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阳离子乳化沥青的应用及其效益
济南市公路管理段王松根艾肇暄
此文发表于《华东公路》年第1期（总第62期），反应了我国当时乳化沥青推广应用初期的情况。其中一些技术和工艺对于当前低等级公路尤其是农村公路的养护仍有借鉴意义。
阳离子乳化沥青作为一种新型的路面材料，已逐渐被广大筑路部门的工程技术人员及施工人员认识和接受。国家经济委员会、国家计划委员会将阳离子乳化沥青筑路养护技术定为“七五”期间国家重点新技术推广项目，以及交通部“阳离子乳化沥青及其路用性能的研究”课题协作组多年来的研究推广工作，为我国公路部门大力推广应用阳离子乳化沥青无疑起了决定性的作用。本文介绍山东省济南市公路段推广应用阳离子乳化沥青筑养公路路面发挥了积极作用，获得巨大的经济、社会和环境效益。
1阳离子乳化沥青的应用
1.1阳离子乳化沥青在沥青路面养护中的应用
阳离子乳化沥青在沥青路面养护中的用途非常多，主要在以下几方面进行应用。
1.1.1沥青路面的挖补
当沥青路面出现松散、坑槽、严重龟裂、局部严重沉陷、翻浆等病害时，则需及时进行挖补处理。挖补时，首先将有病害的路面挖成规则形状，坑壁四周要垂直，清除破损部位的松动层，挖除质量不好的基层材料，用原基层相同的材料或石灰土填补夯实，达到与原基层表面齐平后修补油层。
油层修补，可根据沥青路面厚度采用一次拌铺或分层拌铺的方式，每平方米乳化沥青用量可根据不同厚度、不同材料级配而定，就济南地区常用的下贯上拌式厚5cm的沥青路面来说，我们采用现场三次拌铺法施工，其规格及用量见表1。
厚度5cm每平方米坑槽修补材料用量表表1
材料规格
层次
碎石
乳化沥青
2～4cm
kg
1～2cm
kg
0.5～1cm
kg
石屑
kg
第一次拌铺主骨料
63
3.3
第二次拌铺嵌缝料
18
9
1.6
第三次拌铺面层料
14.6
9.7
2.0
合计
63
18
23.6
9.7
6.9
修补时，首先要量算好面积，并清扫底层，用乳化沥青涂刷坑壁，拌和2~4cm主骨料，根据计算的碎石和乳液用量，用器皿称量准确，将碎石放在薄铁板拌盘上，堆成微凹型，加入乳液立即翻拌至为花白石子为度，铺入坑内，并推平。同样拌和1~2cm、0.5~1cm的混合嵌缝料，摊铺在主骨料上。随后用压路机进行碾压（如挖补坑槽面积较大时，可采用小型洒布机洒乳化沥青的方法施工，加快施工进度）。最后拌铺面层料，先将0.5~1cm碎石和石屑放在拌盘上翻拌掺配均匀，加入所需乳液的60~70%进行一次翻拌后，再加入剩余的乳液继续翻拌，拌匀后立即推入坑内并推平，要掌握好松铺厚度和平整度，压路机碾压并用预留料跟碾找平。修补的坑槽要求四周整齐，与原路面连接平顺，高度应略高出原路面2～3mm为宜，坑槽修补完后应注意初期养护（如在表面再喷洒一层乳液用量0.8~1.0kg/m2，然后撒一层石屑最为理想），控制行车速度待初步成型后即可正常开放交通。
当在大交通量干线公路上修补路面时，要求修补后立即开放交通，可采用乳化沥青现场二次拌铺，材料规格及用量同表1所列前两项，然后用热沥青混合料封面，热沥青混合料可在临时拌和场运至修补现场，摊铺碾压后，撒初期养护料立即开放交通。
1.1.2路面局部沉陷的处理
当路面出现局部轻度沉陷并有轻度龟裂及网裂等病害时，如采用挖补的方法，将增加工程量和费用，故采用乳化沥青稳定碎石衬平法施工，衬平的厚度在4~8cm之间为宜，过继或过厚则应采取其他方法进行处理。不同厚度的材料规格及用量见表2。
施工时，要先清扫原路面，摊铺主骨料后用压路机稳压一遍，撒第一次嵌缝料，用小型洒布机洒布乳化沥青，随即撒第二次嵌缝料用压路机压实后即可铺筑面层。
如果衬平面积较小，也可用现场拌和法施工，参照表2计算出材料用量，分两次或三次拌和摊铺，可达同样效果。
乳化沥青稳定碎石不同厚度材料规格及用量表表2
厚度（cm）
碎石
乳化沥青
主骨料
第一次嵌缝料
第二次嵌缝料
规格
数量
规格
数量
规格
数量
4
2～4
4.4
1～2
1.2
0.5～1
0.6
3.0
5
3～5
5.5
1～2
1.6
0.5～1
0.8
3.3
6
3～6
6.6
2～3
1.6
1～2
0.8
3.74
7
3～7
8.0
2～4
1.8
1～2
0.9
3.8
8
3～7
9.6
2～4
2.0
1～2
1.0
4.04
1.1.3沥青路面的刷油处理
刷油是沥青路面养护中一种常用的方法，可用于以下几种情况。
（a）刷油封层可以处理沥青路面表面开裂、轻度松散和网裂等病害。施工时先将需刷油的部位标成规则形状，清扫路面，用椽皮平耙涂刷乳化沥青，每平方米乳液用量为0.5~0.6kg，然后撒一层石屑用扫帚扫匀，用轻型压路机稳压两遍，即可开放交通，但要注意初期养护及时回匀石屑。
（b）刷油罩面可以处理路面网裂、轻度龟裂等病害，施工时，涂刷乳化沥青的要求及数量同上，可根据交通量大小采用乳化沥青混合料或热沥青混合料罩面、涂刷的乳化沥青既可防止路面透水，也起到粘层油的作用。
（c）刷油贴毡罩面可以处理路面网裂、龟裂等病害，施工时，清扫路面，当涂刷乳化沥青后（乳液用量仍为每平方米0.5~0.6kg），随即铺设玻璃纤维织物，再用乳化沥青混合料或热沥青混合料罩面。
以上三种方法，可以起到防止路面透水，减缓病害发展，减少反射裂缝，延长路面使用寿命的作用。与热沥青相比具有渗透性能好，沥青用量少，施工方便，节约资金等优点。
1.2阳离子乳化沥青在沥青路面铺筑中的应用
1.2.1在沥青路面下贯层中的应用
我们常采用的沥青路面结构有厚度3cm的表面处治和5cm的下贯上拌。在施工中我们将3cm的表处做成2cm的下贯加1cm的封面效果也很好，并在沥青路面下贯层中大量应用乳化沥青，不同的厚度下贯层的材料用量见表3。
沥青路面下贯层的材料用量表表3
厚度（cm）
碎石
乳化沥青
kg/cm2
主骨料
第一次嵌缝料
第二次嵌缝料
规格
cm
数量
m3/km2
规格
（cm）
数量
m3/km2
规格
（cm）
数量
m3/km2
2
1～2
20
0.5～1
11
—
—
3.0
4
2～4
40
1～2
12
0.5
6
4.9
施工时，先清扫路面基层，然后分别采用一油两料或二油三料法施工。
用乳化沥青做沥青路面的下贯层，与热沥青相比除节约沥青用量外，其最大的优点能使下贯层与路面基层结合良好，通过实践，在石灰土基层上做下贯层不用洒透层油，因乳化沥青做下贯层时，有一部份乳液可渗透到基层中去，起到透层油的作用。平阴县公路站铺一条防汛路时做了一段对比路段，在石灰土基层上，分别采用了热沥青和乳化沥青，做下贯层试验路段，经过一段时间的行车后，进行了挖验检查，发现用热沥青做的下贯层与基层粘结不好，有脱壳现象，而用乳化沥青做的下贯层与基层连结就很好，经过雨季后，热沥青铺筑的路段逐渐发生病害，而乳化沥青铺筑路段仍然完好。
1.2.2在沥青路面封层中的应用
沥青路面的封层有下贯上拌中的上拌层，和表面处治（拌和法施工）。我们通常在厚度2cm表面处治中应用乳化沥青。其材料规格及用量见表4。
乳化沥青表面处治材料规格及用量表4
厚度（cm）
0～1cm碎石
石屑
乳化沥青
数量（m3/km2）
数量（m3/km2）
kg/m2
2
16.2
10.8
3.3
拌和法施工主要是采用人工路拌的方法。施工时，首先将路面基层清扫干净，按断面备好所需的矿料并掺配均匀，分堆成0.4～0.5m3的小堆，乳液按计算用量分两次加入，人工拌和三遍均匀后即可摊铺整平，停3~5小时破乳析水进行初次碾压，以后每天复压一遍，复压3~5遍后撒初期养护料石粉或黄砂开放交通。通过铺筑一些路段后，我们认为：采用人工路拌法可以达到规定的质量要求。但在施工时，要注意，一是石灰土基层要经常洒水养护，防止基层表面松散，提高整体强度，铺筑乳化沥青混合料时，应在铺筑前洒一遍水（可不洒透层油）以利油层与基层的结合；二是矿料、乳液计量要准确，防止出现油石比不均匀的现象；三是拌和时最好在铁皮制做的拌盘上操作，防止拌和处乳液渗漏出现泛油病害；四是在拌合时矿料干净无粉尘，矿料上最好不加水或少加水，因加水多了影响乳液与矿料表面的结合；五是在复压完毕撒初期养护料前禁止一切车辆通行，以免造成路面损坏。章丘县公路站在采取上述措施后，铺筑的路段经辆/昼夜以上的交通量考验，路面至今仍然完好。
1.3阳离子乳化沥青应用于旧沥青路面材料的冷法再生
每年在沥青路面养护中，要挖除数量可观的旧油层，我们将这些旧油层收集集中，低温季节用锤式粉碎机粉碎（粒经可在2cm以下），筛除细粉后再生利用。
旧沥青路面材料冷法再生利用，就是将粉碎、筛分好的旧油料取样试验分析（矿料成分、油石比等），必要时掺入部分新矿料，加入适当的乳化沥青采用路拌法或层铺法施工，铺成新的沥青路面。其施工工艺可分别参照乳化沥青路拌混合料封面和乳化沥青下贯层一油两料做法。乳化沥青用量可根据原旧油料的油石比大小、加入新矿料的多少而定，一般为混合料的4~6%（重量比）。我们铺筑的一些路段大都采用路拌法施工，因旧油料中矿料成分较多，油石比在5%左右，所以在冷法再生利用时，没有加入新的矿料，加入的乳液为4%，通车后效果较好。但我们已开始认识到，用层铺法施工较路拌法施工可加快施工进度，减轻劳动强度，进一步体现出冷法再生利用的优越性。
上述的几种乳化沥青使用方法，我们在各县（区）公路站不同的公路等级中应用，都取得了比较满意的效果，至年7月底全市应用乳化沥青的情况见表5。
阳离子乳化沥青生产应用情况表表5
年份
项目
乳液稳定碎石、基层、衬平（m2）
下贯层
（m2）
修补坑槽
（m2）
贴玻璃纤维布
（m2）
试验路
m2/km
表面处治
（m2）
旧沥青路面料冷再生利用
（m2）
刷乳液封面
（m2）
乳液粘层油
（m2）
粒料路面防尘
（m2）
乳液产量
（m2）
年
/t
年
12
0
.4
年
.5
年1～7月
合计
.9
目前我们正在研究开发阳离子乳化沥青在筑路养路中新的应用项目，如大交通量路段乳液混合料封层罩面、粒料路面防尘处理、乳液贴玻璃纤维织物罩面、桶装乳化沥青及小包装乳液混合料在沥青路面养护中的应用等，并要进一步完善和提高阳离子乳化沥青应用中的方法、工艺和技术要求。
2阳离子乳化沥青的应用效益分析
阳离子乳化沥青的大量推广应用，带来了巨大的经济效益和社会效益。我段自年8月阳离子乳化沥青车间建成投产至年7月底三年间，共生产应用阳离子乳化沥青.9t，效果十分显著。公路综合好路率逐年提高。好路率提高情况可见表6。
近年公路综合好路率情况表表6
年份
综合好路率（%）
年
49.1
年
53.7
年
61.7
年6月底
63.2
三年来，好路率提高幅度达14.1%。同时，工程技术人员及筑养路职工对阳离子乳化沥青这一筑养路新材料的应用由不认识到逐步认识到乐意应用的发展程度，有的养路工人宁可等几天也要用乳化沥青施工。现就应用乳化沥青的经济、社会、环境效益情况做一分析。
2.1乳化沥青在沥青路面养护中经济效益
我段三年节约费用元，节约沥青.1t，节煤.1t。其中：
2.1.1沥青路面挖补、坑槽修补
乳液拌铺矿料厚5cm，每百平方米用乳液kg，单价0.49元计.1元，如使用热沥青则每百平方米用沥青kg，单价0.元计.7元，节约沥青kg，节煤kg、单价0.25元计81.5元，每百平方米节约费用54.1元，累计乳液修补坑槽m2，节约元，节约沥青.20t、节煤.4t。
2.1.2沥青路面局部沉陷处理
乳液稳定碎石衬平平均厚度4cm每百平方用乳液kg，单价0.49元计元较热沥青下贯式每百平方米用沥青kg，单价0.元，计.3元，节约沥青70kg，节煤kg，单价0.25元，计64.2元每百平方米节约费用53.5元，累计乳液稳定碎石基层、衬平m2，节约元。
2.1.3沥青路面刷油（乳液）处理
（a）刷油封面、刷油罩面
刷油封面每百平方米用乳液50~60kg，平均55kg计，单价0.49元计27.0元，较刷热沥青封面每百平方米用沥青~kg，平均kg，单价0.元，计60元，节约沥青80kg，节煤24kg，单价0.25元，计6元，刷乳液封面可节约费用39元，累计刷油封面m2，刷乳液粘层油m2，两项合计m2，节约元，节约沥青.8t，节煤.4t。
（b）刷油贴毡每百平方米用乳液平均55kg，计27元，节煤25kg计6元，节约沥青80kg，较热沥青贴毡每百平方节约39元，累计贴毡m2，节约元，节约沥青69.2t，节煤21.6t。
2.2乳液在沥青路面铺筑中的经济效益
三年节约元，节约沥青.1t，节煤.1t。其中：
2.2.1在沥青路面下贯层应用乳液做厚2cm和4cm乳液下贯层，按平均3cm计，每百平方米kg，单价0.49元，计元，较热沥青下贯层每百平方米用沥青kg，单价0.元，计元，节约沥青50kg，节煤kg，单价0.25元计44。7元，节约6.7元，累计完成下贯层m2，节约元，节约沥青.5t，节煤.7t。
2.2.2乳液路拌碎石表处厚2cm，每百平方米乳液kg，单价0.49元，计.7元，节煤kg，单价0.25元，计50.5元，较热沥青表处每平方米用沥青kg，单价0.元计.4元，可节约21.2元，节约沥青45kg，累计乳液表面处治m2，节约元，节约沥青.6t，节煤.4t。
2.3乳液应用于旧沥青路面材料冷法再生利用的社会经济效益
经试验旧沥青路面材料油石比在5.1%，采用乳液油石比4%，折热沥青油石比2.4%，旧沥青路面材料冷再生利用做表面处治每百平方米工程费较场拌热沥青混合料节约元，节约沥青kg、煤kg，累计利用旧沥青路面材料冷再生表处m2，节约元，节约沥青29.1t，节煤31.2t。
乳化沥青用于沥青路面养护、铺筑沥青路面、旧沥青路面材料冷再生利用三项共节约49.20万元，节约沥青1.3t，节煤.4t。另外，由于乳液施工方便，减轻体力劳动，改善了职工劳动条件，延长了施工工期，工效提高30%，大大节约了人工费用，章丘站今年7月就基本完成了全年沥青路面修建任务，工期较往年提前两个月，下半年可集中主要精力抓好公路日常养护。我市由于推广应用乳化沥青，路况质量明显提高，相应的为公路运输提供了较好的道路条件，对提高运输效率，减少燃料机件消耗降低运输成本，提高效益创造了条件。至年7月底止生产乳液.9t折合沥青t，不需重复加温，减轻了环境污染，提高环境效益38.56万元。相当建两个现有的乳化沥青车间费用。
阳离子乳化沥青在公路建设中的应用范围是广泛的，其经济、社会和环境效益等都是很可观的。但由于我们推广应用阳离子乳化沥青时间短，经验不足，有些问题，还须进一步完善提高。
职称申报中国公路养护技术2群：
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