乳化沥青的生产与应用

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1、乳化沥青的生产与应用肃州公路管理段 闫兴云,赵莉娜摘要: 为适应新形势下公路养护工作的发展趋势，增强“四新”技术应用水平和能力，大力推广实施预防性养护，全面提高公路养护精细化操作程度，我段于2011年积极投入研究改性乳化沥青应用技术，以不掺加改性剂、内掺胶乳和外掺胶乳的方法生产乳化沥青并分别试铺了试验段，均取得了良好的效果。关键词:乳化沥青 生产 检测 应用我段管养的国道312线、省道214线出现不同程度的纵横向裂缝及龟网裂，全面挖除修补将耗费大量的人力、物力，为改善路面状况，试验段试铺成功后，我段在全线大面积推广使用乳化沥青薄层封面，实施了预防性养护。预防性养护就是在道路没有发生结构性破坏以

2、前，为了更好的保持道路的良好运营状态，延缓道路未来的破坏，获取道路寿命周期内的最大效益，在不增加结构承载能力的前提下，针对道路出现或可能出现的病害，在适当的时机，积极采取路基维护、路面维修、桥涵维修加固、附属设施维护等相应的综合技术措施，用以改善道路系统的总体功能状况，提升道路服务水平预防性养护除路面以外，还考虑与路面使用质量和使用寿命相关的其他部分如路基、桥涵等，并强调防治结合。目前，我段采取的预防性养护措施主要内容为乳化沥青碎石封层，一、乳化沥青概述（一）乳化沥青的概念乳化沥青是将热熔的石油沥青，经过机械作用，以细小的微粒分散到含有乳化剂、稳定剂的水溶液中形成的水包油乳状液。其生产特点是在

3、乳化剂的作用下通过机械力将沥青破碎成微小的颗粒,并均匀的分散在水中,形成稳定的乳状液, 即乳化沥青。乳化沥青为褐色、乳化状溶液，密度为1.0-1.04g/cm3。（二）乳化剂的分类乳化剂是乳化沥青生产的关键原材料。乳化剂一般占乳液总量的0.32.0。虽然乳化剂量并不多，但它所起的作用却是十分重要的。沥青与水是互不相溶的两种物质，是不能形成相对稳定的平衡体系的。如果没有乳化剂就不能生产乳化沥青。乳化剂可分为阴离子乳化剂、阳离子乳化剂、非离子乳化剂、两性离子乳化剂四类。1.阴离子乳化剂：阴离子乳化沥青适用于中性石料如砂岩、花岗岩、石英石等，与酸性的粘附性差，所以不适合于高等级公路使用，仅适用于普通

4、道路使用。2.阳离子乳化剂：阳离子乳化沥青有较强的稳定性，能较好的包裹各类石料，粘附性好。3.非离子乳化剂：非离子乳化剂常与其它类型的乳化剂复合使用，用于调整离子乳化剂的乳化性能。一般不用于铺筑公路。4.两性离子乳化剂：耐硬水、钙分散能力较强，与其他各类型的乳化剂有良好的配伍性，但价格较高。（三）乳化沥青的优点和经济性1.节能性 乳化沥青仅仅依靠增加轻制油溶剂来减少沥青的粘度标准，沥青就能够被浇灌和洒布，并且使用后的轻制油能够挥发进入大气中。 使用乳化沥青比使用热沥青也节省大量的能源。2.多用途性 乳化沥青有十分广泛的用途，它可以直接喷洒，作为黏层油、透层油、雾封层使用，可以喷洒后作为碎石封层

5、、沥青表处、贯入式路面等的结合材料；可以与石料搅拌和成乳化沥青混合料，包括微表处、稀浆封层、冷拌混合料等不同的形式。乳化沥青在建筑、农业、林业、防沙治沙方面也得到了应用。 3.使用方便 乳液可用专业化设备撒布，如撒布机。而小面积乳液应用可直接采用手工浇灌和手工撒布。4.节省材料乳化沥青相当于用水将沥青稀释了，因此施工时可以更加准确的控制沥青用量。路面结构形式热沥青用量乳化沥青节约成本%用量折合沥青用量简易封层（1cm）1.01.2kg/1.21.4kg/0.720.84kg/30表面处治（拌和2cm）3.04.5%4.07.0%2.44.2%12多层表处（层铺3cm）4.04.6kg/4.85

6、.4kg/2.883.24kg/28贯入式（4cm）4.45.1kg/6.06.8kg/2.44.08kg/11沥青碎石2.54.5%3.56%2.13.6%20中粒式混凝土4.05.5%6.08.0%3.64.8%12细粒式混凝土4.56.5%6.59.5%3.95.7%13黏、透层油0.81.2kg/0.81.2kg/0.480.72kg/40表1.各种路面结构沥青用量对比表由此可见，用乳化沥青筑养路一般可节省沥青10%20%。 5.延长施工季节 乳化沥青是水基物质，因此与石料拌和时可以使用潮湿的石料。乳化沥青黏度很低，在10度以下可以湿润并成膜。 延长施工季节的重要意义在于加速公路建设，

7、并有利于沥青路面的及时养护，制止病害的加剧和扩大。关于乳化沥青施工可延长施工的时间，随各地区气候条件而有不同，一般可延长施工时间一个月左右。 6.环保、安全 乳化沥青的生产过程都是在密封状态中进行，加热时间短，污染程度较轻。而且乳化沥青时水分挥发到空气中，避免了环境的污染。 此外，乳化沥青是在常温条件下进行施工的，避免了因热沥青而引起的烧伤、烫伤，也避免了摊铺高温混合料的沥青蒸汽的熏烤。 7.路用效果理想 乳化沥青与稀释沥青和热沥青相比，其性能的优越性主要表现在：与石料的粘结更加牢固，耐久性好。 A、与石料结合牢固石料在潮湿状态下均带有负电荷，而阳离子乳化沥青中的沥青微粒带有正电荷。当阳离子乳

8、化沥青与潮湿的矿料接触，由于异性相吸的作用，使得沥青微粒迅速、紧密的吸附在矿料表面，这化学种吸附受环境温度的影响不大。 B、耐久性好 乳化剂本身就是一种抗剥脱剂，可以增强沥青和石料之间的黏结。乳化剂还可以改善沥青的抗老化性能，从而对沥青路面的耐久性有帮助。二、乳化沥青的生产与检测（一）乳化沥青生产设备简介GYRY10F型乳化沥青生产设备是从河南高远公路养护设备有限公司引进的新一代沥青乳化设备，该设备生产的乳化沥青含量范围广，质量稳定，能够高效的满足各种施工工艺的要求。截止2012年底前，共生产乳化沥青269.74吨。 （二）乳化沥青生产流程乳化沥青主要由以下五种主要的材料组成：沥青、水、乳化剂

9、、酸和改性剂，为了储存稳定或者是为了满足其他的特殊用途，还会掺加少量的添加剂。生产透层油、粘层油时一般不加入改性剂。我段使用美国亚美公司生产的AM77型乳化剂。1.沥青的准备沥青是乳化沥青中的最主要组成部分，一般占到乳化沥青总质量的30%-65%。当乳化沥青喷洒或者拌和完成后，乳化沥青破乳，其中的水分蒸发后真正留在路面上的是沥青。因此，沥青的准备至关重要。 根据乳化沥青的用途，选择适宜的沥青品牌和标号后，沥青的准备过程主要就是将沥青加热并保持在适宜的温度的过程。 沥青温度为120-140。沥青准备过程中温度的控制十分重要，如果沥青温度过低，会造成沥青黏度大，流动困难，从而乳化困难；如果沥青温度

10、过高，一方面会造成沥青老化，同时也会使乳化沥青的出口温度过高，影响乳化剂的稳定性和乳化沥青的质量。 2.皂液的准备根据所需的乳化沥青的不同，选择适宜的乳化剂种类和剂量以及添加剂种类和剂量，配置乳化剂水溶液（皂液）。 根据乳化沥青设备和乳化剂种类的不同，乳化剂的水溶液（皂液）的制备过程也有差异。我段使用的间歇式的生产设备，是按照配方要求手工配置皂液，在乳化剂水溶液需要加酸调节PH值。 皂液在进入乳化设备前的温度一般控制在55-75之间。 3.沥青的乳化将合理配比的沥青和皂液一起放入乳化机，经过增压、剪切、研磨等机械作用，使沥青形成均匀、细小的颗粒，稳定而均匀的分散在皂液中，形成水包油的沥青乳状液

11、。4.乳化沥青的储存乳化沥青从乳化机中出来，经冷却后进入储罐。大型的储罐中应配置搅拌装置，定期进行搅拌，以减缓乳化沥青的离析。对于小规模的乳化沥青使用，为保证性能，我段均为当天生产当天使用。（三）改性乳化沥青生产工艺改性乳化沥青的生产工艺可以分为四类：1. 先乳化后改性制作出乳化沥青后掺加胶乳改性剂，即先乳化后改性；这种生产工序是将热沥青和乳化剂皂液一起通过胶体磨制成普通的乳化沥青，再通过机械搅拌将胶乳状的改性剂加入到乳化沥青中，制成改性的乳化沥青。该方法的优点是，乳化沥青设备使用较为方便；缺点是需用带搅拌棒的乳化沥青储存罐或带搅拌的乳化沥青洒布设备。生产工艺见下图。计量添加剂水乳化剂混合液沥

12、青计量胶体磨乳化沥青改性乳化沥青改性材料 2.边乳化边改性将胶乳改性剂掺配到乳化剂水溶液中，然后与沥青一起进入胶体磨制作出改性乳化沥青。将胶乳改性剂、乳化剂水溶液、沥青同时放入胶体磨制作改性乳化沥青（以上两种方法可以统称为边乳化边改性）；边改性边乳化其优点是与生产普通乳化沥青的工艺完全相同，不需要对生产设备做任何改动；缺点是用该方法生产改性乳化沥青时，沥青的计量受到一定限制，且要求改性剂胶乳能够耐受皂液的PH值。而将胶乳改性剂通过管道直接连接到胶体磨的方法可以克服上述缺点，但要求对普通乳化沥青设备进行必要的改进后方可用于改性乳化沥青的生产。计量添加剂水乳化剂混合改性材料沥青计量胶体磨改性乳化沥

13、青3.先改性后乳化将改性沥青进行乳化，制作出乳化改性沥青；该方法是先将沥青加入乳化剂进行乳化，再将改性沥青加热到一定温度，成为流淌状起进入胶体磨，制成乳化的改性沥青。该方法的优点是对乳化沥青设备没有特殊要求，缺点是需要专门的沥青罐对沥青进行改性或购进改性沥青。生产工艺见下图。添加剂水乳化剂沥青 改性材料乳化剂水溶液改性沥青计 量计 量胶体磨改性乳化沥青通过我段反复验证，生产改性乳化沥青使用中海90号A级沥青性能最为稳定。克拉玛依90号沥青沥青生产的改性乳化沥青破乳速度过快，影响路用性能。 外加剂掺加比例乳化剂为1.2%，若生产改性乳化沥青，胶乳加入量为3%，盐酸加至乳水PH值为2左右时为宜。（

14、四）乳化沥青试验检测1.沥青的检测 沥青的检测项目有针入度、软化点、延度、闪点、密度、粘附性、质量变化、残留针入度比等，根据总段实验室出具的检测结果，中海90号重交石油沥青各项性能均达到规范要求，符合A级沥青标准 主要指标为沥青针入度25,100g,5s为93mm；延度15,5cm/min100cm,软化点为49，闪点为287.9 。2.乳化沥青的检测 乳化沥青的检测项目有筛上残留物、恩格拉粘度、残留分含量、针入度、延度、常温储存稳定性等，我段生产的阳离子乳化沥青经总段实验室检测，残留分针入度达到86.7mm，延度为45cm,各项性能指标符合规范要求，稳定性良好。 我段对生产的每批次乳化沥青均

15、进行固含量检测，该设备生产的乳化沥青均能达到路用性能要求。用于透层油的乳化沥青固含量为30%左右，用于粘层油固含量为50%左右，用于碎石封层固含量为60-65%之间。3.PH值测试 测PH值时宜使用酸度仪，经对比，使用PH试纸误差较大。加盐酸可使乳化沥青性质稳定，酸性乳液也可与碱性石料更好的结合。4.现场检测 乳化沥青碎石封层每平方所用沥青及碎石可通过现场量测获得数据。乳化沥青洒布量可采用铺设报纸，通过称量洒布后报纸重量换算得出。石料用量则通过量测拉运来的石料重量和撒布面积得出。经我段反复测算，洒布车和人工配合良好的情况下，各材料用量均符合规范要求。 施工完毕后对平整度、接茬等指标进行测量，也

16、可在行车碾压后进行跟踪观察量测，并进行记录。三、乳化沥青在道路建设工程中的的具体应用1.新建道路：透层、粘层、封层2.道路养护：雾封层、稀浆封层、微表处、碎石封层、超薄磨耗层、修补坑槽3.路面再生：冷再生 我段乳化沥青应用主要以透层、粘层及碎石封层为主，明年我段计划探索应用稀浆封层、微表处等新技术。（一）我段改性乳化沥青封层施工要点1.运输：由于封层用乳化沥青油水比较大，为防止乳化沥青破乳离析造成喷洒困难或温度过高水分挥发，在运输过程中因将温度保持在60-80之间。2.施工：封层采用改性沥青表面处治，使用沥青撒布车喷洒乳化沥青，保证洒布量和洒布效果。在常温下撒布，封层乳化沥青用量：1 kg/m

17、21.2 kg/m2。撒布时稳定撒布车速度以保证喷洒量，喷油管与路面垂直并有适当高度，要求撒布均匀、不露白、不重不漏，且不得在表面形成堆积。封层撒布后，人工撒布规定规格为6 mm8 mm的石料，每平方用石料7kg-9kg，撒布均匀后迅速碾压。3.压实：碎石撒布后，用压路机碾压4-6遍，以保证石料和乳化改性沥青粘结嵌挤密实。碾压时注意不要在碾压面上调头、急刹车，避免破坏封层。 4.封闭交通：乳化沥青封层施工结束后，需封闭交通1-2小时，保证乳化沥青破乳，与石料充分粘结，确保封层质量。施工时需注意喷洒乳化沥青时，使用油毛毡对硬路肩、路缘石、护栏柱等设施进行遮挡，以防被沥青污染。沥青撒布前应对面层进

18、行认真处理，使用便携式吹风机彻底清除表面砂石及灰土，保持干净、干燥、无尘土，尤其要对裂缝处进行清洁；施工期间如遇下雨，应在面层充分干燥的条件下再进行撒布。若有宽度大于1cm的裂缝，应先提前处理，将乳化沥青灌入裂缝中，选用细集料(3mm5mm)灌缝后再进行封层。在撒布过程中，撒布车应保持匀速行驶，确保撒布均匀；沥青撒布车人工操作撒布时，为避免撒布重叠、不均匀，导致局部泛油或平整度较差，需用便携式吹风机吹匀后再撒布石料。乳化沥青撒布均匀后应及时撒布石料，以便沥青和集料能有效的黏结。撒布时要求拉料车辆倒向行使，撒布均匀、美观，如有漏撒或堆积，则及时处理。撒布沥青的长度应与撒布石屑的能力相匹配，避免沥

19、青洒布和石屑撒布的时间间隔太长。按照规范要求上封层应选用规格为S14（3 mm5 mm）的石料，经过我段现场多次试铺后决定采用规格为6 mm8 mm的石料，使用S14的石料会因石料粒径过小导致泛油严重，石料过大则会导致无法粘附。（二）乳化沥青碎石封层的优点乳化沥青碎石封层对龟裂、块状裂缝可起到良好的封缝隔水效果；传统的挖补方法在基层完好的情况下对面层进行修补每平方造价为90元左右，乳化沥青薄层封面每平方造价约为16元，此项措施与传统挖补的方法相比每平方节省养护资金超过五分之四；且薄层封面施工工艺简单，操作方便，可遏制病害发展趋势，延长公路使用寿命，减轻职工劳动强度，将大幅度提高辖养路段路况，提

20、升公路使用质量。 （三）乳化沥青的其他应用今年，我段在料场道路铺筑时采用上拌下贯面层，下贯使用60%左右的乳化沥青作为粘结沥青，节省沥青达40%左右，经济环保，且铺筑后效果良好。我段将于8月份使用乳化沥青铺筑纤维碎石封层试验段，进一步开发应用乳化沥青。 纤维碎石封层是指喷洒乳化沥青后撒布一层纤维（中间层），再立即撒布一层碎石集料，随即采用胶轮压路机进行初期碾压，最后通过自然行车作用压实形成的沥青路面表面磨耗层或应力吸收中间层。 纤维碎石封层技术是目前进行预防性养护比较先进的一种施工工艺，对延长路面使用周期和使用寿命可起到积极的作用，能够有效的抑制原路面龟网裂等病害，提高路面的抗滑性能，改善路面技术状况和行车安全性。 闫兴云，男，高级工程师，本科，酒金西路30号，,0937-赵莉娜，女，工程师，本科，酒金西路30号，,0937-,