霧封層瀝青材料和添加劑的分析與評價(jià)

第30卷第1期中外公路2010年2月247文章編號:1671- 2579(2010)01 -0247-04霧封層瀝青材料和添加劑的分析與評價(jià)張銘銘'，張潔”，郝培文',王攀’編譯(1.長(cháng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安710064; 2. 中交第一公路勘察設計研兗院有限公司)摘要:路面再生性的霧封層能減少和預防瀝青路面的老化.從而可以減少路面的開(kāi)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(shuō).滲透性的降低,可以改善路面的防水性能,并且使得粘結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。霧封層被定結性。 此外，因為瀝青氧化的速率很大程度上依賴(lài)于義為“輕制瀝青或乳化瀝青,主要用于現有的瀝青路面.空隙率的大小，所以這種再生性的油脂可以通過(guò)滲透上翠面,以減少表面松散,當其干燥后以減輕路表面的的方式填補路面上的孔隙,進(jìn)一步減少粘結劑氧化。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(chē)輛麅損。瀝青研究所還得出結論，小裂縫可以通過(guò)霧封層進(jìn)行修復。募封層乳液可以提供多種功能來(lái)改善路面性能。有些乳液的作用是單- - 的(對路面封層,滲人空隙,或1霧封層的 功能是再生粘結劑) ,但通常情況下現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(yáng)離子,這些陽(yáng)離子保護和再生的作用,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(guò)水分的流透性的作用。在某種程度上說(shuō),滲透性的降低,可以改失和化學(xué)反應分解,達到功效。關(guān)于這種陽(yáng)離子乳化善路面的防水性能,并且使得粘結劑氧化引起的老化瀝青,有ASTM D- 2397 制定的標準規格可以參考。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(huà),可能無(wú)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,從而導致路面濕滑。(1)一種陽(yáng)離子改性乳化液,它包含再生劑、專(zhuān)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(yáng)離子乳化劑在使用之后可迅速要依賴(lài)于氣候條件,如風(fēng)、雨和溫度的影響。分解，這樣可使再生過(guò)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(guò)保在代質(zhì)的夷面售料顆粒來(lái)防止進(jìn)--步由于再生性的乳化劑含有油脂，可降低現有瀝青的路中國煤化工的粘度,因此需要提高粘結劑的彈性來(lái)增強瀝青的粘TYHCNMHG年且根據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路表準備3.2 煤焦油瀝青封層.應用霧封層之前,路面面層必須清潔干燥。清潔(1)瀝青材料的組成應包括高溫下提取的煤焦油路面時(shí)可采用路面清掃機、電動(dòng)掃帚或用水泵機組沖(符合ASTMD490標準12級的煤焦油瀝青)。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)應用于多個(gè)機場(chǎng)路證路面充分干燥,沖洗工作必須在應用霧封層的24 h面,效果令人滿(mǎn)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材料準備分解而應用的。瀝青乳液(原乳液)含有高達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(kāi)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。余粘結劑加以適當的控制。稀釋水必須可飲用并且沒(méi)(6)在封層成為不可分割的一部分瀝青路面之有檢測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(guò)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(lái)檢測水的相容性。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(guò)一個(gè)預濕的150μm的篩子倒出剩余的粘結層恢復再生功效?；旌衔?。如果有超過(guò)1%重量的物質(zhì)仍殘留在篩子3.3巖 瀝青封層粘結劑上,那么這種水不相容,結果有可能堵住噴嘴。(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)于美國的猶他州。其含有豐富的樹(shù)脂,可以填補首相容性水。乳化劑溶液應該被加到水箱中,而且在將先開(kāi)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(shù)脂,是高性能的天然抗應用了水處理,則要重新作相容性檢測。氧化劑、極性化合物.抗剝離化學(xué)物質(zhì),它對所有的集如果打算用乳液,則應在使用前24 h內對乳液進(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,據陸軍工程兵.被添加到乳液中的，而不是通過(guò)其他方式。為保持一團的研究表明,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 )用到調校適當的噴灑卡車(chē)。在一在適當的條件下,GSB可以有效地用于任何類(lèi)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)應用GSB時(shí)使用一種標準瀝青噴灑率,在.器。推薦使用4~5 mm開(kāi)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配表面開(kāi)級配表面稀釋率4典型的霧封層結構/%/(L. m~')/(L. m~*)中國煤化工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,并且路面溫度應高于15 C.層和粗糙路面尤為重要)，只噴到- -邊的石頭會(huì )導致路.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價(jià)249面光滑并且沒(méi)有足夠的粘合劑去完全加強路面或固定后,要定期對路面進(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(lèi)型。大多數情況下,乳集料的損失量是評估霧封層性能在碎石封層上應液應在相對干熱的條件下使用。用的一種標準。一種簡(jiǎn)單方便的檢測集料保持能力的4.5 估算用量方法是目測檢查。另外,一種更加準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(huà)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(xiě)的照片檔案了1L/m2的稀釋用量。如果2~3 min之后乳液沒(méi)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,則應減少應用量,重復操作，直到發(fā)現近似的5.2試驗室評估方法應用量。如果在首次測試之后,面層能吸收更多的乳除了現場(chǎng)的測試評估,有條件的試驗室檢測也需液,則應提高應用率,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行測試。劑的任何改變都應該鑒定。測試混合物粘結劑性能的方法有以下幾種。5評估方法(1)彈性模量.間接拉伸試驗測試瀝青混合料的彈性模量,瀝青混合料既可以應用于試驗室配合比中，5.1路面評估也可以用于現場(chǎng)瀝青混合料回收礦料中?；旌狭系哪Ｔ趹渺F封層之后,應當評估面層狀況和路面性量是否符合規范要求(ASTMD4123一82),是衡量再能，目的是確保所用的霧封層的再生功效。生性能改善的標準。由于試驗室樣本經(jīng)過(guò)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(lái)抗滑力是防止輪胎在路面面層上旋轉打滑時(shí)的一計算。種摩阻力?？够κ且粋€(gè)非常重要的面層評估參數。(2) Vialet 測試。Vialet 是測試碎石封層集料保因為:1)抗滑力不足會(huì )導致剎車(chē)事故;2)對用戶(hù)來(lái)留率的指標。一般情況，松散熱拌的混合料被鋪在說(shuō),大多數路面需要非常安全;3)抗滑力測量可被用17.78 cmX17.78 cm的鋼板上,給它加上0. 635 cm于評估不同類(lèi)型的材料和建筑。的邊緣來(lái)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,隨著(zhù)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的條件下養護24 h.來(lái)當集料被磨得更光滑的時(shí)候，面層抗滑力會(huì )降低。在檢測前,試樣提前2 h放置在測試溫度中養護。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高處向試樣季節性變化非常明顯,如果不作適當的補償,抗滑力數丟擲。 計算經(jīng)沖擊后的剩余材料的百分率。據就會(huì )明顯偏離。(3)提取/回收。為了檢測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瀝青依據一種ASTMD2172的標準程序,瀝青粘結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(guò)用阿布森方法(ASTM D 1856)來(lái)回收。對于具體路基并且進(jìn)一步破壞路基的穩定性,在實(shí)用中,封層應的研究而言,連續的提取或回收被用于確定加入滲透盡快完成。當裂縫發(fā)展到即將損壞路面外表的程度再生劑后,瀝青粘結劑軟化的程度。這種滲透現象的時(shí),應當盡快進(jìn)行修補。要定期觀(guān)測裂縫以保證在適出現被稱(chēng)作是“黑色巖石模式”。當的時(shí)候進(jìn)行校正或預防性維修。(4)瀝青粘度。方便而適合的方法用來(lái)確定是否5.1.3 路面面層狀況再中國煤化工的效果,就是測量試路面上過(guò)剩的瀝青會(huì )導致路表面光滑,這將會(huì )導樣在|YHCNMHG型的粘度計:毛細管致車(chē)輛難以控制,尤其在潮濕的天氣。另外,未經(jīng)合理和旋轉式的粘度計。一般來(lái)說(shuō),旋轉式粘度計應用更養護的霧封層材料會(huì )形成一層柔軟的瀝青粘合劑薄加廣泛,由于它在大多數情況下都適用,也適合于非牛膜,這會(huì )導致路面變形(例如車(chē)轍)。在做表面處理之頓體材料。大多數旋轉粘度計有兩種類(lèi)型:兩個(gè)同中.250中外公路第30卷心的圓筒繞中心軸線(xiàn)相向旋轉,和大頂角接近為180°很小裂縫或沒(méi)有開(kāi)裂的跡象。的圓錐相一致,而它的底盤(pán)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用面。在這個(gè)系統中,很多變化都是可能的,但是所有流Anderson等人進(jìn)行了研究,來(lái)確定再生劑對回收體測試通過(guò)轉動(dòng)件剪切。然后給流體施加外加力,可的瀝青混合物和試驗室緊密集料老化的效果,研究結用于計算流體粘度。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(xiàn),因此這個(gè)分析結果就可以用質(zhì),被用于回收的瀝青混合物中,以研究再生瀝青粘結來(lái)辨識瀝青中的現存官能團。每個(gè)官能團都能使不同劑的原始屬性。結果表明,芳香烴和除塵油在軟化老強度和頻率的光被吸收。FT-IR被應用于分析瀝青化瀝青時(shí)效果很好, Reclamite沒(méi)有前兩者效果好,稀.粘結劑中的官能團和瀝青中氧化的程度。釋油效果相對較差,因為它的高性能還要再生粘結劑的原始屬性。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定性減小。霧封層/再生劑被應用于路面工程中,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劑的補充。面材料的數值。6.1霧封層在碎石封層上的應用.(4)試驗觀(guān)測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劑硬化有關(guān)。重度老化的混合料是由粘結劑的有效性。得到的結論是:氧化而引起的粘結劑硬化所導致的。然而,Reclamite1)通過(guò)對4條經(jīng)霧封層處理過(guò)的碎石封層試驗混合料的硬化比其他混合料嚴重,而它的粘結劑硬化路2年的觀(guān)察,發(fā)現每條試驗路,經(jīng)處理后的面層集料要比其他混合料的粘結劑硬化輕微。保持率改善了相應的控制面層;2)大部分處理層和控Estakhri和Agarwal研究認為:制層的石料剝落發(fā)生在第1年。然后會(huì )在第2年穩(1)由于瀝青混合料具有高的空隙率(10%~定?！币虼?霧封層應用于碎石封層應該在第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)霧封層的應用可以有效地減少石料剝離(2)在試驗室用3種不同瀝青和3種不同的再生率,不過(guò)要在前1年的冬天應用于碎石封層。劑制備密實(shí)混合料來(lái)評估。結果表明瀝青化合物的來(lái)6.2霧封層在瀝青路面和礦料中的應用源和再生劑的類(lèi)型會(huì )影響到再生層的有效性。Estakhri和Agarwal還研究了在常規瀝青路面和(3)從現場(chǎng)試驗可知,當使用再生層時(shí),可控制抗試驗室緊密礦料應用霧封層的效果。得到以下結論:滑力。在使用再生層45 min~1 h之后,鋪上砂子并1)對試驗室做的瀝青樣本進(jìn)行霧封層處理,并在60使其輕輕碾過(guò)。在2h之后進(jìn)行表面清掃。在這個(gè)過(guò)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。應用彈性?；?。量測試來(lái)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(guò)的樣品并沒(méi)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(guò)的路面被監測了2年,對于剛度。處理過(guò)的面層和控制面層沒(méi)有可見(jiàn)的差別;3)在霧封層作用的監測研究中得到的數據非常有限，說(shuō)明了以一編 譯自:Nikornpon Prapaitrakul, Tom Freeman,0.226L/m2的比率應用的霧封層無(wú)法減小老化率。中國煤化Iyze Existing Fog然而,它可有效地改良特殊路面問(wèn)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(méi)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(guò)的部分只有一1,2005.