乳化瀝青在公路工程中的應(yīng)用研究

劉飛

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，石家莊 050000）

1 引言

乳化瀝青是公路工程中的常用瀝青，其制備工藝主要是通過乳化劑在機(jī)械攪拌的條件下對普通瀝青進(jìn)行乳化改性，得到的具有一定流動性的液態(tài)瀝青。以此方式制備而成的乳化瀝青在多方面性能上得到改善，常常用于道路工程中的封層、透層和冷拌冷鋪混合料中。以往的應(yīng)用研究表明，當(dāng)乳化瀝青用于封層時，能夠極大地提高封層的防水性能，避免基層免受水侵蝕[1]。此外，當(dāng)它用作透層油時則滲透效率高，有效提高了基層和面層之間的黏結(jié)性能，當(dāng)用于冷拌冷鋪施工作業(yè)時，則能夠極大地節(jié)約工程成本。由此可見，乳化瀝青在公路工程應(yīng)用中占據(jù)著重要地位。本文主要依托某項(xiàng)目工程實(shí)例，介紹乳化瀝青在透層油中的實(shí)際應(yīng)用。

2 透層常用乳化瀝青種類及特點(diǎn)

目前，我國透層中常用的乳化瀝青主要有3種，普通乳化瀝青、改性乳化瀝青和高滲透乳化瀝青。普通乳化瀝青的主要特點(diǎn)是成本較低，但流動性和滲透性不足，且對溫度十分敏感，需要在特定的環(huán)境條件下進(jìn)行施工。改性乳化瀝青的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在黏結(jié)能力的提升方面，能夠充分保證基層與面層之間的黏結(jié)，更好地實(shí)現(xiàn)層間連續(xù)。高滲透乳化瀝青是目前透層施工中最新采用的瀝青，其高滲透能力能夠加速乳化瀝青的滲透速度，極大地縮短施工工期[2]。此外，高滲透乳化瀝青在提高滲透能力的同時，還保留良好的黏結(jié)能力。

3 工程概況

某高速公路工程全線長23.75 km，通車運(yùn)行至今已有10年，在本季度公路全線養(yǎng)護(hù)檢測中發(fā)現(xiàn)，K5+100～K10+420和K14+100～K16+420路段路面普遍存在推移、脫層和擁包病害，通過激光平整度儀對道路進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)路面平整度等級較差，嚴(yán)重影響行車安全和舒適性。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該路段主要為車輛高速進(jìn)出口，重載車輛居多，路面情況造成交通事故的概率較高?？紤]到病害產(chǎn)生的最主要原因是層間黏結(jié)不足，為了提高道路安全品質(zhì)，當(dāng)?shù)馗咚俟芾聿块T決定對兩個路段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理。

4 高滲透乳化瀝青施工工藝

4.1 原材料

根據(jù)對該高速公路檢測報告分析可知，K5+100～K10+420和K14+100～K16+420路段病害成因主要是層間黏結(jié)不足，項(xiàng)目擬對原道路面層進(jìn)行銑刨處理，保留原路面基層，選擇高滲透乳化瀝青作為工程原料來提高基層與面層的黏結(jié)能力。雖然高滲透乳化瀝青在性能上具有多方面提升，但不同型號的瀝青在性能上具有差異，為了保證工程質(zhì)量，本項(xiàng)目對選用的高滲透乳化瀝青破乳速度、黏度等多方面性能進(jìn)行檢測，具體檢測結(jié)果見表1。

表1 乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

4.2 施工準(zhǔn)備

本項(xiàng)目為高速公路改造工程，鑒于該公路為兩省份連接主要道路，在進(jìn)行施工時全路段封閉交通可能會造成交通擁堵，擬通過半幅施工半通行方式進(jìn)行作業(yè)。根據(jù)公路現(xiàn)場車流量情況，首先從K5+100～K10+420路段進(jìn)行施工作業(yè)。由于本項(xiàng)目主要對基層與面層層間進(jìn)行施工，故在進(jìn)行高滲透乳化瀝青施工前需要對面層混合料進(jìn)行銑刨處理，本項(xiàng)目首先通過英格索蘭100銑刨機(jī)對該路段東幅進(jìn)行銑刨作業(yè)。為了充分保證層間黏結(jié)性能，進(jìn)行透層油灑布前應(yīng)對基層表面多余殘留混合料進(jìn)行清理。

4.3 灑布量的確定

根據(jù)瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范要求，透層施工時乳化瀝青最佳灑布量應(yīng)控制在0.7～1.5 L/m2，但是在大多數(shù)施工中乳化瀝青用量往往控制不夠精確，引起施工質(zhì)量問題。以往透層施工經(jīng)驗(yàn)表明，過高的灑布量會導(dǎo)致多余的乳化瀝青流于半剛性基層表面，流動在基層表面的乳化瀝青由于潤滑作用反而降低了層間黏結(jié)效果，同時由于高滲透乳化瀝青成本較高，還增加了工程成本。灑布量較低時，半剛性基層滲透深度不足或部分基層表面未灑布到位，無法充分保證層間黏結(jié)。因此，確定乳化瀝青的灑布量是透層施工中至關(guān)重要的一個步驟。為了精確控制高滲透乳化瀝青的用量，保證工程質(zhì)量，節(jié)約工程成本，項(xiàng)目施工前通過在試驗(yàn)路段上進(jìn)行不同乳化瀝青灑布量試驗(yàn)，鉆取多個基層芯樣對滲透深度和抗剪強(qiáng)度檢測，最終確定乳化瀝青灑布量為1.2 L/m2。

4.4 灑布施工

為了精確控制高滲透乳化瀝青的灑布量，在進(jìn)行灑布時應(yīng)采用智能型瀝青灑布車來進(jìn)行作業(yè)。作業(yè)前根據(jù)路幅寬度、路線長度提前估算乳化瀝青灑布總量，然后分路段設(shè)置好瀝青灑布量。同時，安排施工員步行跟隨瀝青灑布車行作業(yè)，若發(fā)現(xiàn)存在透層油灑布過多引起瀝青流動區(qū)域，應(yīng)及時安排人員進(jìn)行處理。

4.5 施工注意事項(xiàng)

高滲透乳化瀝青施工過程中應(yīng)著重注意以下方面：首先，最佳灑布時機(jī)。由于乳化瀝青破乳的特性使其受溫度影響較大，灑布過程中要確保證施工環(huán)境溫度不宜過低，同時避免雨天施工，防止雨水影響乳化瀝青對基層表面的滲透。其次，灑布精度。雖然采用瀝青灑布車進(jìn)行施工，但施工過程中難免出現(xiàn)人為失誤，因此，灑布完后需要通過牛皮紙和天平反算灑布量[3]。

5 試驗(yàn)路段性能檢驗(yàn)

5.1 滲透深度檢測

乳化瀝青的滲透深度是影響半剛性基層和瀝青面層黏結(jié)至關(guān)重要的因素。透層施工技術(shù)要求的透層油滲透深度為5 mm，本項(xiàng)目采用高滲透乳化瀝青施工后，通過隨機(jī)選取樁號進(jìn)行鉆芯取樣的方式來檢測乳化瀝青滲透深度，具體檢測結(jié)果見表2。

表2 滲透深度測量結(jié)果

本項(xiàng)目在K6+000～K9+000路段共鉆取18個芯樣進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，所有芯樣的乳化瀝青滲透深度均超過5 mm，滿足透層油施工要求。

5.2 防水性能檢測

根據(jù)研究表明，透層油瀝青不僅能對層間黏結(jié)起到重要作用，還能保護(hù)半剛性基層免受水侵蝕。本項(xiàng)目通過對比高滲透乳化瀝青施工前后的滲水系數(shù)來評價其防水性能，滲水系數(shù)檢測結(jié)果如表3所示。

表3 滲水系數(shù)檢測結(jié)果

本項(xiàng)目在K7+000～K8+000路段選取3個點(diǎn)位對比透層施工前后滲水系數(shù)，其中施工前滲水系數(shù)均值為90.6 mL/min，進(jìn)行高滲透乳化瀝青灑布后，基層表面的滲水系數(shù)下降至56.5 mL/min，下降幅度高達(dá)37.6%，說明高滲透乳化瀝青防水性能良好。

6 結(jié)語

隨著道路施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，高滲透乳化瀝青以其高黏結(jié)性能、高滲透性被廣泛應(yīng)用于基層與面層結(jié)合部位?；诟邼B透乳化瀝青的技術(shù)原理，依托某高速公路實(shí)際工程，詳細(xì)介紹了高滲透乳化瀝青的施工工藝及技術(shù)，通過滲透深度和防水性能試驗(yàn)對試驗(yàn)路段性能進(jìn)行檢驗(yàn)得出以下結(jié)論：

1）通過在施工完畢的路段鉆取18個芯樣檢測乳化瀝青滲透深度發(fā)現(xiàn)，所有芯樣的乳化瀝青滲透深度均超過5 mm，滿足透層油施工要求。

2）對比施工前后同一點(diǎn)位的滲水系數(shù)，施工后滲水系數(shù)大幅度下降，施工前滲水系數(shù)均值為90.6 mL/min，進(jìn)行高滲透乳化瀝青灑布后，基層表面的滲水系數(shù)下降至56.5 mL/min，下降幅度高達(dá)37.6%。