浅议高渗透乳化沥青应用技术

郑磊明; 刘丹; 李晓 2019-08-04 版权声明 举报文章

【摘 要】通过参与高渗透乳化沥青在高速公路应用的研发与施工,对国内的高渗透乳化沥青的生产与应用有了一些浅显的认识,提出与同行交流。

【关键词】乳化沥青;高渗透乳化沥青;透层

1.国内应用高渗透乳化沥青概况

在沥青路面结构中,半刚性基层是主要承重层,而沥青路面结构与半刚性基层结合的质量,也是影响沥青路面使用寿命的重要因素之一。

我国高速公路沥青路面的半刚性基层喷洒透层油的施工已经证明:

液体沥青渗透效果好,成本较高,浪费能源;液体沥青:一般采用柴油、煤油及汽油等轻质油分,按一定的掺配比例将不同标号的沥青稀释后,用做透层材料喷洒到基层表面。由于其良好的渗透性能,得到了道路应用专家的青睐。目前,在国内外作为透层油应用仍相当广泛。但稀释沥青由于采用大剂量(例如30%以上)的柴油、煤油或者汽油等作为稀释剂,不仅对环境造成一定的污染,而且成本也较高;同时,稀释沥青中的轻质油是否能挥发殆尽还有异议。如果存于基层内是否会对基层乃至下面层有不良影响尚待研究。

煤沥青渗透效果好,挥发物严重伤害施工人员;煤沥青是煤焦油蒸馏后的残留物,煤焦油作为炼焦工业副产品,由于其渗透能力强并且能够很快开放交通,所以一度被广泛用做透层材料。

煤焦油为芳香族碳氢化合物,其中含有萘(nai)、蒽(en)、酚(fen)、苯等成分。尤其是煤焦油自身化学组份对环境有严重的污染,以及煤焦油、煤沥青含强致癌物质,世界各国对煤沥青的使用越来越加以限制,世界发达国家已经禁止煤焦油用于透层油的喷洒。在中国,目前使用煤焦油的地区也是少之又少。普通的阳离子乳化沥青或阴离子乳化沥青,均不能达到规范要求的渗透深度和效果。

在国外,作为透层油的乳化沥青种类是根据不同的基层类型来选择的。阳离子乳化沥青透层油通常大量用于级配碎石类的柔性基层。对于水泥、石灰、粉煤灰等的半刚性基层上,由于材料具有强碱性,则主要采用阴离子或非离子乳化沥青。

随着乳化工艺的发展及乳化沥青的推广应用,我国开始较大规模的应用乳化沥青作为透层油。有意见认为,并不是说哪一种乳化沥青就一定能或者一定不能作为透层油用在半刚性基层上,问题的关键是有没有根据现场的实际情况(主要是基层类型)选用合适的透层油种类及施工工艺。很多高速公路工程的设计文件中都要求洒布透层油,有些情况下甚至会要求一定的渗透深度。由于对透层油洒布认识不足,随便找来乳化沥青对付使用。事实上这些所谓的透层油根本就没有任何下渗。有些情况下是半刚性基层表面(例如,二灰上基层)过于致密,无论何种乳化沥青类透层油都难以下渗。不过更多的情况是(例如,水泥稳定类上基层)上基层表面并不是非常致密,普通的乳化沥青透层油也没有很好的下渗。最后上基层表面形成的就是厚薄不等的、已经破乳固化的沥青油膜浮在基层上面,见图1。

形成的这层“油皮”与上基层根本就没有任何联结,在工程车通过时就不可避免的沿着轮迹带被轮胎轻易地带起,见图2。

某工程喷洒了一种阳离子乳化沥青“透层油”后,经行车碾压后并正在准备摊铺下面层时的状况,从图中可以看出,“透层油”已经被车轮带起。

但是国内的公路施工企业和研究单位,一直在不断开发用于高速公路半刚性基层透层的高渗透乳化沥青,早在2003年左右一些公路方面的刊物上,就出现了高渗透性乳化沥青在高速公路下封层应用的文章。

有关资料显示,通过在二灰稳定碎石试件的室内试验研究,HTC-08型透层油的有效成分可以渗入基层,密封基层表面的微孔。

国内的外资沥青企业开发出的高渗透性乳化沥青,也已在国内的高速公路应用。

随着国内现阶段以提高半刚性基层沥青路面使用性能为代表的技术措施和加强路面结构层间结合技术措施的实施,国内公路界越来越重视对高渗透乳化沥青的研究开发和推广应用。

2.对高渗透乳化沥青的开发与应用

2008年结合高速公路半刚性基层下封层工程,河南瑞航沥青材料有限公司与交通科研单位合作开发出RPS-2型高渗透性乳化沥青。

2.1 RPS-2型高渗透性乳化沥青简介

RPS-2型高渗透性乳化沥青是采用内掺法生产工艺,在乳化剂水溶液中加入一定比例的渗透型溶剂,再按一定比例的油水比与优质的AH-70石油沥青经先进的乳化沥青生产设备进行乳化,制成高渗透性的乳化沥青。

RPS-2型高渗透性乳化沥青产品符合JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求。

2.2 RPS-2型高渗透性乳化沥青的施工应用

2008年参与的高速公路路段,采用沥青层与水泥稳定碎石上基层之间设透层和0.8cm下封层。并要求透层油紧接在水稳基层碾压成型后表面稍变干燥而又尚未硬化的情况下喷洒。

透层施工前,先进行渗透试验,将不同掺配比例勾兑的RPS-2高渗透乳化沥青,在不同成型时间的基层路段进行喷洒,检验其渗透效果,确定RPS-2高渗透乳化沥青现场喷洒的稀释比例以及合理的喷洒时间。

通过对RPS-2高渗透乳化沥青透层施工的路段进行现场开挖检验,实际施工质量良好,高渗透乳化沥青渗入基层表面5~15mm,基层与下面层结合牢固。

RPS-2高渗透乳化沥青透层油的成功应用,既解决一般乳化沥青渗透半刚性基层表面较差、粘结不完整的缺陷,又解决了基层与沥青层的整体结合粘结力问题,从而保证了沥青路面基层与沥青层施工质量, 这对于防止沥青路面的水损害具有明显的质量保证作用。

2.3 RPS-2型高渗透乳化沥青主要特点

1)是替代煤油稀释沥青的更环保更经济的方案;

2)合理的喷洒时间和合理的喷洒稀释比例,从而使RPS-2高渗透乳化沥青达到优异的渗透能力;

3)良好的粘结性:RPS-2高渗透力沥青渗入基层表面,并牢固地粘住基层,摊铺施工时不粘轮;

4)基层与下面层结合牢固,使基层与沥青混凝土构成完整的整体。

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