黄天勇黔东南公路建设养护有限公司摘 要：为了改善预防性养护磨耗层与原有道路的结合效果和使用寿命，采用黏性、弹性都很强的改性乳化沥青作为预防性养护材料，并对其进行了矿料级配试验研究。
主要结论：(1)掺加4.5%SBS改性剂和1.0%的增黏剂后，沥青软化点达到88℃、拉拔黏结强度1.3 MPa、延度58 cm，比常规的改性乳化沥青具有更好的性能表现；(2)对超黏型磨耗层进行冷拌冷铺施工工艺试验研究，结果表明：通车半年后，高黏高弹乳化沥青磨耗层与下承层结合牢固，未出现明显脱落、滑移等现象。
关键词：公路工程;高黏高弹乳化沥青;超黏磨耗层;作者简介：黄天勇（1990—）,男,本科,助理工程师,从事公路工程施工工作。
;0 引言受交通负荷和周围环境的影响，沥青路面路用性能不断降低，进而产生多种质量病害。
为了提高沥青路面的路用性能及使用年限，降低其养护频率，须采取预防性养护技术[1]。
但传统的预防性养护技术难以有效避免沥青道路表面的早期脱落、松散等病害，因此，加强对下承层、预防性养护磨耗层之间的黏结是确保预防性养护效果的关键[2]。
该文旨在制备高黏度、高弹性的改性乳化沥青，将其应用于沥青路面的预防性养护，并对其进行性能检验。
1 原材料1.1 沥青沥青选用70#A级道路石油沥青，通过质量检验，确认其达到施工设计要求；T161B是SBS的改良剂，采用阳离子缓裂型乳化剂、稳定剂、增黏剂等方法，研制出了具有较高黏性、高弹性的乳化沥青。
1.2 集料磨耗层集料需具有较高的硬度，良好的耐磨性、黏性。
为有效减少路面噪声及磨耗层厚度，矿料粒径最大不超过8 mm。
集料可分成3个等级，即0～3 mm的机制砂、3～5 mm的碎石、5～8 mm的碎石。
辉绿岩，玄武岩，闪长岩、花岗石的特性参见表1～2，确定采用辉绿岩作为试验集料。
1.3 填充料添加P.O32.5复配的硅酸盐水泥，可以提高混凝土的整体强度和结构稳定性，并能调节成型速度、成浆状态和可拌和时间[3]。
表1 不同粗集料的主要性能指标对比 下载原图表2 不同细集料的主要性能指标对比 下载原图2高黏高弹改性沥青性能分析高黏高弹改性沥青生产工艺：先将石油沥青加热到155℃，再掺加增黏剂、SBS改性剂等辅助材料，进行1.5 h的拌和后再加热到175℃，进行70 min的快速胶体研磨后加入稳定剂，搅拌60 min；继续加热到180℃，进行高速胶体研磨70 min，最后进行搅拌，待其发育熟化60 min后得到高黏性、高弹性SBS改性沥青，外加剂用量分别为4.5%SBS+l.0%增黏剂、2.5%SBS、3.5%SBS、4.5%SBS、3.5%SBS、0.5%增黏剂。
不同外加剂用量对应的改性沥青性能参数如图1～3所示。
从图1～3可以看出：(1)沥青中加入SBS改性剂及增黏剂后，其软化温度明显升高，加入4.5%SBS改性剂+1.0%的增黏剂后，其软化温度提升至89℃。
随着SBS改性剂和增黏剂用量的增加，其软化温度逐渐升高；(2)增黏剂在改善沥青绝对黏度方面效果显著，加入4.5%SBS+1.0%的增黏剂后，其绝对黏度在60℃时可达260 000 Pa·S，此时为满足施工和易性要求，需要更高的温度条件，故工程实践中多将增黏剂的用量控制在0.5%～1.0%;(3)采用弹性恢复率指标来反映沥青的抗反射裂缝、耐老化性能。
在加入4.5%SBS改性剂、1.0%的增黏剂后，沥青弹性恢复率最高，可达98.0%。
图1 高黏及高弹沥青的改性软化点 下载原图图2 高黏及高弹沥青的改性动力黏度 下载原图图3 高黏及高弹改性沥青的弹性恢复性能 下载原图将该乳化剂溶解于50～60℃的水中，加入盐酸等辅助添加剂，溶液p H值控制在2～3，再将SBS改性沥青加热至160℃，得到高黏度、高弹性的SBS改性乳化沥青，其蒸发残留物三项主要性能指标测试结果显示：(1)随着SBS改性剂、增黏剂用量的增加，残留物针入度降低，软化温度上升，延度增加；(2)与乳化前的高黏高弹沥青相比，乳化后的主要性能参数变化规律大体相同，其性能具有较好的稳定性。
采用常规的微表层养护法进行路面养护，容易造成路面脱落、麻面等病害。
对于层间胶合强度不够导致的脱落病害，处治关键在于增强预防性养护磨耗层、下承层之间的黏结力[4,5]。
下承层为沥青混凝土路面，采用高黏、高弹性的改性乳化沥青进行层间拉拔实验，试验结果见图4。
据图吐可知，高黏高弹性改性乳化沥青具有良好的层间结合性能，而随着增黏剂、SBS用量的增加，层间拉拔强度及抗拉拔性能逐渐提高。
在工程实践中，高黏高弹性乳化沥青可以在沥青混合料空隙中形成封闭层，这样可以防止水分的渗透，破坏胶层之间的结合。
图4 高黏及高弹性沥青的改性拉拔强度 下载原图3 高黏高弹改性沥青配合比设计比较分析目前实行的《公路沥青路面施工技术规范》中的稀浆封层、微表处混合料矿料级配，按照密度级配原则实现矿料级配降噪，设计“石—石”的嵌挤形式[6]。
与常规统微表矿料级配比较，在超黏型磨耗层矿料级配中，颗粒直径为4.75 mm的粗集料可以适当降低，而颗粒直径为2.36～4.75 mm的碎石用量则相应增加，可改善道路表层结构，同时提高道路表层平整度，确保超黏磨耗层的整体结构厚度及防滑性能，减少粗集料的表面突起物，使路面结构更加均匀密实，有效减少道路噪声。
集料粒径最大不超过8 mm，较传统微表处的最大粒径9.5 mm更小，该方法可有效减少大颗粒的突出，能改善路面表面平整性及减少噪声等。
根据以上设计思路确定的混合料矿料级配如表3所示。
基于相关集料性能参数初步选取3组超黏磨耗层混合料试验配合比，具体配合比设计如表4所示。
4 试验结果分析按照初步选取的磨耗层混合料配合比进行试验分析，主要试验指标包括负荷轮黏砂、稠度、拌和时间、湿轮磨耗、黏聚力等，试验数据见表5。
由表5可知：(1) 3种不同的超黏型磨耗层混合料配比均能满足稀浆料的工艺要求；(2)超黏型耐磨层的拌和时间与微表处相近，稀浆封层拌和时间，需能确保施工的和易性；(3)采用第2组配合比时，磨耗层30 min、60 min的黏聚力最高；(4)超黏磨耗层在水中浸泡6 d后，其湿轮磨耗损失相较其他两种传统预防性养护方法更小，说明超黏磨耗层的抗水损能力优于两种传统预防性养护方法；(5)全部聚合物拌和车加载轮的黏砂测试结果达到了技术标准要求[7,8]。
表3 超黏磨耗层混合料矿料级配设计标准 下载原图表4 超黏磨耗层混合料配合比设计 下载原图表5 超黏型磨耗层的性能参数标准 下载原图5 高黏高弹磨耗层性能验证试验以某高速公路沥青混凝土路面和水泥混凝土桥面为试验路段，在4 h养护和通车6个月后，进行了路面平整度和摩擦系数的测试，并对车辙、构造深度等路用性功能指标进行现场试验测试，具体结果如表6所示。
表6 沥青试验路面超黏性磨耗层的质量测试结果 下载原图根据表6可知：路面构造深度从0.63 mm增加至1.13 mm，表明长期车辆载荷作用下，超黏磨耗层表面的细小颗粒松散脱落，路面构造深度增加。
而超黏型耐磨层混合料的各项性能指标达到了技术要求，适合在不同级别道路上进行预防性养护。
6 结论综上所述，掺加4.5%SBS+1.0%增黏剂制成的SBS改性乳化沥青蒸发残留物软化点可达88℃，拉拔黏结强度达到1.3 MPa，混合料高温性能明显增强，磨耗层与下承层之间的黏结力更大[9,10]。
根据试验结果可知，选取的超黏磨耗层混合料矿料级配设计合理，沥青路面试验路段、水泥混凝土路面试验路段在运营半年内，其平整度、抗滑性能和高温性能均有明显改善；超黏型磨耗层拌和时间、稠度、黏聚力、湿轮磨耗等指标符合预防性养护的要求。
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