浅谈公路养护中乳化沥青应用

姜瑞峰

1.乳化沥青的优良特性

1.1节能

稀释沥青中的煤油或汽油含量可达到45%～55%，而乳化沥青中则只含0～2%。这就大大节约了燃油资源。

现将乳化沥青和具有同样固体的稀释沥青进行比较，结果如下。

①稀释沥青（轻制沥青）：加工1L摊铺用的轻制沥青大约需要能量700KJ，再加上切削器等增加的能量，即16000KJ/L，生产这样1L60%的轻制沥青乳液设整个能量需求是：16700 KJ。

②乳化沥青：生产1L乳化沥青需要能量576KJ，生产IL乳化沥青的乳化剂能量为584KJ，这样生产IL乳化沥青的总能量为1160KJ，明显少于稀释沥青所需消耗的能量。

1.2用途广泛

乳化沥青有有非常广范的应用范围。它可以用作大面积的封层撤布，也能够用来进行小范围坑槽修补工作。因为它们能够长期储存在储罐中，在偏远地区应用时，利用滚筒洒布应用起来非常容易、便捷。

1.3使用方便

乳液专业化撒布，需要专业化设设备，如撒布机。然而，小面积设乳液应用可直接采用手工浇灌和手工撒布，如小面积设坑槽补工作、裂缝填缝料等，小量冷拌混合料只需要基本设备就行。例如，一只带挡板的洒水壶和一个铁锹就能够进行小面积的封层和裂缝修补，采用灌入式坑槽修补方法填充路面坑洞等应用简单易行。

2.利用乳化沥青进行公路养护的方法和具体应用

在国内，乳化沥青主要用来作为基层和沥青路面面层之间的粘接材料和低等级路面的沥青碎石表处罩面。

在国外，为了充分发挥乳化沥青养护的优点，目前正在研究几种重要的养护方法，其中SHRP计划已经确认稀浆封层、石屑罩面、Cape封层、喷射坑洞修补等四种方法是比较好的公路养护措施。

2.1稀浆封层

稀浆封层是一种冷拌沥青混合料，具有骨料和沥青混合的优点，在通常情况下，相似的级配稀浆封层具有比热拌沥青混合料高的模量，所以常用它来填充路面车辙。比较高的稳定度具有较高的抗变形能力。

混合料通常是由较坚硬的细骨料级配和耐磨的具有高砂当量的骨料组成，特别是微观封层和聚合物改性封层的运用极大地增加了路面的强度和完整性，使路面具有很高的抗磨损、抗变形特性。

乳化沥青乳液也容易在移动的稀浆封层摊铺机上使用，在该机器上进行拌和及运用掺加剂进行化学控制来满足养护的需要。

采用微观封层混合料进行路面车辙修补将使路面持续较长的时间，对乳化沥青混合料来讲，将持续大约5～8年的时间。显而易见，正确的混合料设计和铺筑是非常重要的，采用乳化沥青微观封层进行路面车辙修补的相对费用比热拌沥青混合料要少得多，这主要由于：①乳化沥青混合料不需大型力型拌和设备；②对通常的车辙道路表面不需要研磨；③乳化沥青允许潮湿的道路表面施工现场环境，大大延长了施工可利用时间；④乳化沥青混合料具有较好的粘附性，不需要粘结层；⑤现场使用的材料基本费用比较少。

通常情况下，在居民住宅区、稀浆封层根据原有的道路表面使用寿命可以持续3～5年。在高速公路上应用聚合物改性稀浆封层，其使用寿命将达到6～7年。

2.2石屑罩面

目前，世界上有各种各样的道路表面处治方法，其中石屑罩面、撒布封层是最常用的路面养护法。

石屑罩面的复合封层如果在比较好的道路基层上进行，处理后的道路表面可承受的交通量将达到40000辆/日，同时也能够通行大型载重车。

石屑罩面是一个高沥青含量的薄表面处置层，但是这种处置层是柔性的和耐磨的。掺加聚合物能够增加粘结力、粘附性、耐磨性和路面的抗裂性能。这使石屑罩面既能够用于道路养护，又可以用于道路重建，尤其是在道路的抗裂方面有重要作用。另外，使用SBR或SBS改性能够进行道路封层和桥梁裂缝修补，尤其重要的是可以减少路面的反射裂缝。

由于乳液具有极好的潮湿性、化学粘附性和乳化剂系统及对路面的修补养护性质，所以乳液比较适合于路面撒布。根据天气和交通情况，路面洒布时要求比较好的交通控制及比较好的封层条件。

石屑罩面在下述方面应用：

（A）路面养护应用。

石屑罩面的目的是要增加路面的使用寿命。路面养护应用石屑罩面，在现场不需要限制沥青拌和设备，同时采用石屑封层的路面不会出现反射裂缝和微裂缝，防止了路面的进一步老化和水浸破坏。在美国，据记载在基层上进行石屑罩面养护，可以使路面的使用寿命增加到10年以上。

（B）填充裂缝和桥梁修补。

对于乳化沥青来讲，掺加聚合物增加了粘结料的成本（甚至达到了两倍以上），但是它可以明显地延长路面寿命，澳大利亚有关机构研究发现：通过这种方法设计重建的乡村道路，可以使损坏比较严重的道路寿命增加10～15年。对路面的反射裂缝进行处理，也可以使路面的使用寿命增加5～8年。

（C）粘层油。

粘层油是指在封层之间或者是在具有裂缝的路面层和其他路面层之间的涂刷层，这种方法可以使路面使用寿命延长5～8年。而且它也能够消除反射裂缝（尤其是水泥处治或再生路面），运用这种完整的养护体系，能够减少重建费用一半以上。采用这种方法可以对新的路面进行有效的处治。

（D）高浓度乳液。

对于城乡道路来讲，采用高浓度乳液对路面进行处治是一种非常快的养护方法，一天可以处治16～25 km的道路，只需1台乳化沥青洒布机和装水的罐车，成本相应地比较低。在低交通量的道路上，使用寿命可以延长3～5年（主要损坏类型是路面老化）。

在现场进行石屑封层处理，需要1台洒布机（大约300000美元/台）、1台自动化的摊铺机（大约：150000美元/台）、或1台简单的滚筒式拌和机（大约15000美元/台）、两台碎石压路机和装载其他设备的辅助设备即可。

2.3 Cape封层

Cape封层是石屑罩面的稀浆封层的组合，这种封层具有表面光滑的特点，在一层耐磨的稀浆封层下面有一层柔性的石屑罩面。这就为具有一个稀浆封层面层的同时，为减缓组合裂缝的继续发展创造了有利条件。

采用Cape封层进行路面处治的方法在南非和美国经常使用。在南非，这种方法首先在道路建设时应用，现在已经应用到主要货运道路养护、重建上。目前，在美国的住宅区街道和主干线道路上也在应用这种方法。

Cape封层比单独使用稀浆封层或石屑罩面成本高得多，然而这种封层非常耐磨。石屑罩面中的大骨料具有比较好的抗滑性和承载性能，稀浆封层具有平整度好和比较低的车辆营运费，Cape封层具有两者的优点：在基层上应用能够使道路的使用寿命延长5～8年；交通量为10000辆/日的道路使用寿命为10～15年，使用寿命的延长说明道路正确的设计和建设，而并非单纯养护造成的。

投资成本基本类似于稀浆封层和石屑罩面。

2.4喷射修补坑洞

喷射修补坑洞是采用一种特殊的机器对路面坑洞和凹地及破裂地带进行修补。

首先，修补机中的压缩空气将坑洞吹干净，除去坑洞里任何松散的材料，得到一个干净的表面。然后，将坑洞的内表面涂上一层乳液。再利用修补机上的操作装置，向坑洞里填上骨料，从喷嘴中喷出的热乳液和骨料混合，坑洞填充料，采用该方法修补的坑洞既防水又具有比较好的强度。修补坑洞的骨料要求单个尺寸为7mm、10mm或14mm的石料，这也是进行封层时常使用的骨料级配。最后在坑洞上面铺一层干骨料，使它具有一个表面封层，这样就完成了封层工作，但是也有再铺一层细砂的情况。

采用这种方法几乎不需要进行任何压实工作。

如果经常使用快凝型乳液和改性聚合物乳液，就能够使修补的坑洞具有比较高的强度，或者在冬季条件下，比较快地修补路面坑洞。DURAPATCHER设备是用来修补路面坑洞的，该设备也能够修补路面裂缝。

在美国，修补只需要1台合适的修补机即可，该机大约是5000，整个养护程序的完成只需1个人即可。另外，需要1台大型的载重车，但是它不是修补机械的一部分。此外还可能将该设备提供给其他地方，甚至作为租赁设备使用。

3.结论

（1）一种合适的养护方案加上良好的检测系统或PMS系统能够明显地延长路面的使用寿命。

（2）乳化沥青是一种便利的和有效的粘结料。

（3）稀浆封层、石屑罩面、cape封层和喷射坑洞修补被证明是路面养护的好方法，只要进行合适的设计，路面的损坏就能够鉴定和进行处治。

（4）以上的路面处治方法是比较经济的，从一开始就具有最少的投资成本。