浅谈乳化沥青在公路工程中的应用.docx

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浅谈乳化沥青在公路工程中的应用［摘要］公路是当前我国城市道路交通系统中的一种主要交通形式，其承载了我国人民日常出行和工作的大多数需求，因此公路路面的质量对于人们的出行安全及国家交通效率都具有不可替代的重要影响。乳化沥青是一种性能优异的沥青材料，将其应用于公路工程中，有助于提升公路工程的施工效率，延长公路的使用寿命。鉴于此，本文阐释乳化沥青材料的制备及相关要求，分析乳化沥青在公路小修保养预防性养护中的应用，并探讨相关注意事项，希望能够给相关操作人员带来一定的参考和帮助。近些年，我国公路建设的规模和数量不断扩大，里程位于世界前列，国家公路路网基本形成，同时公路建设也实现了建、养、管一体化发展，这意味着公路运行的安全性和稳定性受到了高度的重视和关注。但我国大部分公路的等级都相对较低，所以会受到交通荷载和自然环境等因素的干扰，表面会出现各种细小的裂缝，如果这些缝隙没有得到及时有效的处理，那么就有可能不断加深，最终破坏公路的路基结构，威胁到行车的安全，缩短公路的使用年限。1乳化沥青材料的制备及相关要求乳化沥青是以沥青和乳化剂作为主要原材料的液态沥青，其自身具有水包油或油包水的特点，涉及乳化剂、稳定剂水等不同的成分，在温度正常的情况下，乳化沥青的黏度较低，而且流动性较好，是较为理想的道路建筑施工材料。其中，沥青是乳化沥青最为核心的原材料，所以其自身的质量也直接影响甚至决定着乳化沥青的性能；稳定剂具有良好的储存稳定性，可以实现后续的有效凝固；而乳化剂决定了乳化沥青的效益。总的来说，乳化沥青在道路工程养护和升级中所发挥的作用是尤为突出的，相较于传统的沥青来讲，这一新型的建筑材料更加安全、节能环保，能够有效避免有毒有害物质和气体的排放［1］。1.1乳化沥青的改性原理及要求对于大部分公路而言，普通沥青材料的黏性、密闭性及强度等能够满足其使用要求，但是对于国内的公路而言，由于其在日常的使用过程中需要承担大量的车流量和部分重量较大的货车等交通载具的通行要求，因此公路沥青路面的表面强度、硬度及抗压能力等都需要达到更高的水平才能够确保交通安全。而正是在这种使用需求进一步提高的情况下，研究人员对普通沥青材料进行了乳化和改性研究，最终成功研制出乳化沥青材料并很好地为我国公路现代化建设提供了帮助［2］。其中，改性是制备乳化沥青材料的一个重要步骤和关键环节，它不是简单地改变沥青材料的性能，而是按照一定的设计比例向原材料中加入具有不同功能的高分子聚合物，这样便能够根据工程项目对材料的实际使用需求进行定向的改性与优化。大部分高分子聚合物在改性的过程中都以乳状液态的形式存在，并且其作用大多是作为基料和改性剂，然而在实际的制备过程中还需要通过掺入适量的分散稳定剂使制备所得的改性材料性能更加稳定，在此过程中加入的多种微量元素主要用于确保制备的改性材料能够适应大部分公路所处的高温高压等环境。 1.2改性沥青的乳化原理及制备要求由于在改性过程中所加入的高分子聚合物大多以聚集状存在于混合料中，而混合料中各成分的分布不均匀，将会造成材料综合性能和质量在一定的外部条件压力下发生不可控的变化，这对于保持现代化公路路面的平整性、稳定性以及保障其使用寿命等会产生不良的影响。因此，在改性沥青材料的乳化阶段，首先需要按照高分子聚合物的溶解要求，向混合材料中加入助溶剂来提高高分子聚合物的溶解度。同时，在高分子聚合物溶解的过程中，需要通过外部物理加压的方式使高分子聚合物的微粒变得更加细小、分散、均匀，最终依靠沥青材料自身的流动性和黏性固定在混合料中的相应位置，形成网状的组织结构。这种网状微粒结构的存在，能够大幅度提高改性沥青各方面性能的稳定性和整体的材料强度，并且在实际使用过程中易于成型和加工，对于高温和潮湿等不良使用环境的抵抗能力也会随之而得到一定程度的增强［3］。1.3乳化沥青材料的制备形成过程由于沥青材料自身的冷却凝固性等特点的影响，在制备乳化沥青材料的过程中，研究人员需要综合考虑混合料的物理性能和化学性能是否会随着加工工艺及掺入的其他材料种类不同而发生变化，这种微观性能的变化可能对公路路面质量和使用安全有一定的影响。通常在制备乳化沥青材料时，会同时进行改性和乳化两个关键环节，这样一方面能够大幅度压缩材料的制备所消耗的工期，另一方面也能够确保在某一个制备流程中出现瑕疵时可以在另一个制备流程中进行弥补，以此来减少制备过程中混合沥青料质量和性能等方面出现的损失。另外，为了保证制备获得的乳化沥青材料能够具有较高的综合性能和良好的目标性能，在选择原材料和进行掺入比例设计的过程中需要严格按照规范制备标准来完成。常用的乳化沥青制备原材料包括氯丁乳胶、丁苯与沥青乳胶等。2分析公路预防性养护的重要价值2.1公路预防性养护的主要目的公路预防性养护主要集中在公路路面病害发生的初期，通过预防性处理和修复来控制路面病害的进一步发展，延缓路面病害的进程。当下，公路路面的施工材料主要是沥青，针对沥青路面所采取的预防性养护措施，主要包括裂缝填充、热拌沥青混合料、乳化沥青封面等。根据相关调查可知，公路在经过3～4次的预防性养护之后，寿命会得到10年左右的延伸，后续的养护费用会大大降低，养护的流程也会有所简化。近年來，我国公路建设的确取得了较为明显的进步和成效，但设计标准与发达国家之间仍旧存在明显的差距，我国的公路设计标准大多是8～15年，而美国的公路设计标准是20年。另外，在道路施工的过程中，有相当一部分施工单位没有控制好施工的质量，沥青公路的级配、含油量无法满足操作的基本要求，导致路面的防水性有所不足。在公路运输的时候，车辆超载的现象时有发生，所以新建公路的路面病害现象就变得更加明显。据交通道路管理部门统计，国内五成以上的公路在使用2～3年后都会出现不同程度的裂缝，桥头跳车的问题也层出不穷。以上这些也足以说明，预防性养护的作用不容忽视。预防性养护针对的是出现轻微病害或者没有发生损害的公路，所以也主要集中在路面养护上。 2.2分析公路预防性养护和传统公路养护之间的区别传统的养护工作主要集中在已经出现明显病害或者已经丧失部分服务功能的公路上，采取的措施也具有明显的恢复性特点，较为常见的是通过加固地基来缓解路基的沉降现象。在这种作业条件下开展养护工作，会涉及两个重要的问题：第一，如果公路已经出现了较为严重的病害，那么其正常运行必然会受到明显的干扰，养护的成本也会有所增加；第二，如果在公路病害刚刚发展的时候采取养护措施，可以起到适当的延缓作用，延长公路的使用寿命，但对于那些已经出现并产生不良影响的问题只能采取修复措施，对于一些破坏较为严重的区域却无法进行修补，最终破坏公路的整体结构。预防性养护是一种新型的公路维修理念，主要用于公路良好运行期或者病害发展初期，目的在于控制病害的进一步发展，降低公路的养护成本。预防性养护具有主动性的特点，核心原则体现在防患于未然上，能够最大限度地缓解公路路况的恶化，具有明显的周期性和系统性特点。3乳化沥青在公路小修保养预防性养护中的应用3.1小型路面裂缝修补裂缝是沥青公路较为常见的病害，自身的形状也多种多样，包括横向、纵向、网状和其他不规则的裂缝。之所以会出现这一问题，主要的原因包括路面自身的老化，沥青抗压强度较低，实际荷载与设计荷载之间的落差过大，公路排水系统不够完善，等等。其中，公路排水系统的欠缺会使雨水渗透到地基工程中，造成路基的不均匀沉降，产生一定程度的塑性变形，破坏公路的结构。在裂缝修补的时候，施工人员应当按照裂缝的范围来选择不同的处理方法。对于5mm以内的裂缝，施工人员应当先清理裂缝，用5MPa的气压对着裂缝处，由一端缓慢吹到另外一端，清除裂缝中的杂物或者碎屑，然后使用扁嘴壶，从一端开始缓慢灌注乳化沥青，直到乳化沥青填满整个裂缝，然后再以细碎石和细沙进行填充，等到完全干涸之后再恢复公路的正常通行［4］。对于5mm以上的裂缝，施工人员应当先使用气泵把裂缝中的杂物吸出来，或使用扁铁片清除裂缝内规格较大的杂物，然后用5mm以下的碎石和沙石，分比例配制乳化沥青，将乳化沥青的用量控制在17%以上、27%以下，并展开均匀搅拌，搅拌完毕之后倒入裂缝中，用钢板完成夯实工作。如果公路的裂缝依然较大，施工人员也可以采用分层填补的方法来解决问题。3.2大规模裂缝养护处理 大规模裂缝的养护处理主要以公路小修保养中的网状裂缝和不规则裂缝为重点对象，这两种裂缝对公路路面的损害程度相对较低，但却具有扩散速度快、危害期长的特点，能够在后期造成较大规模的病害。所以，对局部或者大规模裂缝进行养护处理，能够有效降低路面破坏后的修补成本。在具体操作的过程中，养护人员可以在上述裂缝产生的初期，使用小型洒布机展开维护工作，延长路面的使用寿命。在这里，小型洒布机能够满足小规模和大规模裂缝处理的多样化需求，具有明显的灵活性特点，当设备使用完毕之后，养护人员应当立即喷洒乳化沥青，这样可以让石屑与路面的结合效果变得更加完好。这一操作方法能够大大降低劳动力的消耗，在实践的过程中，只需要使用六个人，一个人负责清扫现场的路面，两个人负责喷洒乳化沥青，两个人负责撒石屑，剩下一人负责维护现场的秩序。由于喷洒作业需要借助人为的力量，所以乳化沥青浆液用量的控制是直接性的，这既可以保证养护处理的均匀和平衡，而且还保证了撒石屑作业的及时性。3.3碎石封层操作人员应当先在公路表面层的颗粒中加入适量的乳化沥青，然后在上面撒一层单粒径骨颗粒，在乳化沥青干燥之后，利用碾路机对路面进行碾压。当封层结束以后，操作人员应当把碎石封层和原路面多出的油量一并渗入路面裂缝处，这样也可以達到修补的要求。3.4稀浆封层稀浆封层需要用到乳化沥青、矿粉和砂浆等材料，形成冷拌沥青混合料，主要集中使用于公路路面封层，这一操作能够提高顶层的防水能力，让公路的路面变得更加平整光洁。由于乳化沥青本身具有无毒无害的特点，不会对周围的环境造成污染，所以稀浆封层的应用也较为广泛。在操作的过程中，相关主体应当使用级配并且耐磨性较为优越的材料，这样才可以保证混料的颗粒与路面的基层有效黏合在一起。3.5公路微表处理乳化沥青较常应用于公路养护的微表处，可以让公路的防滑性能大大提升，防止水分的渗透，延缓公路的老化现象，延长路面的使用时间。在具体操作过程中，微表处是用来填补车辙裂缝的，而操作人员在其中加入乳化沥青，可以让车辆的通行变得更加迅捷［5］。微表处施工所使用的乳化沥青是通过聚合物改造得来的。除此之外，操作人员应当重点观察乳化沥青与砂石骨料之间的混合问题，要尽量避免出现松散的现象，这样才可以防止水分与沥青的相互脱离，为后续的施工奠定坚实的基础。也就是说，操作人员应当充分认识乳化沥青的特征，要选择质量较好的沥青和砂石。4结束语总的来说，乳化沥青在公路工程保养预防性养护中的应用符合基础工程设施节能环保的特点，而且也顺应我国环境建设的主流方向，是十分合理且必要的举动。本文从小型路面裂缝修补、大规模路面裂缝修补、碎石封层、稀浆封层、公路微表处理这几个方面论述了乳化沥青在基础工程施工中的具体应用，充分结合了乳化沥青自身的特点，也凸显了公路预防性养护的重要性，具有理论上的合理性与实践上的可行性。