霧封層預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)研究

辛靚 陳龍

摘要：介紹了霧封層預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的道路適用條件，并對其強度形成原理進行了研究。

關(guān)鍵詞：霧封層強度原理

Abstract: the article introduces the fog sealing layer of the preventive maintenance technology road applicable condition, and its strength form principles are studied.

Key words: the fog sealing layer strength principle

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

霧封層技術(shù)（FOG SEAL）全稱為霧狀封層技術(shù)，它是將乳化瀝青、改性乳化瀝青或瀝青路面養(yǎng)護劑等流體狀的材料，經(jīng)噴灑機械噴灑在瀝青路面上，從而封閉路面孔隙，穩(wěn)定松散集料，修復(fù)路面老化的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)，由于材料噴灑時，它將呈現(xiàn)出黑色的霧狀，因此而稱為霧封層。霧封層是一種成本較低的有效的道路預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)。它是直接在道路表面噴灑霧封層技術(shù)材料，為道路迅速地提供一個黑色的表面；它可以封閉道路表面的孔隙以及微裂縫，防止水分和空氣進入路面結(jié)構(gòu)中而引起路面結(jié)構(gòu)的破壞，對3mm以下的裂縫有自動愈合的作用。

1霧封層技術(shù)的適用條件

霧封層是一種成本較低的、有效的道路預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)，主要適用于出現(xiàn)早期微裂縫、路表面集料松散、麻面及路面滲水嚴重等早期損壞，并且，此時的路面綜合質(zhì)量指數(shù)在良及良以上。適用條件為：

（1）當原路面路表為1~3 mm微小裂縫，可不處理。但路面出現(xiàn)嚴重的網(wǎng)裂縫，應(yīng)將裂縫預(yù)先處理，待穩(wěn)定后，再采取霧封層技術(shù)。

（2）當原路面路表松散麻面瀝青剝落或老化而結(jié)構(gòu)強度完好時，采取霧封層技術(shù)，能有效地粘結(jié)松散集料，修復(fù)老化瀝青，改善路面外觀。

2霧封層預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的強度形成機理

傳統(tǒng)霧封層材料為乳化瀝青或改性乳化瀝青，乳化瀝青或改性乳化瀝青經(jīng)噴

灑后，流入微裂縫或滲入路面結(jié)構(gòu)層中，微裂縫孔隙中的壓強PB將隨著乳化瀝青或改性乳化瀝青的流入而不斷的增大，孔隙中部分空氣將被強大的壓強擠出孔隙，由于水的粘度較低，水分子間的范德華力較小，在較強壓強作用下，一部分水將被擠出孔隙，同時，部分空氣分伴隨著水的擠出而擠出孔隙，另一部分水在乳化瀝青分解破乳時將被排出孔隙，部分空氣也將隨著水的排出而排出。

乳化瀝青的分解破乳可分為在集料表面的破乳與自身的聚合破乳，乳化瀝青在礦料表面的破乳是乳化瀝青與礦料接觸后，由于離子電荷的吸附和水分的擠出，許多瀝青微滴相互聚結(jié)，成為連續(xù)整體薄膜的過程；乳化瀝青自身的聚結(jié)破乳是乳化瀝青中膠團因發(fā)生不可逆的聚并破壞，油水分離，最終使瀝青成為連續(xù)相的過程。其破乳機理主要有表面能理論、電荷吸附理論和相似相溶理論：

2.1表面能理論

（1）鋪展作用

乳化瀝青在潤濕礦料表面的展開情況如圖1所示。

圖1乳化瀝青展開圖

展開系數(shù)SR/S為：

SR/S=γW/G-γR/G-γR/S=(γW/G+γR/G-γR/S)-2γR/G

即SR/S=WR/S-WR/R

式中：

γW/G——潤濕礦料的表面自由能；

γR/G——乳化瀝青乳液的界面自由能；

γR/G——乳化瀝青乳液與潤濕礦料表面之間的界面自由能；

WR/S——乳化瀝青乳液與潤濕礦料表面的粘附功；

WR/R——乳化瀝青乳液的內(nèi)聚功。

乳化瀝青在潤濕的礦料表面展開的條件是SR/S＞0，WR/S＞W(wǎng)R/R。

（2）聚并作用

因為WR/R總是大于0，因此乳化瀝青的聚并可以自發(fā)進行，但是聚并破乳必須以界面膜的破乳為前提，其速度由界面膜本身性質(zhì)決定。當乳化瀝青膠團之間電荷排斥作用和界面膜屏障作用較強時，界面膜不易破裂，能阻止聚并破乳的發(fā)生，因而使乳化瀝青成為相對穩(wěn)定的體系。但是，當乳化瀝青濃度增大時，乳化瀝青膠團克服電荷排斥作用和界面膜屏障作用的有效碰撞次數(shù)增加，會使部分乳化劑脫附，形成親水基在里親油基在外的反膠束，界面膜破裂，使瀝青微粒直接與水接觸，界面自由能增加，WR/R增大，聚并破乳速度增加，使水包油（O/W）型的乳化瀝青體系變?yōu)橛桶╓/O）型體系，瀝青成為連續(xù)相，即相變。因此，水分的蒸發(fā)對乳化瀝青的破乳影響非常大。

2.2電荷吸附理論

各種潤濕礦料表面均帶有電荷，電荷的主要來源為礦料表面活性成分的離解和礦料表面的吸附。對于第一類電荷由礦料本身性質(zhì)決定，一般來說由于離解作用使酸性礦料表面帶負電荷，堿性礦料表面帶正電荷；對于第二類電荷，因為在潤濕的礦料表面水膜中的陽離子的水化能力較負離子大，陽離子易逃向水相而負離子易被礦料吸附。在這種情況下酸性礦料表面負電荷增加；堿性礦料表面也帶有負電荷。礦料表面的這些電荷與陽離子乳化劑分子所帶的正電荷異性相吸，使乳化劑分子吸附于礦料表面，進而使乳化瀝青膠團吸附于礦料表面，相互聚并，引起乳化瀝青的破乳。一般來說，異性電荷越大，在礦料表面的破乳速度越快，但是這也會因為強烈的電荷作用，使乳化瀝青失穩(wěn)而引起乳化瀝青微粒聚并，發(fā)生聚并破乳。

2.3相似相溶理論

隨著水分的蒸發(fā)，由于瀝青中含有與乳化劑親油基（一般多為碳氫基）相同的成分，所以在同性質(zhì)相溶機理下，乳化劑與瀝青相溶，或者乳化劑分子逐漸離開乳化瀝青表面，聚結(jié)在一起，并因他們高度自粘性的相互結(jié)合而溶為一體。這時，根據(jù)乳化劑可降解性程度的不同，乳化劑殘留在乳化瀝青中的多少也不一樣。從這個角度來說，乳化劑本身就是一種改性劑，其性質(zhì)在乳化時起乳化劑的作用，在破乳后又有改性劑的作用。

2.4振動功能理論

這種理論認為陽離子乳液由于具有較高的振動功能，所以它不論是對酸性集料或堿性集料表面都具有較好的親和力。

3結(jié)語

霧封層能封住道路表面的孔隙和微裂縫阻止水分進人路面結(jié)構(gòu)，有效防止其他類型的水損壞。一般情況下，霧封層能延遲病害2～4年出現(xiàn)，提高道路的使用壽命。霧封層是一種有效的道路預(yù)防性養(yǎng)護方法，在國外已得到廣泛的應(yīng)用，我國在最近幾年也參照國外標準，逐漸將霧封層應(yīng)用于道路的預(yù)防性養(yǎng)護中去。

參考文獻

黃維蓉，霧封層技術(shù)在高速公路預(yù)養(yǎng)護中的應(yīng)用[J]，路基工程，2010年第3期

蔣志軍，霧封層技術(shù)在瀝青路面預(yù)養(yǎng)護中的應(yīng)用研究[D]，重慶交通大學，2008

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。