沥青路面粘层用乳化沥青的粘结性能

蒋爱明　杨　凯　　余国星

(1．蓬安县公路管理局，四川南充　637800; 2．重庆重交再生资源开发股份有限公司，重庆　400010;　3．重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司，重庆　400010)



沥青路面粘层用乳化沥青的粘结性能

蒋爱明1杨凯2余国星3

(1．蓬安县公路管理局，四川南充637800; 2．重庆重交再生资源开发股份有限公司，重庆400010;3．重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司，重庆400010)

摘要:为分析重庆渝黔高速公路沥青路面粘层用乳化沥青粘结性能，室内制备了一系列粘层用乳化沥青及改性乳化沥青，测定了其技术性质，通过拉拔试验分析了其粘结性能，并检验了其试验路应用效果，结果表明:若乳化沥青贮存稳定，乳化剂种类对沥青粘结性能没有显著影响，但配方对改性乳化沥青粘结强度影响显著，且最优配方下其粘结强度随胶乳掺量增大而提高。

关键词:渝黔高速公路，乳化沥青，胶乳，粘结性能，拉拔试验

0　引言

重庆渝黔高速公路是国道主干线重庆至湛江段在重庆境内的一段公路［1］，自通车以来，沥青路面逐渐出现了滑移、推挤和壅包等病害，该路段已几经修补。层间粘结问题，是引起沥青路面上述病害的主要原因之一。由于路面经碾压后，结构层表面已相对平整、密实，所以层间摩阻力大幅降低，粘结力在路面强度中就起了很大的作用［2］。解决层间粘结问题的重要途径之一是层间粘结材料的改善。可以用作层间粘结的材料有很多，包括稀释沥青、热沥青、改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青等，但各国规范对粘层材料的选择却无明确指导建议［3，8］。

国内外诸多研究者［4-7］对粘层材料的种类、用量、层间强度等进行过研究，但研究结果不尽相同。为了更深入、全面地了解粘层材料，以指导重庆渝黔高速公路沥青路面病害修补，本文较为系统地采用了不同配方制备了粘层用乳化沥青、改性乳化沥青，研究了其粘结强度，并对其粘结效果进行了试验路检验。

1　试验原材料性能及试验方法

1．1原材料

1)乳化剂。本研究初步选用了11种不同品种的粘层用快裂/中裂乳化剂，其型号分别为:DF-42E，AA63D，CL-88，PC10，PC11，PC24，JY-R2S，PN01，CM358，ZM-P，JLC01。

2)基质沥青。本研究选用中石油高富70号沥青，并对其技术性质进行试验检测，检测结果均能满足规范要求。

3)胶乳。本研究主要采用氯丁胶乳和丁苯胶乳制备改性乳化沥青，其技术性质如表1所示。

表1　胶乳的技术性质

1．2试验方法

1)乳化沥青性能试验。执行JTJ 052—2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程中乳化沥青的相关试验方法。

2)试件制备。在车辙试模上成型沥青混凝土下面层AC-16，待成型后刷涂乳化沥青，刷涂量为1．0 L/m2，加铺沥青混凝土上面层AC-13，采用碾压法成型尺寸为300 mm×300 mm×70 mm、结构为50 mm AC-16+乳化沥青+40 mm AC-13的试件，并将试件切制为如图1所示的9小块，每块100 mm×100 mm。在每块小试件上表面几何中心处采用内径50 mm的钻芯机钻孔至基层中5 mm，用于拉拔试验。试件经过切割、筛选后在烘箱中保温5 h，再进行相关试验。

3)拉拔试验。采用微电子控制万能试验机，加载速率为10 mm/min。试验原理、过程如图1及图2所示。

图1　拉拔试验试件示意图（单位：mm）

图2　拉拔试验试件及设备

2　乳化沥青及改性乳化沥青粘结性能

2．1乳化沥青

表2　乳化剂配方设计

经过大量的室内试验，初选出粘层用乳化沥青的配方，如表2所示，沥青固含量为50%。用乳化剂AA63D，PC10，PN01，CM358配制的乳化沥青贮存稳定性差，在几个小时或1 d内乳化沥青发生团聚结块现象，增大乳化剂的用量也并没得到改善，原因可能有:乳化剂破乳速度太快，乳化剂与沥青配伍性差。再次优选出的乳化沥青的技术性质如表3所示。从表3可以看出，CL-88制备的乳化沥青技术性质不能满足规范要求。以DF-42E，PC11，PC24，JLC01，JY-R2S以及ZM-P制备的乳化沥青技术性质均能满足规范要求。

表3　粘层用乳化沥青技术性质

表4　粘层用乳化沥青的粘结强度　MPa

目前，尚没有统一的标准评价粘层乳化沥青的路用性能。本研究中采用拉拔试验评价粘层乳化沥青的粘结力，试验结果如表4所示。结果表明，同一用量水平下，不同乳化沥青粘结强度均为1．7 MPa左右，差异很小。因此，在制备的乳化沥青贮存稳定性良好的前提下，乳化剂种类对沥青粘结性能没有显著影响。

2．2改性乳化沥青

表5　改性乳化沥青配方设计(固含量50%，丁苯胶乳+氯丁胶乳)%

表6　改性乳化沥青的粘结强度和稳定性　MPa

选择DF-42E，PC11，JLC01，JY-R2S 4种阳离子乳化剂制备改性乳化沥青，乳化沥青固含量定为50%。试验配方设计及其粘结强度和稳定性测试结果如表5，表6所示。从表6可以看出，用乳化剂DF-42E制备的改性乳化沥青粘结性能最优，且稳定性良好。综合考虑前期的研究成果，氯丁胶乳对乳化沥青蒸发残留物延度有很大影响，因此认为，采用DF-42E+SBR胶乳制备的改性乳化沥青最佳。

表7　SBR胶乳剂量对粘结强度的影响(25℃)　MPa

表8　3．0%SBR改性乳化沥青技术性质

选取SBR胶乳剂量3%，4%，5%(内掺法)，选择DF-42E+ SBR胶乳配方进行复试。在制备的过程中发现，当胶乳剂量过高时，加工改性乳化沥青较为困难，4．0%的胶乳为掺量的上限。拉拔试验结果如表7所示。从表7可以看出，对于采用DF-42E乳化剂的乳化沥青而言，SBR胶乳的掺入提高了其粘结强度，且粘结强度随着胶乳掺量的增大而提高。对采用DF-42E+3．0%SBR胶乳配方制备的改性乳化沥青的技术性质进行了检测，结果如表8所示。从表8可以看出，该配方下的改性乳化沥青的各项指标均符合相关技术要求。

3　改性乳化沥青粘结效果的试验路检验

试验路位于渝黔路重庆境内K2+000～K3+000路段，共计1 km，粘层位于沥青下面层(AC-20)和上表面层(AC-13)之间。基于室内研究结果，采用快裂改性乳化沥青作为粘层油，洒布量为0．3 kg/m2～0．5 kg/m2，人工喷洒。粘层的养生期在乳化沥青破乳、水分蒸发后(用滤纸或餐巾纸轻轻压于表面无褐色斑点)结束，即1 h～5 h铺筑沥青面层，确保粘层不受污染。通过现场钻芯，观察改性乳化沥青粘层的粘结效果，从芯样可以看出沥青路面层间粘结效果良好。

参考文献:

［1］ 王素娈，慕海瑞，汪振伟．高速公路沥青路面病害原因分析及养护建议［J］．交通标准化，2009，206(10):60-64．

［2］ 王春然．环氧乳化沥青在粘层中的应用研究［D］．西安:长安大学，2013．

［3］ 刘丽．沥青路面层间处治技术研究［D］．西安:长安大学，2008．

［4］ Mohammad L．N．，M．Abdur Raqib，Baoshan Huang．Influence of Asphalt Tack Coat Materials on Interface Shear Strength［J］．Transportation Research Record 1789，Transportation Research Board，2002(13):56-65．

［5］Randy C．West，Jingna Zhang，Jason Moore．Evaluation of Bond Strength Between Pavement Layers［R］．NCAT Report No．05-08，National Center for Asphalt Technology，Auburn，AL，2005．

［6］ 周键炜．水泥混凝土桥面防水粘结层的试验研究［D］．南京:南京林业大学，2009．

［7］ 郭寅川，申爱琴，张金荣，等．沥青路面粘层材料性能的试验［J］．长安大学学报(自然科学版)，2011，31(6):16-20．

［8］ 颜赫．SuperPCRSBS改性乳化沥青粘层材料研发与应用研究［D］．西安:长安大学，2013．

中图分类号:U416．217

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0110-03

收稿日期:2016-04-02

作者简介:蒋爱明(1972-)，男，工程师;杨凯(1980-)，男，工程师;余国星(1986-)，男，工程师

On bonding performance of emulsified asphalt at asphalt roadbed’s bonding layer

Jiang Aiming1Yang Kai2Yu Guoxing3
(1．Peng’an County Road Administrative Bureau，Nanchong 637800，China; 2．Chongqing Zhongjiao Recycled Resources Development Co．，Ltd，Chongqing 400010，China; 3．Chongqing Pengfang Roadbed Engineering Technical Institute Co．，Ltd，Chongqing 400010，China)

Abstract:In order to analyze the bonding performance of the emulsified asphalt of the asphalt roadbed’s bonding layer along Chongqing-Guizhou expressway，the paper prepares a series of bonding layer’s emulsified asphalt and modified emulsified asphalt，measures its technical property，analyzes its bonding performance by the pull-out tests，checks its application effect on the trial roads，proves by the results that the emulsified type has no evident influence on the asphalt bonding performance if the emulsified asphalt is stored in a stable way，while the formula has the obvious effect on the bonding strength of the modified emulsified asphalt，and its bonding strength increases along with added emulsion dosage under the optimal formula．

Key words:Chongqing-Guizhou expressway，emulsified asphalt，latex，bonding performance，pull-out test