論乳化瀝青在公路工程養(yǎng)護中的應(yīng)用

楊匯

（云南省瀝青油料儲備保障中心，云南 昆明 650501）

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，公路路網(wǎng)的里程逐年增加，公路建設(shè)的質(zhì)量也不斷提高。公路路面由于長期承載車輛行駛壓力，必將導(dǎo)致不同路面病害情況，對公路來說是普遍存在的問題，這樣的路面必然影響到通行安全和行駛舒適度，傳統(tǒng)的路面養(yǎng)護工藝及材料難以適應(yīng)當(dāng)前的社會發(fā)展需求。乳化瀝青材料作為一種新型材料，它本身較強的穩(wěn)定性決定了儲存方面具備的優(yōu)勢，而在使用混合后，表現(xiàn)出較高的粘度、及養(yǎng)護速度較快等特點，使其成為當(dāng)前廣泛使用的新型公路養(yǎng)護施工材料。

1 乳化瀝青概述

乳化瀝青是一種由瀝青和水混合而成的路面施工材料，由于瀝青組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，化學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為容易乳化，只需要使用一定量的添加劑即可起到乳化作用。乳化瀝青是將瀝青熱融，經(jīng)過機械作用，以細小的微粒狀態(tài)分散于含有乳化劑的水溶液之中，形成水包油狀的瀝青乳液。在不同溫度下，乳化瀝青的表面張力也會有一定的差別，同時因其儲存穩(wěn)定、混合過程中的表面處治和粘度特性高、養(yǎng)護速度快等特點，成為目前普遍使用的公路工程養(yǎng)護材料[1]。

2 乳化瀝青養(yǎng)護生產(chǎn)特點分析

乳化瀝青之所以能夠成為當(dāng)前公路路面養(yǎng)護工程中普遍使用的施工材料，與其用途廣、環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟實惠的特點密不可分。

2.1 用途廣

乳化瀝青在工程施工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍非常廣，尤其是在公路養(yǎng)護工程中，可以作為多個工序中的施工材料，且在長期的應(yīng)用中表現(xiàn)出了較好的穩(wěn)定性。在實際施工中，僅需采取簡單的滾筒撒布就能完成操作。同時，由于乳化瀝青能夠長期儲存在儲罐中進行運輸，即使是在處于偏遠地區(qū)的工程項目中，依然可以較好地進行使用。

2.2 環(huán)保節(jié)能

與其他施工材料相比，乳化瀝青的在實際施工中的工藝更為簡單，如無須二次加熱、無須進行保溫。同時，根據(jù)多年的施工經(jīng)驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)，與一般道路瀝青材料相比，乳化瀝青材料可以節(jié)省一倍的能耗。主要原因體現(xiàn)在以下幾點：①乳化瀝青配制所需溫度僅為120～130℃，而普通瀝青的配制溫度必需達到160～170℃。②在進行攪拌混合時，使用骨料乳化瀝青可省略加熱環(huán)節(jié)，從而大大節(jié)省能耗。③在實際施工中，乳化瀝青無須進行保溫，而一般瀝青需要加熱保溫，這在很大程度上節(jié)省了能耗。由此可見，乳化瀝青環(huán)保節(jié)能性遠遠高于普通瀝青。

2.3 節(jié)約瀝青材料

根據(jù)多個實際施工數(shù)據(jù)證實，在公路養(yǎng)護工程中使用乳化瀝青，即使是采用不同的施工工藝，均可實現(xiàn)節(jié)省約10%～30%的瀝青材料。能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)省材料的原因在于，在瀝青中加入的添加劑被稀釋后仍可以獲得較好的滲透性和裹覆性，施工時分布效果好，即使是降低一定程度的使用量依然可以獲得與采用熱瀝青施工相同的效果。

3 乳化瀝青在公路養(yǎng)護中的應(yīng)用范圍

根據(jù)乳化瀝青的性能，其可以在公路養(yǎng)護的碎石封層、稀漿封層、微表處、透層和黏層施工中得到廣泛應(yīng)用。

3.1 碎石封層

在對公路面層進行改善施工時，碎石封層罩面施工的重要性不言而喻。乳化瀝青因配合比的不同可具備不同的性能，從而可使用于碎石封層施工的乳化瀝青細分為普通乳化瀝青封層和改性乳化瀝青封層施工。開展具體施工時，乳化瀝青的用量需要結(jié)合道路表面層采用骨料的粒徑大小進行相應(yīng)的計算確定。施工過程中，撒下層骨料后，即采用碾路機壓實成型，再向公路路面的裂縫滲入油料，碎石封層和原路面間形成飽油結(jié)構(gòu)，進而獲得更好的路面修補效果。

3.2 稀漿封層

乳化瀝青在稀漿封層施工中的應(yīng)用也較為普遍。以冷拌方式將乳化瀝青、礦粉等原材料進行拌合，制成乳化瀝青混合料，用于稀漿封層施工，可起到較好的防水和防滑作用，并獲得較強的穩(wěn)定性和抗變形能力，同時確保路面的平整度。

在施工過程中，采用冷拌方式，可以有效減少能耗，也能有效減少有毒氣體的產(chǎn)生。為保證更好的粘結(jié)住基層，在用于稀漿封層施工時，選用的乳化瀝青的集料粒徑普遍較細，在與較硬的細骨料級配和具有耐磨的高砂當(dāng)量的骨料混合后，可取得更高的穩(wěn)定性和防水性，從而達到比下封層層鋪法施工更高效的作用。

3.3 微表處施工

在公路養(yǎng)護工程中，針對公路路面的微表處施工，比較高級的施工工藝和方法是采用乳化瀝青稀漿罩面的形式。其工藝的重點在于加強路面的防滑性，同時防止水分向路面下滲透，進行起到防止路面過早老化、提高路面使用壽命的作用。采用乳化瀝青材料對微表處進行施工，可以提高施工效率，使施工路面在短時間內(nèi)開放通行的目的。

3.4 透層和黏層施工

透層和黏層施工是瀝青路面養(yǎng)護中不可缺少的環(huán)節(jié)，由于瀝青本身不具備良好的滲透性和均勻性，導(dǎo)致采用瀝青施工的路面防水性和滲透性能較弱，因此會對路面的修補效果產(chǎn)生不良影響。乳化瀝青則可以改善這些問題，因此在進行瀝青路面養(yǎng)護維修時，常用乳化瀝青來對路面進行鋪筑，以及對破損路面進行修補。

4 案例分析

本文以云南省某農(nóng)村公路養(yǎng)護工程項目乳化瀝青稀漿封層施工為例，就乳化瀝青材料及相關(guān)施工工藝在公路養(yǎng)護中的應(yīng)用進行說明。

4.1 工程概況

本工程公路總長為10.377km，路面結(jié)構(gòu)從下向上分別為20cm 厚度的12%石灰土基層、18cm 厚度的水泥碎石基層、3cm厚度瀝青碎石路面。在建設(shè)完成投入使用多年后，該公路工程路面基層保持較為完好，但路面出現(xiàn)磨損、裂縫等病害較為嚴(yán)重，已影響到公路正常使用。為保證公路的正常運營使用，需開展公路路面修理工作。經(jīng)過全面的現(xiàn)場勘察和技術(shù)研究，確定了以乳化瀝青稀漿封層技術(shù)對該公路路面工程的修理方案。

4.2 乳化瀝青稀漿封層分類及在公路養(yǎng)護施工中的適用范圍

乳化瀝青稀漿封層分為細封層、中封層、粗封層和加粗封層4 類。一般情況下，農(nóng)村公路工程細封層的平整度和強度都保持了不錯的狀態(tài)，可以直接作為路面封層和瀝青碎石基層的防水層，有利于處理較小的裂縫和貧油等病害問題，厚度為3mm；中封層在農(nóng)村公路結(jié)構(gòu)中是作為磨耗層存在的，中封層的養(yǎng)護施工可很好地解決貧油、輕微網(wǎng)裂的路面病害，厚度為6mm；粗封層在農(nóng)村公路結(jié)構(gòu)中，可作為公路半剛性集成和原路面的雙層鋪，厚度為8～10mm；在低等級公路結(jié)構(gòu)中，路面下封層的處理可采用半剛性集成雙層封層處使用加粗封層，厚度為10～15mm。

4.3 施工材料選擇

在本工程中，稀漿封層施工使用的乳化瀝青混合料由乳化瀝青、外加劑、填料、集料、水構(gòu)成。施工采用的乳化瀝青，由快凝慢裂型乳化劑生產(chǎn)，可提高工程施工的速度，盡快恢復(fù)公路交通；針對稀漿混合料的性能改變，可使用添加外加劑的方式達到有效調(diào)節(jié)破乳時間的目的；在該工程中，因混合料形成的空隙由填料進行填充，并通過調(diào)節(jié)混合料的稠度加強封層的強度和耐久性，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，選用普通的硅酸鹽水泥即可達到要求；另外，綜合考慮該工程對集料級配、堅固性和清潔度，以及抗壓碎能力的要求，需要明確合適的配合比，以保證稀漿混合料的密實度；本工程采用的瀝青混合料，使用的是清潔的飲用水進行拌合，同時通過調(diào)整用水量，達到保證混合料達到工程施工要求的瀝青混合料的稠度、攤鋪效果和破乳時間等標(biāo)準(zhǔn)。

4.4 施工技術(shù)實施

（1）確定施工方案。根據(jù)施工規(guī)劃，由專業(yè)技術(shù)人員對施工現(xiàn)場開展現(xiàn)場勘察，以此為依據(jù)，制定出最佳施工方案。

（2）處理舊瀝青路面。應(yīng)先對施工路面進行維修，將需要進行維修處理的病害問題處理完畢后，再進行路面稀漿封層施工[2]。

（3）混合料配比試驗?？茖W(xué)的乳化瀝青混合比，是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，在施工前，需對相關(guān)混合比例進行試驗。相關(guān)試驗需要明確獲取工程施工選用的乳化瀝青稀漿封層類型和鋪筑厚度兩個數(shù)據(jù)，并以此確定瀝青使用量，才能開展混合料配比試驗。首先，根據(jù)工程施工要求，開展乳化瀝青、礦料、水、外加劑等原材料的選擇工作，保證相關(guān)材料符合設(shè)計質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。然后，結(jié)合施工規(guī)范要求，對瀝青混合料進行試驗，收集材料的稠度、破乳、初凝的時間等參數(shù)。

（4）檢查設(shè)備和配備合適的操作人員。在正式進行施工前，需對施工設(shè)備進行全面的檢查、調(diào)試和維修，確保相關(guān)設(shè)備在施工過程中能正常運行。同時，選擇操作熟練的機械設(shè)備操作人員。

（5）試驗路段鋪筑。所有準(zhǔn)備工作就緒后且在正式施工前，先選擇200m 以上的路段作為試驗路段進行鋪筑施工，并對試驗路段施工的各項數(shù)據(jù)進行檢測、收集和整理，確保相關(guān)數(shù)據(jù)符合工程施工規(guī)范要求。如遇不合格參數(shù)，及時查找原因，并對施工工藝進行調(diào)整，直至調(diào)整到位。

（6）施工。施工前，對施工路面表面進行徹底清理，去除雜物、雜草、泥塊等垃圾。針對存在較大孔隙率或較高透水性的路面處理，不可采用水沖洗的方式，而應(yīng)用高壓氣吹法清理。如因特殊原因進行水沖洗，則需等路面水分完成蒸發(fā)后，再進行稀漿封層作業(yè)。如因路面油污面積過大，對稀漿封層和原路之間的粘結(jié)程度造成影響，則必須提前采用工業(yè)清潔劑進行油污清理。乳化瀝青混合料經(jīng)稀漿封層車完成傳送、計量、摻配、攤鋪等工序后，需進行局部人工平整和修補，形成均勻鋪設(shè)于路面的乳化瀝青薄層。需要注意的是攤鋪工序中必需保證施工的速度不可過快，否則會影響工程施工質(zhì)量。攤鋪層施工完成后，采用攤平板的夯錘進行預(yù)壓實，并檢測攤鋪的厚度，確?；旌狭蠑備伒暮穸冗_到施工要求。在乳化瀝青材料的溫度未出現(xiàn)大幅下降時，馬上展開碾壓施工，同時對3 個碾壓環(huán)節(jié)的溫度進行測量、記錄。第一次碾壓時，速度控制在3km/h 以下。復(fù)壓時，速度控制在3km/h 以下。終壓時，速度控制在4km/h 以下。

（7）養(yǎng)護。稀漿封層未破乳以及初凝之前，是路面養(yǎng)護的關(guān)鍵時期，應(yīng)確保路面禁止車輛通行。在完成了粘聚力施工后1h，進行粘聚力控制工作，并通過對封層內(nèi)水分進行排除，加強封層的密實度和強度，進而完全解決橫縱縫的問題。

（8）交通開放。施工完成后，待混合料整體凝固，及時對路面進行檢測，當(dāng)路面具有200N/cm 的黏結(jié)力時，即能達到開放交通的要求，此時方可將施工標(biāo)識撤除，使車輛正常通行。

4.5 性能檢測分析

為了檢驗瀝青路面乳化瀝青稀漿封層施工的修補效果，需對瀝青路面的平整度、抗滑性能和抗?jié)B性能進行檢測分析，確保施工符合相關(guān)要求。

（1）平整度檢測與分析。為了保證路面的舒適性，就是要保證稀漿封層施工路面的平整度達到一定的規(guī)范要求。養(yǎng)護施工前、施工后路面平整度的檢測是路面施工的重要檢測項目，也是施工路面改善情況的對比和鑒定指標(biāo)。采用8 輪連續(xù)式平整度儀對路面養(yǎng)護施工前后的平整度進行檢測。在開展修補施工前，路面的平整度平均值為1.29mm，其中最大為1.44mm，最小為1.14mm，大部分檢測數(shù)值都超出了1.20mm 的規(guī)范要求。采用乳化瀝青進行稀漿封層修補后，檢測到路面的平整度平均值為0.96mm，其中最大為1.04mm，最小為0.85mm，證實乳化瀝青材料在公路路面養(yǎng)護工程稀漿封層施工中應(yīng)用，能達到較好的平整路面的效果。

（2）抗滑性能檢測與分析。采用檢測速度快，且可以實現(xiàn)連續(xù)檢測的橫向力系數(shù)為評價指標(biāo)，對該工程施工后的抗滑性進行檢測，在開展乳化瀝青稀漿封層修補施工前對施工公路路面的橫向力系數(shù)進行測定，獲得數(shù)據(jù)為原瀝青路面的橫向力系數(shù)平均值為50.0，其中最大值為54，最小值為47，與規(guī)范要求路面橫向力系數(shù)不應(yīng)小于54 的差距較大，由此可知原瀝青路面的抗滑性能下降，需要采取有效的養(yǎng)護措施。在進行施工后，對瀝青路面的橫向力系數(shù)進行檢測，其平均值為70.6，其中最大值為74，最小值為67，橫向力系數(shù)平均值提高約41.2%，達到相關(guān)規(guī)范要求。

（3）抗?jié)B性能檢測與分析。瀝青路面的使用年限在很大程度上受路面抗?jié)B性能影響，如抗?jié)B性能下降，水分滲入路面，會破壞瀝青路面的整體結(jié)構(gòu)，使路面面層材料剝落。該工程瀝青路面在進行養(yǎng)護施工前，選取10 個檢測點，采用檢測滲水系數(shù)的方式對其路面抗滑性能進行檢測，數(shù)據(jù)顯示原瀝青路面滲水系數(shù)平均值為48.5mL/min，其中最大值為62mL/min，最小值為38mL/min。在進行養(yǎng)護施工后，對路面滲水系數(shù)進行檢測，平均值為3.3mL/min，其中最大值為8mL/min，最小值為0mL/min，證明滲水系數(shù)平均值明顯降低，表明對路面進行乳化瀝青稀漿封層施工修補后，路面抗滑性能得到了明顯增強。

4.6 施工注意事項

（1）進行公路路面稀漿封層施工，需要確保施工后封層的強度和剛度滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求，保證規(guī)定荷載下路面和基層不會發(fā)生破壞性病害。

（2）公路路面稀漿封層施工，只能對路面平整度、防水性、防滑性等起到修補作用，但對公路結(jié)構(gòu)抗應(yīng)變能力不會產(chǎn)生改善，因此相關(guān)施工必須在公路結(jié)構(gòu)本身具備較好的整體穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上進行。

（3）在進行施工前，必須保證施工路面是密實、整潔的，公路的整體結(jié)構(gòu)是完整的。

（4）在開展大面積的乳化瀝青稀漿封層施工時，施工環(huán)境的溫度必須保證在10°C 以上，并確保溫度呈上升趨勢時方可施工，如溫度過低，或處于降溫狀態(tài)，應(yīng)停止施工。

（5）保持施工路面的整潔、干燥是開展乳化瀝青稀漿封層施工的重要前提條件，如遇雨天或路面太過潮濕的情況，應(yīng)停止施工。

（6）開展乳化瀝青稀漿封層施工時，必需嚴(yán)格按照《公路養(yǎng)護安全作業(yè)規(guī)程》（JTGH30—2015）的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范控制施工現(xiàn)場交通，以此確保作業(yè)安全。

（7）施工過程中的所有環(huán)節(jié)均需進行記錄、歸檔，方便后期對工程質(zhì)量進行后續(xù)查閱。

（8）乳化瀝青稀漿封層施工技術(shù)的適用范圍較廣，但不適用于路基變形較大、路面破壞較為嚴(yán)重的公路工程養(yǎng)護工程。如遇此類工程，需另行選擇合理的施工技術(shù)。

5 乳化瀝青公路工程養(yǎng)護應(yīng)用存在的問題探討

5.1 施工問題

根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗總結(jié)，造成乳化瀝青公路養(yǎng)護應(yīng)用施工問題的原因主要有兩個。一個是由于對施工路面的實際情況勘察不仔細、同時過分追求經(jīng)濟效益，導(dǎo)致對公路路面養(yǎng)護工程的考慮不周。設(shè)計方案中對于公路路面病害的治理不徹底，導(dǎo)致施工效果達不到有效控制路面病害、改善公路路面各項性能的目的，甚至在地形養(yǎng)護施工后產(chǎn)生新的問題；另一個是在施工過程中，對碾壓環(huán)節(jié)的控制不力，導(dǎo)致石料松動脫落現(xiàn)象出現(xiàn)[3]。

5.2 材料問題

采用乳化瀝青材料進行公路工程養(yǎng)護時，必須對混合料的配比、攪拌嚴(yán)格控制。如果混合料的配比不準(zhǔn)確，或攪拌不均勻，都會造成乳化瀝青材料的性能穩(wěn)定性不足，容易出現(xiàn)水和瀝青提前脫離問題。

5.3 養(yǎng)護周期問題

技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)公路工程的運營年限、車流量以及路況等信息，對公路養(yǎng)護進行科學(xué)的分析和判斷，確定養(yǎng)護周期，盡可能保證公路工程的運營通暢性。同時，過于頻繁的養(yǎng)護不僅不能提高公路的使用性能和壽命，甚至還會造成各種病害的產(chǎn)生，因此要制定合理的公路養(yǎng)護頻率，以此加強對公路工程養(yǎng)護成本的有效控制，避免造成資源浪費。在開展乳化瀝青公路養(yǎng)護時，需要結(jié)合公路工程的實際情況，明確開展養(yǎng)護的各項指標(biāo)，當(dāng)公路工程情況觸發(fā)預(yù)防性養(yǎng)護的標(biāo)準(zhǔn)時，方可對公路工程開展相應(yīng)的養(yǎng)護。

6 結(jié)語

當(dāng)前，公路工程出現(xiàn)的主要病害是路面裂縫、路面波浪、車轍現(xiàn)象、路面沉陷等。這些常見病害的發(fā)生與公路工程的設(shè)計方案、使用時間、建設(shè)施工質(zhì)量等密切相關(guān)。因此，需要對公路工程開展必要的養(yǎng)護措施。乳化瀝青因其用途廣泛、方便快捷、節(jié)能減排等多方面的優(yōu)勢，在日常公路工程養(yǎng)護中的應(yīng)用越來越普遍。雖然，公路養(yǎng)護發(fā)展離不開乳化瀝青的使用，但還需不斷加強相關(guān)材料合理的應(yīng)用和技術(shù)開發(fā)，使乳化瀝青的應(yīng)用具有更廣闊的前景，在公路養(yǎng)護工作中也能發(fā)揮更大的作用。