改性乳化沥青稀浆封层的研究与应用.doc

改性乳化沥青稀浆封层的研究与应用宋 波 王文林 胡小康 万成斌 胡金涛(光山县公路局) 内容提要：论述丁苯胶乳改性沥青乳液的研制及其在高等级公路稀浆封层中的应用，分析了改性沥青乳液稀浆封层的经济效益。 关键词：改性 稀浆封层 马歇尔0 概述稀浆封层是一种以乳化沥青为粘结料的冷拌沥青混凝土薄层施工技术，它将石料、沥青乳液、水泥、外加剂和水等各种物料集中载于稀浆封层机并通过封层机本身实现按比例连续配料拌和摊铺，具有和易性好、施工稳定快捷、可节省能源、减轻劳力与环境保护等诸多优点。稀浆封层的应用范围很广，即可适用于沥青路面、水泥混凝土路面的封层，亦可用于桥面铺装及机场、城市道路的修建与养护，可显著地提高其路面平整度、泌水与抗滑性能。尤其改性沥青乳掖稀浆封层更具有高温稳定、低温抗裂和耐用性能，对高等级路面的维修养护，提高其服务水平，具有显著的经济和社会效益。近几年来，由于高等级公路的迅速发展，我国引入了聚合物改性沥青乳液稀浆封层技术，具有慢裂快凝的性能，缩短施工时的封闭交通时间，适应高等级公路交通繁忙的要求。对此，我国目前各地尚处于研究开发阶段。实践表明，稀浆封层施工技术，至今尚未得到有效推广应用，与国外的应用技术相比还有很大的差距。关键在于沥青乳液的品质与施工工艺及其封层摊铺机的性能，这就需要我们进一步加大研究开发力度，吸取国外先进经验，在不断实践中总结提高，求得稀浆封层技术与改性稀浆封层技术及具有慢裂快凝的产品在我国公路与高等级公路的养护事业中得到进一步有效的应用与发展。1 改性沥青乳液的研制及乳液指标11改性剂 选用阳离子丁苯胶乳（SBRL）作为改性剂。生产改性沥青乳液时，在皂液中加入沥青含量3%（折纯）的胶乳与热沥青一同进入胶体磨进行乳化。丁苯胶乳技术指标检测结果列于表。 检测项目固含量(%)粒径(m)粘度(mpa.s)PH值密度(g/m3)机稳(5min.%)技术标准42-4690-20010-607-90.95-1.050.6检测结果42.6612417.08.940.9840.5112乳化剂选用MG-1型阳离子沥青乳化剂，为了让阴离子丁苯胶乳稳定地分散于阳离子改性沥青乳液中，我们又研制出使乳化剂于改性材料相配伍的稳定剂。13乳化工艺一般情况下，改性沥青乳液生产有以下三种方法：1、溶解法，即先改性沥青再进行乳化；2、乳化法，即将聚合物胶乳溶解于乳化剂水溶液中再与热沥青进行乳化；3、外掺法，即先制备乳化沥青再与聚合物胶乳混合。通过对比试验我们选择了乳化法生产改性沥青乳液，此种制备工艺便于工厂化生产，目前一般乳化沥青厂设备均不需要改造即可生产。改性沥青乳液主要技术指标检测结果列下表。 乳液品种 改性剂用量(%) 乳化剂用量 (%)检测项目改性沥青乳液普通沥表乳液备 注301.21.0筛上剩余量(%)00原样沥青延度: 100针入度:98软化点:45电 荷+标准粘度C325(S)1414拌和稳定度慢裂慢裂储存稳定度1d0.90.65d4.93.5粘 附 度2/32/3蒸发残留物性质延度(cm,15)15015延度比(%)(25)9085软化点()4745.5针入度(25)81902 稀浆封层混合料设计2 1矿料选用：虑用于高等级路面的封层，选用硬质玄武岩骨料，其磨光值为47，因级配要求，掺配35%的石灰岩石硝粉，其级配组成如下表所示。符合ISSA（国际稀浆封层协会）规程的要求。其砂当量为65。 矿料的级配组成 表3筛孔尺寸(mm)9.54.752.361.180.60.30.150.075通过率(%)玄武岩5-10 mm(12%)1005.80玄武岩石屑(21%)10098.81.00玄武岩石粉(32%)10098.473.446.540.224.217.812.7玄武岩石粉(35%)10010088.454.047.025.017.211.4型级配10070-9045-7028-5019-3412-257.185.15合成级配10087.954.633.829.316.511.78.122配合比设计程序：以矿料100为基准，不断调整用水量与沥青乳液用量，使其乳液混合料各项指标满足要求。最后以马歇尔稳定度确定最佳油石比，其设计程序如下图所示。通过对混合料的设计试验并进入较长时间矿料对油的吸附作用求出的油石比为7.2%，在30-34的气温条件下，用水量为1213%。沥青乳液水矿料预计配合比 稠度试验 湿轮磨耗试验负荷车轮试验马氏稳定度确定油石比3 乳液混合料的性能31湿轮磨耗试验：试验结果如下图所示，湿轮磨耗值分别为335.65g/m2 和 395.36g/m2 小于ISSA规程规定的不大于538g/m2的要求。 试验项目类别矿料重量(g)水泥重量(g)乳液重量(g)外加水(g)磨耗前重(g)磨耗后重(g)磨耗损失(g)磨耗值(g /m2)改性沥青乳液800810496827.64816.0611.58335.65普通沥青乳液80089696820.53806.8913.64395.3632负荷车轮试验：试验结果如下图所示，其粘附砂量分别为255.9g/m2与264.8g/m2,小于ISSA规定的水大于538g/m2 试验项目类别矿料重量(g)水泥重量(g)乳液重量(g)外加水(g)试件重(g)吸砂后重(g)粘附砂量(g)LWT值(g /m2)改性封层混合料60067272448.15451.333.18255.9普通封层混合料60067272476.67479.963.29264.833修正的马歇尔稳定度试验：系根据阳离子乳化沥青混凝土在工程中的强度发展过程，参考热沥青混凝土在路面成型的情况，采用马歇尔测定仪，测定其不同时期（早期与后期）的稳定度与变形的变化情况，为稀浆封层混合料在封层中的应用提供依据。尤其考虑了矿料对油料有较长时间的吸附作用，可确定封层混合料的最佳油石比。其试验结果如下表所示。 沥青含量（%）试件类型试件密度(g/cm3)空隙率(%)饱和度(%)稳定度(kn)流值(0.1m)备 注5.84干试件2.2711.440.53.726湿试件即室内养生试件,在201条件下试压；干试件即烘箱高温养生试件，在60条件下试压。湿试件2.15/1.8206.6干试件2.297.960.74.624湿试件2.15/2.3227.4干试件2.365.575.45.829湿试件2.18/3.026建议指标干试件2.255860754.020-40湿试件2.22.020-4534可拌时间：MG1改性沥青乳液混合料，在不掺加外加剂的条件下，可拌时间如下表所示。 试验项目 类 别 试验温度（） 矿料用量（g）水泥用量（g）乳液用量（g）用水量（g）可拌和时间（s）改性沥青乳液30-3250011213200普通沥青乳液500112133004 试验路的铺筑41原路状况。为兼顾公路与高等级公路维修养护的需要，选择了河南省境内的312国道K776-K779为试验段。属二级路标准，路面宽12米，日交通量8000-12000车次.经过、检测路面使用指标于下表。试验路采用半幅通车半幅施工，路幅全宽12米，每幅铺宽为3米，长1000米；中幅铺筑改性稀浆封层宽6米，长1000米；东幅铺筑慢裂快凝稀浆封层宽3米，长1000米。试验路检测结果桩 号弯沉值(0.01mm)平整度(mm)构造深度(mm)磨擦系数渗水率(mI/min)备 注K776-K77951.83.70.1743542竣工观测：试验路段全幅通车后，封层与路面结合牢固，沥青与矿料裹覆性能良好，纵横接缝顺适，路面平整，色泽均匀一致，提高了路面的服务功能。在通车后50天分别对普通稀浆封层与改性稀浆封层路面进行了路用指标的检测，封层前后的检测结果于下表。 试验路检测结果 项 目 类 别弯沉值(0.01mm)平整度(mm)构造深度(mm)摩擦系数渗水率(m1/min)备注原路面51.83.70.17435慢裂快凝稀浆封层48.93.20.65565改性稀浆封层3.00.68595慢裂慢凝稀浆封层3.10.655355 分析乳化沥青稀浆封层机拌机铺具有明显的社会效益和经济效益，其主要表现在减少环境污染、降低劳动强度、节省能源、降低造价、施工进度快、缩短施工堵车时间、集中装料使施工现场整洁，减少材料的浪费和损耗及泥浆杂物的污染。6 结语61改性稀浆封层由于充分发挥改性乳化沥青的优越性，具有高温抗流低温抗脆裂性能，对提高路面抗滑、泌水、平整以及治理路面裂缝，填补车辙等方面都起到了良好的