乳化沥青稀浆封层技术在美国的应用

乳化沥青稀浆封层技术在美国的应用作者：**摘要：对美国各地使用乳化沥青稀浆封层技术情况进行了分析，提出了提高我国沥青路面养护水平的方法，解决了我国公路预防性养护工作面临的问题。截至2001年底我国共建成公路169．8万km，其中高速公路1．9万km，在已通车的高速公路中，刚性和半刚性基层沥青路面约占80％。与国外沥青路面相比较，我国沥青路面的整体质量不高，包括高速公路在内的绝大部分沥青路面在交付使用2年～3年后就出现路面早期损坏，严重影响道路的使用率和通行率，同时带来巨大的经济损失。因此，提高沥青路面的施工质量和养护质量，延长公路的使用寿命，已经成为我国公路行业发展的当务之急。就提高养护质量而言，世界各国尤其是发达国家作了大量的研究，这些研究成果近些年逐渐被我国引进消化，对我国的公路养护事业起到了极大的推动作用。其中乳化沥青稀浆封层技术已写入交通部JTGF40—2004公路沥青路面施工技术规范并于2005年开始实施。这项技术正在我国迅速推广，现简单介绍该技术在美国的应用情况，希望能对我国的公路养护工作提供借鉴。

随着我国公路建设的飞速发展，公路养护工作也面临着越来越严峻的挑战，公路投入运营里程增多，需要养护的路面也随之增加，专家预测，我国公路养护高潮在4年～5年内将会到来。公路养护一般分为预防性养护和矫正性养护，现在我国大多数公路养护都是采用被动的矫正性养护，正所谓头痛医头，脚痛医脚。我国相当比例的高速公路仅通车2、3年就要进行修补，这其中预防性养护做得不够是重要原因之一。经有关部门测算，预防性养护前期投入1元钱，相当于后期路面矫正性修补投入5元～7元钱，而且还可以延长路面的使用寿命，所以从某种意义上说，公路的养护就是公路建设的延续。

公路退化是一个自然的过程，在美国，路面的状态用路面现状指数PCI来表述。PCI将路面状态按损害的范围及程度进行分级(0～100)，100为最佳，0为最差。对从未进行过养护的路面，其PCI值将在寿命的前75％时段下降40％，在随后的12％时段，下降4O％。在后期恢复路面初始状态要比在前期做同样的工作多花费4倍～5倍的资金。显而易见，公路的早期养护既省时、经济，而且效果最好。美国犹它州公路局发现实施有效的密封可大大减少坑洞的形成和裂缝的进一步发展，对比试验表明，密封后的路面坑洞和裂缝出现扩展的仅为1％，而未加密封的路面则达到75％-80％。加拿大安大略交通部的研究表明，有效的密封可延长道路的寿命至少4年。美国工程部研究所的报告也指出，裂缝密封是一种经济有效的养护方法，其带来的收益(延长公路使用寿命)大大超过实施密封的成本。根据美国各州多年的实践证明，乳化沥青稀浆封层技术是一种良好的密封材料，非常适宜于公路的预防性养护工作。

1乳化沥青稀浆封层的定义和组成材料

乳化沥青稀浆封层英文全称是slurryseal，简称为SS技术。乳化沥青稀浆封层是以乳化沥青为胶结材与符合级配要求的骨料拌和的浆体混合物，铺筑后通过一定时间的养护成为具有一定强度的沥青混合物壳体。主要成分是乳化沥青(近些年采用改性乳化沥青)、集料。集料的质量是SS成败的关键。如表1所示为美国联邦公路局SS技术采用的集料级配范围。

除此之外，美国各地还给SS当中加入少量外加剂如矿粉、AluminumSulfate(硫酸铝)、泥、石灰。硫酸铝可推迟乳化沥青的破乳时间，水泥和石灰可以加速其破乳。美国当地采用的SS分为三种，适用于不同的条件。一型适用于停车场和跑道，二型适用于一般公路及住宅区内道路，三型的矿料最粗结构层最厚适用于高速公路、快速路、工业区内部道路。

2乳化沥青稀浆封层的历史

SS技术最早于1930年在德国开始使用，但真正的推广是在20世纪60年代以后，当时的科技进步解决了沥青高效快速乳化技术和机械化施工问题，随后这项技术在世界各国开始推广并根据各地不同情况进一步完善。美国在引进此项技术后于90年代开始正式将这一技术写入各州公路局相关规范(如VIRGINIA交通局是在1997年7月21日)。目前已广泛应用于各个地区，技术日渐完善。我国于1981年开始进行此项技术研究，但是由于我国公路建设多年来“重建轻养”，而这一技术主要针对公路养护工作，所以多年来未受重视。“八五”期间我国将此技术列为重点技术推广项目，这标志着预防性养护概念已渐被大众接受，目前我国许多地方已开始进行此项技术的研究和推广工作，如2004年9月21日，巢湖市公路局开始进行乳化沥青稀浆封层试验。但总的来说这项技术在我国还是新技术，需要借鉴其他国家尤其是发达国家的经验来进一步改进我国的SS技术。

3乳化沥青稀浆封层的生产和施工工艺

1)首先要清洁原路面，喷撒沥青乳液，如果天气炎热干燥还应洒水预湿。2)施工时应先根据摊铺箱的宽度划线分别摊铺，摊铺工作由专门的乳化沥青稀浆封层摊铺机来实施，这种机械可实现拌料、摊铺一次完成。稀浆封层所使用的设备主要有沥青乳化设备和乳化沥青稀浆封层机。沥青乳化设备是经过机械的作用，将沥青剪切成微小的颗粒悬浮在乳化剂水溶液中，形成水包油状的乳状液。它主要由五部分组成：沥青配制系统、乳化剂水溶液掺配系统、沥青乳化机、计量控制装置和电气系统、沥青乳液储存系统。乳化沥青稀浆封层机是将适宜级配的骨料、填料、乳化沥青和水等几种原材料，按一定比例掺配、拌和，制成均匀的稀浆混合料，并按要求厚度摊铺在路面上。其工作过程是在封层机行走时，连续地进行配料、拌和、摊铺。稀浆封层机主要由以下系统组成：汽车底盘、作业动力系统、矿料给料系统、沥青供料系统、供水系统、填料供料系统、添加剂系统、拌合系统、摊铺系统。

4乳化沥青稀浆封层的使用效果

根据美国各州多年的使用效果来看，SS技术有以下优点[1]：1)稀浆封层具有良好的经济效益。研究结果表明：用稀浆封层作有计划预防性养护路面的费用，比不保养使用20年再重建的费用要低63％，比每10年加铺一次的费用要低55％，而且路面性能要好的多。2)减少环境污染，改善施工条件。稀浆封层施工从装料、配比、拌和、摊铺自始至终始终在常温条件下操作，乳化沥青和砂石料都不需加热，没有繁重的体力劳动，完全由机械自动操作，减轻劳动强度，显著降低有害物质排放。3)节约能源。用热沥青修路，一般沥青应加热到165℃～170℃，倒运需要重新加热，拌制混合料用的大量砂石也必须烘干后加热至160℃。而用乳化沥青修路，只需在生产乳化沥青时将沥青加热到130℃，以后无论倒运多次或保存多久都不需加热。拌混合料用的骨料，即使在潮湿状态下，也可拌制，不需烘干加热。据资料统计，用乳化沥青修路比用热沥青节约能源在50％以上。4)延长施工季节。乳化沥青稀浆封层在地表温度为10℃以上时，即可进行施工，比一般热沥青可延长2个～4个月施工时间。并可在下雨后立即施工，减少雨后的停工费用，以提前完成施工任务，有利于沥青路面的及时养护，制止病害的加剧与扩大。

5结语

近几年，我国公路事业正在迅速发展，目前，我国现有的大量沥青路面和水泥路面，大部分都处于超负荷与超期服务状态，急需进行大中修或维修养护。当前迫切需要能够加快养护速度，提高养护质量，降低养护成本的施工方法。实践证明，乳化沥青稀浆封层是适合于我国公路预防性养护最佳的施工方法。随着路网的逐渐形成和完善，低等级道路的升级要求，乳化沥青使用量将越来越大；随着环保意识的增强和能源的逐渐紧张，乳化沥青占沥青的比例也将越来越高。据国际稀浆封层学会统计，全世界用于稀浆