝青與灑布物重合范圍限制在10cm 之內(nèi)，以防止出現(xiàn)泛油條帶。

（5）路面養(yǎng)護(hù)

由于公路表面還未完全密實(shí)，因此，要提前規(guī)劃現(xiàn)場(chǎng)交通，聯(lián)合交警部門(mén)設(shè)置專人進(jìn)行交通指揮。在進(jìn)行通車(chē)開(kāi)始的2h 以內(nèi)，車(chē)輛不能急剎車(chē)和掉頭，交通速度限制在30km/h，防止車(chē)速過(guò)快后車(chē)輪將碎石帶起。必要時(shí)要封閉施工路面，禁止通行。

5.3 應(yīng)用效果

該工程使用瀝青碎石同步封層技術(shù)，完全符合該道路具體情況。碎石撒布量實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)控制、撒布均勻、用量準(zhǔn)確。同步碎石封層施工技術(shù)不僅施工效率快、操作簡(jiǎn)單，還能節(jié)省成本，節(jié)能降耗。與傳統(tǒng)路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)對(duì)比，改性乳化瀝青同步碎石封層養(yǎng)護(hù)處理技術(shù)在整體成本上大約可節(jié)省40%。經(jīng)過(guò)對(duì)該公路持續(xù)半年的追蹤檢測(cè)，路面性能良好，原瀝青路面裂縫、龜裂、輕微沉陷等道路病害均得到有效改善。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行公路養(yǎng)護(hù)施工過(guò)程中，可以科學(xué)合理地應(yīng)用改性乳化瀝青技術(shù)。通過(guò)對(duì)改性乳化瀝青碎石封層技術(shù)在二級(jí)公路養(yǎng)護(hù)施工過(guò)程中的應(yīng)用分析，可以認(rèn)識(shí)到，改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)，不但能增加公路的耐磨性和防水性，可以有效延長(zhǎng)公路的使用壽命，還能降低整體的工程造價(jià)，節(jié)省施工的各項(xiàng)成本。一般情況下，公路養(yǎng)護(hù)工程施工完成后，即可實(shí)現(xiàn)通車(chē)，既能避免公路施工對(duì)人們出行的影響，又能減少公路運(yùn)輸遭受損失，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙贏的局面。因此，要做好改性乳化瀝青在公路養(yǎng)護(hù)中的推廣，使其在未來(lái)的公路養(yǎng)護(hù)工程中發(fā)揮更大的作用。