淺談乳化瀝青在公路工程及公路養(yǎng)護中的應用
摘要：乳化瀝青作為一種道路建筑材料在公路的新、改建及公路養(yǎng)護方面的應用愈來愈廣泛，本文根據(jù)作者多年實踐經(jīng)驗從應用角度來探討乳化瀝青在筑路和養(yǎng)路中的優(yōu)勢及施工方法。
關鍵詞：乳化瀝青,公路工程,公路養(yǎng)護,應用
一、引言
瀝青作為筑路材料已有很久的歷史了，以往都是通過加熱的方法使瀝青變成液態(tài)，以便與礦料拌和。但熱瀝青施工有其弊病，不僅需要大量的熱能，而且污染環(huán)境，對人體有損害。隨著科學技術的進步，產(chǎn)生了瀝青的一種冷態(tài)使用技術——乳化瀝青技術。國際上研究乳化瀝青至今已有80多年的歷史，我國乳化瀝青的生產(chǎn)起步較晚，七十年代后期以陽離子乳化瀝青的研發(fā)為起步，八十年代中后期在全國范圍推廣應用。隨著多種陽離子瀝青乳化劑和乳化機械的研究應用日趨成熟，乳化瀝青應用量越來越大，應用范圍越來越廣，其經(jīng)濟效益和社會效益顯著，乳化瀝青筑養(yǎng)路技術已被越來越多的施工人員所掌握�！�
二、乳化瀝青的特點
乳化瀝青是將瀝青熱融，經(jīng)過機械的作用，以細小的微滴狀態(tài)分散于含有乳化劑的水溶液之中，形成粘度低、流動性好的水包油狀的瀝青乳液，當乳化瀝青破乳凝固時，水分完全排除，還原為連續(xù)的瀝青，使筑路材料的最終強度形成。
乳化瀝青分為陰離子型、陽離子型和兩性離子型三類，陽離子乳化瀝青比陰離子乳化瀝青的發(fā)展要晚一些，但陰離子瀝青的微粒上帶有負電荷，與濕潤集料表面普通帶有的負電荷相同，使得瀝青不能盡快的粘附到集料表面，影響路面的早期成型，延遲交通的開放；兩性離子型乳化劑屬于高檔乳化劑，由于成本較高，未能廣泛應用；而陽離子乳化瀝青則克服了以上的缺點，因此，目前所使用的乳化瀝青絕大部分為陽離子型。
實踐證明，相對于普通的熱瀝青，用乳化瀝青筑路養(yǎng)路有以下幾大優(yōu)點：
1、節(jié)約能源
采用熱瀝青筑路時，為了時刻保持瀝青應有的高溫，施工過程中常常要對瀝青要進行重復加溫與持續(xù)加溫，消耗大量的熱能與燃料。而采用乳化瀝青筑路時，只需在瀝青乳化時一次加熱，加熱溫度只需達120℃—140℃，砂石等礦料不需烘干加熱，可以節(jié)省大量的燃料與熱能。制成的瀝青乳液，可以在現(xiàn)場隨時使用，不需要重復加溫或持續(xù)加溫，施工簡便，即使在陰濕或低溫季節(jié)，也可照常施工。
2、節(jié)省資源
瀝青乳液與骨料表面具有良好的粘附性，可以在骨料表面形成均勻的瀝青膜，施工時容易準確地控制瀝青的用量，保證骨料之間能有足夠的結構瀝青，使自由瀝青降低到適宜程度，一般可以節(jié)省瀝青用量10%~20%。另外，陽離子乳化瀝青與堿性和酸性骨料勻有良好的粘附效果，從而擴大了骨料的來源，更便于就地取材，減少材料的運輸，降低工程造價。隨著筑路材料價格的上升，采用陽離子乳化瀝青筑路的經(jīng)濟效益將更為顯著。
3、適用范圍廣
乳化瀝青的瀝青含量可以根據(jù)需要進行調(diào)整，最高可達70%，最低可以10%以下，因此可以根據(jù)灑布量和灑布機的具體情況，實現(xiàn)要求的目標。乳化瀝青既能夠作大面積的封層撤布，也能夠用來進行小范圍的路面修補工作；不僅可以用來維修舊的瀝青路面，也可以用來鋪筑新路面的透層、粘層、封層以及各種穩(wěn)定基層的養(yǎng)護。乳液大面積撒布時，需要專業(yè)化的撒布設備，如撒布機；然而，小范圍的路面修補可采用手持式撒布機或直接采用手工撒布，如小面積的坑槽修補、封層、裂縫填縫料等，只需要簡單的施工設備就行。同時，因為乳化瀝青能夠長期儲存在儲罐中，非常適合在偏遠地區(qū)的使用。
4、施工季節(jié)長
陰雨與低溫季節(jié)是熱瀝青施工的不利季節(jié)，也是瀝青路面發(fā)生病害較多的季節(jié)。由于陽離子瀝青具有良好的溫度適應力，可以減少陰濕和低溫影響，大大延長施工季節(jié)，不僅可以在夏季、晴天施工，而且可以在冬季和雨季施工，有利于瀝青路面的及時維修養(yǎng)護，制止病害的加劇與擴大，從而能及時改善路況。
5、改善施工條件，減少環(huán)境污染
乳化瀝青在密封狀態(tài)中生產(chǎn)，瀝青的加熱溫度低（120~140℃）、加熱時間短，對環(huán)境的污染程度低�，F(xiàn)場施工時，乳化瀝青拌制混合料不需加熱，是在常溫條件下進行施工，避免了因灼熱瀝青而引起的燒傷、燙傷和蒸汽的熏烤，從而改善施工條件，降低勞動強度，保護工人的身體健康�！�
三、乳化瀝青在筑路和養(yǎng)路中的應用
1、透層施工
透層是適用于無機結合料基層表面的有機結合料滲透層，用于公路的下面層與基層的層間處理，其主要作是：透入并填充基層表面孔隙，從而得到一個滲透深度上的防水層，增強了基層和瀝青面層間的粘結。同時，及時噴灑透層油對基層中的水分有良好的保護作用，基層表面不容易松散，防止半剛性基層受太陽暴曬而開裂，減少基層的養(yǎng)生費用，提高養(yǎng)生質(zhì)量，并給基層提供臨時性防護，防止降雨和臨時行車的破壞。
施工工藝及方法：透層瀝青宜采用慢裂型的乳化瀝青，應緊接在基層施工結束表面稍干后澆灑，當基層完工時間較長表面干燥時，應對基層表面進行清掃，并少量灑水。透層瀝青灑布后應不致流淌、滲入基層一定深度，不得在表面形成油膜。灑布透層瀝青后，嚴禁車輛行人通過。
2、封層施工
封層主要用于需鋪筑磨耗層或保護層的新、舊瀝青路面或各級公路的下封層，能有效提高路面的防水性能，使磨損、老化、裂縫、光滑、松散等瀝青路面病害，迅速得到修復，起到防水、防滑、平整、耐磨等作用。封層施工主要采用層鋪法和乳化瀝青稀漿封層。
�。�1）層鋪法施工：層鋪法可進行厚度為0.5~3.0cm的封層施工，由于施工工序和設備簡單、抗裂效果較好，是非常適合瀝青路面的日常養(yǎng)護方法。
施工工藝及方法：清掃路面雜物后即可噴灑乳化瀝青，并迅速將石屑均勻地撒在噴灑面上，石屑及乳化瀝青用量根據(jù)厚度及氣候按規(guī)范進行控制。乳液的噴灑及石屑撒布要均勻，乳液撒布既不能流淌，也不能露出原地面，石屑不能有漏撒的地方，要將乳化瀝青全部蓋住，厚度一致、表面平整且邊緣整齊。多層施工時為保證密實度和平整度應采用輕型壓路機碾壓2~3遍，待乳液破乳、石屑與瀝青粘結好后方可開放交通。
�。�2）乳化瀝青稀漿封層：乳化瀝青稀漿封層是以乳化瀝青為膠結材與符合配要求的骨料拌和的漿體混合物，鋪筑后通過一定時間的養(yǎng)護成為具有一定強度的瀝青混合結構層，其厚度宜為3~6mm。
施工工藝及方法：
A、施工前必須把路面清理干凈。如果用水沖洗則要待路面干燥后才能進行施工。
B、將符合要求的礦料、乳化瀝青、填料、水、添加劑等分別裝入攤鋪機的相應料箱，攤鋪時注意控制好配合比，稀漿封層混合料的稠度宜為2~3cm，并具有良好的施工和易性。
C、稀漿封層鋪筑機應勻速前進，一般攤鋪速度為1.5~3.0km/h，達到厚度均勻、表面應平整，鋪筑過程中出現(xiàn)局部拉溝、起步、停車處不平整等應進行人工修整。
D、稀漿封層鋪筑后、固化成型前禁止一切車輛、行人進入。
3、乳化瀝青碎石混合料路面施工
乳化瀝青碎石混合料適用于三級及三級以下公路的瀝青面層，以及深度較大的車轍、沉陷等瀝青路面變形類病害的修復和處治。乳化瀝青碎石混合料宜采用用拌和廠機械拌和，在條件限制或小面積的路面修補時也可現(xiàn)場人工拌制。
施工工藝及方法：
�。�1）清掃路面碎料、浮土、雜物等，如進行舊路修補，應挖除老化破碎的舊瀝青面層，直至透露出堅實穩(wěn)定的基層。
�。�2）舊路修補時瀝青混合料的配比原則上要求與原路面的比例配料，由于原材料、施工環(huán)境和拌和條件都與路面最初施工時存在差異，所以標準級配可以適當進行調(diào)整，但級配類型必須和原路面一致。拌料時要求瀝青混合料拌和均勻一致，無花白料，無結團成塊。
�。�3）攤鋪。攤鋪前應先灑布粘層瀝青，粘層瀝青用量宜為0.3~0.5kg/m2，對已老化的空隙率大的瀝青路面，粘層瀝青用量宜為0.5~0.7kg/m2。使用乳化瀝青時拌料及攤鋪必須在乳化瀝青破乳前完成，拌和與攤鋪過程中已破乳的混合料應予廢棄。
�。�4）碾壓與檢查。攤鋪完成后應及時撒上嵌縫料，面積小的可用手夯或振動夯夯實，大面積施工時，應用壓路機碾壓。瀝青路面接縫處應做到緊密粘結，充分壓實，連接平順。瀝青完全破乳后方可開放交通。修補好的路面經(jīng)一周行車碾壓后，應檢查質(zhì)量，不符合要求的應重補。新補路面應比原路面略高出0.3~0.5cm。
4、小型路面裂縫修補
裂縫是瀝青路面常見的病害，視其產(chǎn)生的原因不同可分為縱向、橫向、網(wǎng)狀及不規(guī)則裂縫等，裂縫在春季和雨季由于地表水的滲入，使路面基層承載力下降，產(chǎn)生塑性變形，最終導致路面的破壞，因此應及時對裂縫進行填封。
施工工藝及方法：對于縫寬在6mm以內(nèi)的裂縫，將縫隙刷掃干凈，并用氣泵吹出雜物、塵土，用乳化瀝青灌縫，直到全部裂縫灌滿乳化瀝青為止，然后用細石屑或細砂撒到裂縫中，清掃路面后即可開放交通�？p寬在6mm以上的，可用砂粒式或細粒式骨料與乳化瀝青按比例攪拌均勻，填入裂縫中，再用扁鋼進行夯實，如果裂縫較大可分層填補，填補處應略高于原路面。采用乳化瀝青處理裂縫與用熱瀝青灌縫相比，其優(yōu)點是：乳化瀝青滲透力強，修補徹底，使用人力、機械及材料較少，既經(jīng)濟方便，效果也很好，延長了施工季節(jié)。
5、應用實例
�。�1）在公路工程中的應用：
筆者參加建設的廣西鳳山至巴馬二級公路、東蘭至巴馬二級公路、五圩至東蘭二級公路、寨圩至浦北二級公路等多個公路工程項目均采用乳化瀝青進行下封層。以上二級公路均為舊路改建，邊施工邊通車。九東路面層為瀝青混凝土，其他幾條線路為瀝青碎石面層，基層為水泥穩(wěn)定碎石，下封層厚度均為1cm，施工時采用雙層式灑布型，第一層乳液用量2.0kg/m2、5~10mm石料11m3/km2，第二層乳液用量1.2kg/m2、3~5mm石料5m3/km2，部分路段施工時最低氣溫在10℃左右，施工完成后經(jīng)行車表面平整密實、無推移、脫落，與基層粘結緊密牢固。
面層施工完成后，各線路均隨機進行鉆芯取樣，芯樣表顯示下封層結構密實且與面層、基層粘結牢固，三個結構層形成整體，這說明乳化瀝青作為下封層粘結力很強，既起到層間連接的作用，又能防止地表水滲入基層。
�。�2）在公路養(yǎng)護中的應用：
廣西壯族自治區(qū)浦北公路管理局1990年開始將乳化瀝青用于公路的日常養(yǎng)護，經(jīng)過年的實踐，總結出一套較好的路面病害的處理方法，并在交通量較大的G209線、X323線分別使用乳化瀝青和熱瀝青對病害嚴重的路段做了灌縫、封層、拌鋪等對比試驗，試驗結果表明，乳化瀝青對路面病害的處理效果與熱瀝青差距不大，做過處理的路面病害均得到有效的控制和修復。由于乳化瀝青具有良好的流動性和滲透性，對路面裂縫類病害的處治效果甚至優(yōu)于熱瀝青，加上乳化瀝青使用方便、安全、施工時勞動強度低、工效高、受季節(jié)和氣候的影響較小，深受養(yǎng)路工人的歡迎�！�
四結束語
乳化瀝青是一種節(jié)約、安全、環(huán)保、有效且通用的道路材料，不論是在新建的公路工程，還是在公路的日常養(yǎng)護，都有不可低估的作用，其經(jīng)濟效益和社會效益顯著。但是單一的乳化瀝青存在粘結度低、柔韌性差、早期強度低等缺點，路用性能很難與熱拌混合料相比，因此只能用于瀝青路面的修補、低交通量路面、中重交通量路面的下面層、封層和基層。如何改善乳化瀝青的性能，使其具有更強的粘結力、高溫穩(wěn)定性、優(yōu)越的彈性恢復能力和較高的抗壓、抗變形能力等，以滿足在高等級瀝青路面使用要求，尚有待進一步的理論和試驗研究。
參考文獻：
[1]劉尚樂.乳化瀝青及其在道路、建筑工程中的應用.北京：中國建材工業(yè)出版社，2008
[2]虎增福.乳化瀝青及稀漿封層技術.北京：人民交通出版社，2001
[3]郭忠印，李立寒.瀝青路面施工與養(yǎng)護技術.北京：人民交通出版社，2003
