道路用乳化沥青的应用、发展及评价技术

2019年6月石油沥青PETROLEUM ASPHALT第33卷第3期道路用乳化沥青的应用、发展及评价技术

林江涛，契亮，李永振，梁磅，魏慧

（山东省交通科学研究院道路结构与材料交通行业重点实验室，济南250031）

摘要：随着乳化沥青使用性能的提高以及绿色环保、低碳环保理念的践行，乳化沥青在道路工程领域的应用会越来越广泛；对目前乳化沥青应用现状、技术缺陷及发展方向进行了

论述。结合现行乳化沥青技术规范，对我国乳化沥青评价方法存在的问题进行了总结；同

时，对美国乳化沥青SPG、EPG评价体系的主要框架、评价指标及实施情况进行了对比。

关键词：道路工程乳化沥青应用发展评价技术性能分级

乳化沥青是通常由沥青、水、乳化剂、改性剂、稳定剂等组成的乳状液液体。乳化沥青有不同分类依据,根据乳化沥青的电离属性分为阳离子乳化沥青、阴离子乳化沥青及非离子乳化沥青；根据乳化沥青的破乳成型速度分为快裂型、中裂型、慢裂型；根据使用用途不同可分为喷洒用、拌和用。乳化沥青广泛应用于道路工程领域、建筑防水、材料表面防腐、土壤改良、沙漠固沙保土、铁路道床、水利工程。

20世纪初开始乳化沥青的研究，自商品化的乳化沥青生产以来，至今已有90多年的历史。乳化沥青前期主要以阴离子乳化沥青为主，由于电荷互斥等作用，乳化沥青作为胶结料粘附性较差；随着近代界面与胶体化学的进展，阳离子乳化沥青发展迅速。1925年，日本开始使用沥青乳化剂，1930年开始有商品提供市场。1951年法国开始研制阳离子乳化剂，1957年美国把阳离子乳化剂应用在道路施工上，并于1959年开始商业化。我国阳离子沥青乳化剂的研制和应用起步较晚，1977年研制成功，1978年由交通部组织成立了“阳离子乳化沥青及其路用性能研究”课题协作组，为发展我国阳离子乳化沥青做了大量工作。1981年列为交通部重点科研项目，1983年列为国家计委与经委的节能应用项目，1985年由交通部进行了技术鉴定，并决定“七五”期间在全国范围推广应用。随着乳化沥青新品种和制备工艺的开发和推广应用，乳化沥青对提高我国筑路技术水平、促进国民经济的发展起到了重要作用。

1乳化沥青在道路领域的应用

1.1应用前景

在道路工程中，乳化沥青被广泛应用于不同等级的路面，包括高速公路、一级公路及其他较低等级公路的养护项目及新建项目，例如乳化沥青可以用于界面处置作为粘层、透层、雾封层、含砂雾封层、稀浆封层、微表处、超表处及开普顿封层胶结料使用;可以用在冷拌和、冷补料、冷再生;还可以用于土壤稳定、透层、基层稳定、保护层、填坑、裂缝填补、粘层、贯入式、防尘剂等。

根据相关统计，我国等级以上公路通车里程2018年预计超过500"10"km,其中高速公路达到14X10"km,养护里程会越来越大。同时，伴随养护大中修、新建公路项目中冷再生沥青混合料的大量应用，乳化沥青的需求量会越来越大。另一方面，交通部明确要求在“十三五”交通基础建设期间要加大对农村公路的投入，伴随着路网的逐渐形成与完善、低等级道路的升级要求，农村公路路面结构中需要用到大量的乳化沥青作为胶结料，乳化沥青在道路工程中的应用范围会越来越大。表1为江苏省经济型农村路面结构、表2为乡村道路典型结构。

收稿日期：2018-11-09

作者简介：林江涛（1986—），男，山东日照人，工程师,硕士，研究方向为沥青与沥青混合料。

第3期林江涛等.道路用乳化沥青的应用、发展及评价技术15

表1江苏农村公路经济型路面结构

路面形式结构层次厚度/cm路面结构单价/（万元@km"）

传统结构水泥V+二灰碎石基层15+1821.70

水泥路水泥路+下封层+石灰土16+1+2021.52

沥青V沥青V+下封层+二灰碎石+石灰土3+1+15+1520.52

微表处微表处+沥青表处+二灰碎石1+3+1818.88

表2乡道沥青路面典型结构

结构类型I

结构层次沥青混凝土（4〜6cm）

水泥（二灰）稳定碎石（18〜30cm）

石灰土（20〜30cm）

土基

沥青混凝土（4〜6cm）

水泥（二灰）稳定集（18〜30cm）

级配碎石/砂砾/旧路冷再生（20〜30cm）

适用说明交通量需求较大的干燥路段交通量需求较大的潮湿路段结构类型

结构层次沥青混凝土4cm

水泥（二灰）稳定碎石/水泥土/二灰土（18〜30cm）

土基

纤维碎石封层/微表处（0.5〜1.5cm）

水泥（二灰）稳定碎石（18〜25cm）

级配碎石（18〜30cm）

土基

适用说明交通量中等路段交通量中等路段结构类型V

结构层次沥青表处（2.5-3cm）

下封层（0.5〜1cm）

级配碎石/水泥土/二灰（18〜30cm）土基

适用说明交通量小的路段

1.2乳化沥青的发展趋势

随着乳化沥青的发展，乳化改性沥青应用将日益广泛，提高乳化改性沥青性能、丰富乳化沥青种类使其满足不同使用需求是必然趋势。乳化沥青应用于局部病害处治，要求方便快捷、耐久、绿色环保；应用于预防性养护，要求具有封水、抗滑、低噪、保护原路面、耐久、功能复合化（融雪抗凝冰、尾气吸收等功能）、绿色环保等功能；用于再生利用，则趋向于高掺量、高性能、高价值以及绿色环保。同时，乳化沥青大规模应用于路面的层位会逐渐提高，层位提升对乳化沥青提出更高的要求。乳化沥青的应用效果与施工技术紧密相关，随着配方技术、乳化技术、胶体磨技术的不断发展，乳化沥青将更趋于专用化，这有利于发展施工工艺和路面质量的提高,表3为乳化沥青技术发展趋势简介。

表3乳化沥青主要发展趋势

影响因素技术简介存在缺陷发展趋势

乳化剂

沥青乳化剂吸附在沥青颗粒与水界面，显著

降低沥青与水界面的自由能，使其构成均匀而

稳定的乳浊液。发展初期以阴离子乳化沥青为

主，近20年，阳离子乳化沥青发展迅速。

更强的乳化能力，更好的施工和宜性，

更短的养护时间，对基础沥青性能影响

更小

高分子改性剂

沥青改性剂大体上可分为聚合沥青改性剂和

非聚合沥青改性剂两类。目前以热塑性丁苯橡

胶改性剂、橡胶沥青改性剂为主。

生产改性乳化

沥青一般需要先

改性、后乳化，

工艺复杂

通过应用SBR胶乳、SBS胶乳、水性

环氧、水性聚氨酯、氯丁胶乳、丁苯乳

液、EPA乳液等，提高乳化改性沥青性

能指标；SBS胶乳的开发具有重要意义；

乳化改性沥青设备

国产乳化改性沥青设备性能得到大幅提升

乳化能力配比精确、设备可靠，实现各种高粘改性沥青的乳化，提高固含量，缩短破乳养生时间；