第30卷第1期中外公路2010年2月247文章編號(hào):1671- 2579(2010)01 -0247-04霧封層瀝青材料和添加劑的分析與評(píng)價(jià)張銘銘'，張潔”，郝培文',王攀’編譯(1.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安710064; 2. 中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研兗院有限公司)摘要:路面再生性的霧封層能減少和預(yù)防瀝青路面的老化.從而可以減少路面的開裂和松散,使得路面更好更耐久。霧封層的作用是在原有的瀝青路面上罩面,起到保護(hù)和再生的作用，同時(shí)霧封層也可降低水和空氣的滲透性。在某種程度上說.滲透性的降低,可以改善路面的防水性能,并且使得粘結(jié)劑氧化引起的老化敏感性減少。關(guān)鍵詞:霧封層乳化劑;再生劑;乳化瀝青;密實(shí)罩面;乳化劑;瀝青封層霧封層用作路面的維修已經(jīng)有多年。霧封層被定結(jié)性。 此外，因?yàn)闉r青氧化的速率很大程度上依賴于義為“輕制瀝青或乳化瀝青,主要用于現(xiàn)有的瀝青路面.空隙率的大小，所以這種再生性的油脂可以通過滲透上翠面,以減少表面松散,當(dāng)其干燥后以減輕路表面的的方式填補(bǔ)路面上的孔隙,進(jìn)一步減少粘結(jié)劑氧化。風(fēng)化程度”。霧封層同樣可以用于碎石封層,將碎石固定到剛鋪成的霧封層罩面中,這種方法可以防止由于3材料碎石飛濺而引起車輛麅損。瀝青研究所還得出結(jié)論，小裂縫可以通過霧封層進(jìn)行修復(fù)。募封層乳液可以提供多種功能來改善路面性能。有些乳液的作用是單- - 的(對(duì)路面封層,滲人空隙,或1霧封層的 功能是再生粘結(jié)劑) ,但通常情況下現(xiàn)有的商用霧狀封層乳液都不止一種功能。霧封層的作用是在原有的瀝青路面上罩面,起到.-般情況下,霧封層乳化液是陽離子,這些陽離子保護(hù)和再生的作用,同時(shí)霧封層也有降低水和空氣滲可以從集料和老化瀝青表層置換出水。通過水分的流透性的作用。在某種程度上說,滲透性的降低,可以改失和化學(xué)反應(yīng)分解,達(dá)到功效。關(guān)于這種陽離子乳化善路面的防水性能,并且使得粘結(jié)劑氧化引起的老化瀝青,有ASTM D- 2397 制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格可以參考。敏感性減少。霧狀封層的乳化劑必須要從路面上的孔另一方面,由于路面孔隙上水分的慕發(fā)和吸收造成了隙滲人,使得整個(gè)路面表層得以覆蓋。結(jié)果表明,在這水分流失,使得陰離子乳化液不能在集料的表面直接種情況下水中稀釋后的緩凝乳化劑是一種合適的霧狀相互作用并分解,因此通常情況下霧封層乳化液不能封層材料。若乳化液太厚的話,可能無法完全滲人到是陰離子。表面孔隙之中,而且在乳化劑破壞之后,會(huì)使路面上留3.1 聚合物改性瀝青表面封層有大量的瀝青,從而導(dǎo)致路面濕滑。(1)一種陽離子改性乳化液,它包含再生劑、專有霧狀封層乳液使路的表面變濕,然后分解,進(jìn)而在瀝青和優(yōu)質(zhì)聚合物。路面上形成一-層新的瀝青薄膜。乳化液分解的速率主(2)精心配制的陽離子乳化劑在使用之后可迅速要依賴于氣候條件,如風(fēng)、雨和溫度的影響。分解，這樣可使再生過程后的交通延誤時(shí)間最短。(3)滲人、封閉、再生和美化瀝青路面。2再生劑的功能(4)適用于常溫下，從7.2~48.9 C. .(5)通過保在代質(zhì)的夷面售料顆粒來防止進(jìn)--步由于再生性的乳化劑含有油脂，可降低現(xiàn)有瀝青的路中國(guó)煤化工的粘度,因此需要提高粘結(jié)劑的彈性來增強(qiáng)瀝青的粘TYHCNMHG年且根據(jù)地表狀況一收稿日期:2009-05-08248中外公路.第30卷般用量為0. 36~0.5 kg/m2。4.2路表準(zhǔn)備3.2 煤焦油瀝青封層.應(yīng)用霧封層之前,路面面層必須清潔干燥。清潔(1)瀝青材料的組成應(yīng)包括高溫下提取的煤焦油路面時(shí)可采用路面清掃機(jī)、電動(dòng)掃帚或用水泵機(jī)組沖(符合ASTMD490標(biāo)準(zhǔn)12級(jí)的煤焦油瀝青)。洗,以清除灰塵、污垢和雜物。如果需要沖洗,為了保(2)煤焦油再生劑在目前已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)機(jī)場(chǎng)路證路面充分干燥,沖洗工作必須在應(yīng)用霧封層的24 h面,效果令人滿意。之前完成。(3)煤焦油瀝青封層是在15.5~48.9 C下受壓4.3材料準(zhǔn)備分解而應(yīng)用的。瀝青乳液(原乳液)含有高達(dá)43%的水,但是還必(4)典型酒布率為0.23~0.36 kg/m2。須進(jìn)行稀釋,一般情況下,在使用前需要稀釋到含水(5)停止開放交通時(shí)間一般為24 h,這取決于周50%。這種附加稀釋減小了粘性,并允許使用少量殘圍溫度。余粘結(jié)劑加以適當(dāng)?shù)目刂?。稀釋水必須可飲用并且沒(6)在封層成為不可分割的一部分瀝青路面之有檢測(cè)到固體或不兼容的可溶性鹽(硬水)。后,它不僅僅只是表面涂層,并且路面的摩擦特性不會(huì)通過把少量乳液混合在-一個(gè)罐子里(大約1 L),受到任何的影響。.這樣可用乳液來檢測(cè)水的相容性。用攪拌器攪拌2~(7)這種封層的目的是提供阻燃的表面和使瀝青3min后,通過一個(gè)預(yù)濕的150μm的篩子倒出剩余的粘結(jié)層恢復(fù)再生功效。混合物。如果有超過1%重量的物質(zhì)仍殘留在篩子3.3巖 瀝青封層粘結(jié)劑上,那么這種水不相容,結(jié)果有可能堵住噴嘴。(1)巖瀝青是一種天然的、未經(jīng)提煉的瀝青礦石，允許有0.5%~1.0%相容性乳化劑溶液用于非產(chǎn)于美國(guó)的猶他州。其含有豐富的樹脂,可以填補(bǔ)首相容性水。乳化劑溶液應(yīng)該被加到水箱中,而且在將先開始氧化的路面。其加到乳液中之前,會(huì)在泵中流通10~15 min.如果(2)巖瀝青含有45%的樹脂,是高性能的天然抗應(yīng)用了水處理,則要重新作相容性檢測(cè)。氧化劑、極性化合物.抗剝離化學(xué)物質(zhì),它對(duì)所有的集如果打算用乳液,則應(yīng)在使用前24 h內(nèi)對(duì)乳液進(jìn).料都有很好的粘合性和吸附性.行稀釋,這是為了避免已稀釋乳液的沉淀。水始終是(3) GSB是一種非常好的粘合劑,據(jù)陸軍工程兵.被添加到乳液中的，而不是通過其他方式。為保持一團(tuán)的研究表明,在保持路面連接方面,它比最優(yōu)良的浸致性,乳液要在離心器或其他合適的泵中流通。透油再生劑4倍的功效還要好。4.4使用 和噴酒(4)GSB可以使固體瀝青路面的使用壽命加倍。使用乳化液時(shí)會(huì)用到調(diào)校適當(dāng)?shù)膰姙⒖ㄜ?。在一在適當(dāng)?shù)臈l件下,GSB可以有效地用于任何類型的瀝些情況下,如果乳液被改性,可能需要-一種特殊的噴酒青路面上。(5)應(yīng)用GSB時(shí)使用一種標(biāo)準(zhǔn)瀝青噴灑率,在.器。推薦使用4~5 mm開口的噴嘴。乳化液可被加熱到最高50 C,盡管一般情況下,乳化液是在環(huán)境溫0. 45~0. 68 kg/m2之間。度下噴灑的。乳液噴灑的速度取決于表層的狀況(表(6)乳化液被加熱到大約71 C,有0.27~0.811),稀釋乳液(1: 1)的典型用量為0.15~1.0 L/m',kg的黑砂分散到每平方米GSB液體中。具體取決于表層狀況。1: 1乳液是一種隨后被等量(7)GSB可應(yīng)用于干燥路面。其他商業(yè)乳化劑有Reclamite(乳化油)和Topien的水所稀釋的原始乳液。C(瀝青、油和添加劑)。表1瀝青改性乳液建議使用 比例最初乳化液密級(jí)配表面開級(jí)配表面稀釋率4典型的霧封層結(jié)構(gòu)/%/(L. m~')/(L. m~*)中國(guó)煤化工50.4~1.04.1氣候條件HYHCNMHG溫暖.干燥的天氣促進(jìn)低粘性乳化液快速分解,這理想情況下，兩邊方向上應(yīng)各噴灑-半所用的乳.將使得路面面層形成瀝青薄膜,大氣溫度應(yīng)高于10液,這樣可以防止只噴到- -邊的石頭(這一點(diǎn)在碎石封C,并且路面溫度應(yīng)高于15 C.層和粗糙路面尤為重要)，只噴到- -邊的石頭會(huì)導(dǎo)致路.2010年第1期張銘銘,等:霧封層瀝青材料和添加劑的分析與評(píng)價(jià)249面光滑并且沒有足夠的粘合劑去完全加強(qiáng)路面或固定后,要定期對(duì)路面進(jìn)行檢查。石頭。5.1.4集料的保持能力溫度一般取決于乳液的類型。大多數(shù)情況下,乳集料的損失量是評(píng)估霧封層性能在碎石封層上應(yīng)液應(yīng)在相對(duì)干熱的條件下使用。用的一種標(biāo)準(zhǔn)。一種簡(jiǎn)單方便的檢測(cè)集料保持能力的4.5 估算用量方法是目測(cè)檢查。另外,一種更加準(zhǔn)確的代表方法是為了估算用量,把在1L罐中裝的稀釋乳液(通常照片檔案的引人。矩形(30. 48 cmX22.86 cm) 被畫用1: 1的稀釋率)平均地倒到1 m2的面積上,這代表在路面的受約束面和處理面上。然后特寫的照片檔案了1L/m2的稀釋用量。如果2~3 min之后乳液沒有將會(huì)有周期地檢查隨時(shí)間推移而剝落的個(gè)別骨料。被吸收,則應(yīng)減少應(yīng)用量,重復(fù)操作，直到發(fā)現(xiàn)近似的5.2試驗(yàn)室評(píng)估方法應(yīng)用量。如果在首次測(cè)試之后,面層能吸收更多的乳除了現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試評(píng)估,有條件的試驗(yàn)室檢測(cè)也需液,則應(yīng)提高應(yīng)用率,并需要在新的1 m2的面積上進(jìn)要。此外,由于霧封層有效而造成礦料或者瀝青粘結(jié)行測(cè)試。劑的任何改變都應(yīng)該鑒定。測(cè)試混合物粘結(jié)劑性能的方法有以下幾種。5評(píng)估方法(1)彈性模量.間接拉伸試驗(yàn)測(cè)試瀝青混合料的彈性模量,瀝青混合料既可以應(yīng)用于試驗(yàn)室配合比中，5.1路面評(píng)估也可以用于現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料回收礦料中?；旌狭系哪Ｔ趹?yīng)用霧封層之后,應(yīng)當(dāng)評(píng)估面層狀況和路面性量是否符合規(guī)范要求(ASTMD4123一82),是衡量再能，目的是確保所用的霧封層的再生功效。生性能改善的標(biāo)準(zhǔn)。由于試驗(yàn)室樣本經(jīng)過了老化,老5.1.1抗滑力化率可用老化后的彈性模量除以老化前的彈性模量來抗滑力是防止輪胎在路面面層上旋轉(zhuǎn)打滑時(shí)的一計(jì)算。種摩阻力?？够κ且粋€(gè)非常重要的面層評(píng)估參數(shù)。(2) Vialet 測(cè)試。Vialet 是測(cè)試碎石封層集料保因?yàn)?1)抗滑力不足會(huì)導(dǎo)致剎車事故;2)對(duì)用戶來留率的指標(biāo)。一般情況，松散熱拌的混合料被鋪在說,大多數(shù)路面需要非常安全;3)抗滑力測(cè)量可被用17.78 cmX17.78 cm的鋼板上,給它加上0. 635 cm于評(píng)估不同類型的材料和建筑。的邊緣來防止粘合劑的流失。然后試樣在一個(gè)便攜式抗滑力-般隨時(shí)間會(huì)改變,在路面建造好的最初的橡膠滾簡(jiǎn)中滾動(dòng)，在室溫為24心的條件下放置。然兩年之內(nèi),隨著瀝青被交通磨損,抗滑力會(huì)增加,接下后使用霧封層乳液,并且在60 C的條件下養(yǎng)護(hù)24 h.來當(dāng)集料被磨得更光滑的時(shí)候，面層抗滑力會(huì)降低。在檢測(cè)前,試樣提前2 h放置在測(cè)試溫度中養(yǎng)護(hù)。把而且,抗滑力一般在秋冬季較高,在春夏季較低。這種.-個(gè)直徑為5.08cm的鋼球從45.72cm高處向試樣季節(jié)性變化非常明顯,如果不作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償,抗滑力數(shù)丟擲。 計(jì)算經(jīng)沖擊后的剩余材料的百分率。據(jù)就會(huì)明顯偏離。(3)提取/回收。為了檢測(cè)混合料中瀝青的性能，5.1.2 裂縫瀝青從整個(gè)混合料中提取或者回收。典型的提取方法路面裂縫通常是一種由于地基承載力不夠或?yàn)r青依據(jù)一種ASTMD2172的標(biāo)準(zhǔn)程序,瀝青粘結(jié)劑通路面變脆而引起的龜裂。由于裂縫可使面層的水進(jìn)入過用阿布森方法(ASTM D 1856)來回收。對(duì)于具體路基并且進(jìn)一步破壞路基的穩(wěn)定性,在實(shí)用中,封層應(yīng)的研究而言,連續(xù)的提取或回收被用于確定加入滲透盡快完成。當(dāng)裂縫發(fā)展到即將損壞路面外表的程度再生劑后,瀝青粘結(jié)劑軟化的程度。這種滲透現(xiàn)象的時(shí),應(yīng)當(dāng)盡快進(jìn)行修補(bǔ)。要定期觀測(cè)裂縫以保證在適出現(xiàn)被稱作是“黑色巖石模式”。當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行校正或預(yù)防性維修。(4)瀝青粘度。方便而適合的方法用來確定是否5.1.3 路面面層狀況再中國(guó)煤化工的效果,就是測(cè)量試路面上過剩的瀝青會(huì)導(dǎo)致路表面光滑,這將會(huì)導(dǎo)樣在|YHCNMHG型的粘度計(jì):毛細(xì)管致車輛難以控制,尤其在潮濕的天氣。另外,未經(jīng)合理和旋轉(zhuǎn)式的粘度計(jì)。一般來說,旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)應(yīng)用更養(yǎng)護(hù)的霧封層材料會(huì)形成一層柔軟的瀝青粘合劑薄加廣泛,由于它在大多數(shù)情況下都適用,也適合于非牛膜,這會(huì)導(dǎo)致路面變形(例如車轍)。在做表面處理之頓體材料。大多數(shù)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)有兩種類型:兩個(gè)同中.250中外公路第30卷心的圓筒繞中心軸線相向旋轉(zhuǎn),和大頂角接近為180°很小裂縫或沒有開裂的跡象。的圓錐相一致,而它的底盤是以頂點(diǎn)確定的圓錐的底6.3再生劑在瀝青路面和礦料上的應(yīng)用面。在這個(gè)系統(tǒng)中,很多變化都是可能的,但是所有流Anderson等人進(jìn)行了研究,來確定再生劑對(duì)回收體測(cè)試通過轉(zhuǎn)動(dòng)件剪切。然后給流體施加外加力,可的瀝青混合物和試驗(yàn)室緊密集料老化的效果,研究結(jié)用于計(jì)算流體粘度。論如下:(5)傅立葉變換紅外光譜(FT- IR)。FT-IR可.(1)研究中,4種物質(zhì)(稀釋油flux oil, Reclam-以被應(yīng)用于研究瀝青的特性。由于分子中共價(jià)鍵的存ite, 芳香烴Dutrex和除塵油dust oil)被選為再生物在,使得可以吸收紅外線,因此這個(gè)分析結(jié)果就可以用質(zhì),被用于回收的瀝青混合物中,以研究再生瀝青粘結(jié)來辨識(shí)瀝青中的現(xiàn)存官能團(tuán)。每個(gè)官能團(tuán)都能使不同劑的原始屬性。結(jié)果表明,芳香烴和除塵油在軟化老強(qiáng)度和頻率的光被吸收。FT-IR被應(yīng)用于分析瀝青化瀝青時(shí)效果很好, Reclamite沒有前兩者效果好,稀.粘結(jié)劑中的官能團(tuán)和瀝青中氧化的程度。釋油效果相對(duì)較差,因?yàn)樗母咝阅苓€要再生粘結(jié)劑的原始屬性。6霧封層/再生劑的性能(2)由于軟化劑的作用,回收混合物的馬歇爾穩(wěn)定性減小。霧封層/再生劑被應(yīng)用于路面工程中,主要用于面(3)回收混合料的彈性模量也減小到了新建成路層的處理和老化瀝青粘結(jié)劑的補(bǔ)充。面材料的數(shù)值。6.1霧封層在碎石封層上的應(yīng)用.(4)試驗(yàn)觀測(cè)到了老化引起的混合料剛度變化,Estakhri和Agarwal研究了霧封層在碎石封層上這和粘結(jié)劑硬化有關(guān)。重度老化的混合料是由粘結(jié)劑的有效性。得到的結(jié)論是:氧化而引起的粘結(jié)劑硬化所導(dǎo)致的。然而,Reclamite1)通過對(duì)4條經(jīng)霧封層處理過的碎石封層試驗(yàn)混合料的硬化比其他混合料嚴(yán)重,而它的粘結(jié)劑硬化路2年的觀察,發(fā)現(xiàn)每條試驗(yàn)路,經(jīng)處理后的面層集料要比其他混合料的粘結(jié)劑硬化輕微。保持率改善了相應(yīng)的控制面層;2)大部分處理層和控Estakhri和Agarwal研究認(rèn)為:制層的石料剝落發(fā)生在第1年。然后會(huì)在第2年穩(wěn)(1)由于瀝青混合料具有高的空隙率(10%~定。”因此,霧封層應(yīng)用于碎石封層應(yīng)該在第1年的冬12%),添加再生劑后混合料的剛度可以明顯減小。天施工;3)霧封層的應(yīng)用可以有效地減少石料剝離(2)在試驗(yàn)室用3種不同瀝青和3種不同的再生率,不過要在前1年的冬天應(yīng)用于碎石封層。劑制備密實(shí)混合料來評(píng)估。結(jié)果表明瀝青化合物的來6.2霧封層在瀝青路面和礦料中的應(yīng)用源和再生劑的類型會(huì)影響到再生層的有效性。Estakhri和Agarwal還研究了在常規(guī)瀝青路面和(3)從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可知,當(dāng)使用再生層時(shí),可控制抗試驗(yàn)室緊密礦料應(yīng)用霧封層的效果。得到以下結(jié)論:滑力。在使用再生層45 min~1 h之后,鋪上砂子并1)對(duì)試驗(yàn)室做的瀝青樣本進(jìn)行霧封層處理,并在60使其輕輕碾過。在2h之后進(jìn)行表面清掃。在這個(gè)過C的溫度下進(jìn)行6個(gè)星期的老化,以確定在封層路面程中,路面的抗滑力會(huì)在24h之內(nèi)再生到起初時(shí)的抗時(shí)霧封層減小混合物的硬化率的有效性。應(yīng)用彈性?；ΑＡ繙y(cè)試來確定混合物的剛度。在老化之后,所有樣本(4)建議再生層適用于空隙率大于7%或8%的的剛度都增加了,用霧封層處理過的樣品并沒有很大路面上。高空隙率路面使用再生層可減少混合料的的提高;2)霧封層處理過的路面被監(jiān)測(cè)了2年,對(duì)于剛度。處理過的面層和控制面層沒有可見的差別;3)在霧封層作用的監(jiān)測(cè)研究中得到的數(shù)據(jù)非常有限，說明了以一編 譯自:Nikornpon Prapaitrakul, Tom Freeman,0.226L/m2的比率應(yīng)用的霧封層無法減小老化率。中國(guó)煤化Iyze Existing Fog然而,它可有效地改良特殊路面問題如脫落松散;4)YHC N M H Giterature Review.未處理和處理部分的抗滑力在5年中沒有明顯差異;Technical Report No. FHWA/TX - 06/0- 50915)未處理的部分有明顯的裂縫而處理過的部分只有一1,2005.