隨著交通量及軸載的迅速增加，路面的磨耗和損害大大加劇，導(dǎo)致公路在使用年限內(nèi)較早出現(xiàn)病害；同時(shí)生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求不斷提高。因此，在公路路面鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)及環(huán)境保護(hù)方面具有很大優(yōu)勢(shì)的改性乳化瀝青便成為了瀝青路面膠結(jié)料的首選材料。
本文將詳細(xì)闡述改性乳化瀝青的種類及其應(yīng)用，為改性乳化瀝青的推廣應(yīng)用提供可靠的依據(jù)。
一、改性劑
改性劑一般可分為非聚合物改性劑和聚合物改性劑兩大類：（1）非聚合物改性劑包括填充料類、天然瀝青、礦物纖維類等；（2）聚合物改性劑包括熱塑性樹(shù)脂類、熱塑性彈性體類和橡膠類三類。
?。ㄒ唬崴苄詷?shù)脂
熱塑性樹(shù)脂，如乙烯一乙酸乙烯醋共聚物(EVA),聚乙烯(PE)、無(wú)規(guī)聚丙烯(APP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、乙烯丙烯類共聚物(APAO)等；熱固性樹(shù)脂也有作為改性劑使用的，如環(huán)氧樹(shù)脂(EP)等。這類材料對(duì)瀝青的高溫性能的改善較為明顯，改性后瀝青的軟化點(diǎn)大幅度上升；但熱塑性樹(shù)脂的加入，并不能使瀝青混合料的彈性增加，改善瀝青的低溫性能，而且加熱后容易離析，再次冷卻時(shí)會(huì)產(chǎn)生眾多的彌散體。熱塑性樹(shù)脂共同的特點(diǎn)是加熱后軟化，冷卻時(shí)固化變硬。
（二）熱塑性彈性體
主要是苯乙烯類嵌段共聚物，如苯乙烯—丁二烯—苯乙烯(SBS)、苯乙烯—異戊二烯—苯乙烯(SIS)、苯乙烯—聚乙烯/丁基—聚乙烯(SB)等嵌段共聚物及聚烯烴等，由于它兼具橡膠和樹(shù)脂兩類改性瀝青的性質(zhì)，故也稱橡膠樹(shù)脂類。常用的熱塑性彈性體以SBS為代表。SBS改性劑最大的特點(diǎn)就是高溫下不軟化，低溫下不發(fā)脆，用它做改性劑，不僅改善瀝青的高溫性能，同時(shí)瀝青的低溫性能也得到改善。
?。ㄈ┫鹉z類
常用的橡膠改性劑有天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、氯丁橡膠(CR)、丁二烯橡膠(BR)、異戊二烯(IR)、乙丙橡膠(EPDM)、丙烯睛丁二烯共聚物(ABR)等，其中SBR膠乳應(yīng)用最為廣泛。橡膠改性道路瀝青的機(jī)理是，橡膠首先分散于瀝青中，然后瀝青中的飽和分和芳香分與橡膠結(jié)構(gòu)單元中的烷烴結(jié)構(gòu)和芳香結(jié)構(gòu)發(fā)生物理化學(xué)作用，使橡膠的鏈結(jié)構(gòu)在瀝青中溶脹、延展，從而使瀝青具有高分子物質(zhì)的性質(zhì)，最終改善了瀝青的路用性能。
?。ㄋ模├w維類。如聚酯纖維、丙烯酸纖維等。
?。ㄎ澹峁绦原h(huán)氧樹(shù)脂
水性環(huán)氧樹(shù)脂是把環(huán)氧樹(shù)脂以微粒或液滴的形式分散在以水為連續(xù)相的分散介質(zhì)中而配得的穩(wěn)定樹(shù)脂材料。環(huán)氧樹(shù)脂分子與瀝青分子構(gòu)成的立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，交聯(lián)的環(huán)氧樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)是比較牢固的，不僅能保持良好的耐久性，而且能保持良好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。
?。┘{米SiO2
納米SiO2為無(wú)定型白色粉末，是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的無(wú)機(jī)非金屬材料，這種材料明顯呈現(xiàn)出絮狀和網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸大?。?nm~15nm），比表面積大，表面存在大量不飽和殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基，具有很高的活性。納米SiO2小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)使其產(chǎn)生滲透作用，通過(guò)一定的分散手段，可以使其深入到高分子化合物 π 鍵附近，與其電子云發(fā)生重疊，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而大幅度提高高分子材料的力學(xué)強(qiáng)度、韌性、耐老化性和耐磨性等。
二、乳化劑
瀝青乳化劑的基本作用是降低表面張力，其分子帶有親水性的極性基團(tuán)和憎水性的非極性基團(tuán)。在瀝青-水體系中，乳化劑分子的憎水基團(tuán)吸附于瀝青的表面，并使其帶有電荷，而親水基團(tuán)則進(jìn)入水相，從而將瀝青顆粒與水連結(jié)起來(lái)，降低了兩者之間的界面張力。同時(shí)，由于瀝青粒子帶有同樣電荷而互相排斥，阻止了它們之間的互相凝聚，使瀝青乳液一定時(shí)期內(nèi)保持均勻和穩(wěn)定。
乳化劑的分類有多種，按離子類型分有陰離子乳化瀝青、陽(yáng)離子乳化瀝青、兩性離子乳化瀝青、非離子乳化瀝青等幾種。
?。ㄒ唬╆庪x子乳化劑
此類乳化劑原料便宜易得，工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，不必調(diào)節(jié)pH值就可直接使用，在乳化瀝青的發(fā)展初期受到了重視。主要包括羧酸鹽類、磺酸鹽類、硫酸脂鹽類、磷酸脂鹽類等。
?。ǘ╆?yáng)離子乳化劑
此類乳化劑發(fā)展較晚，但實(shí)踐發(fā)現(xiàn)它與各種礦料有更好的黏附性，用量也可以較少，因此得到了更廣泛的應(yīng)用。陽(yáng)離子乳化劑主要有烷基胺類、酰胺類、咪唑啉類、季銨鹽類、環(huán)氧乙烷雙胺、胺化木質(zhì)素等。其中二烷基或三烷基胺類一般沒(méi)有乳化性，含有C12~C22 的單烷基胺類乳化劑效果較好。由于烷基單胺缺乏足夠的乳化能力，所以現(xiàn)在常用有 C12~C22烷基、2~4 個(gè)亞甲基的 N-烷基聚亞甲基二胺鹽類乳化劑。
（三）兩性離子乳化劑
它的分子結(jié)構(gòu)與氨基酸相似，即分子中同時(shí)存在酸性基和堿性基，易形成“內(nèi)鹽”。主要有甜菜堿型、氨基酸型、咪唑啉型等，也有雜元素代替 N、P 的，如 S為陽(yáng)離子基團(tuán)活性中心的兩性表面活性劑。其耐硬水、鈣分散能力較強(qiáng)，與其他各類型的乳化劑有良好的配伍性，但價(jià)格較高。除甜菜堿型乳化劑外，表面活性劑的性質(zhì)一般與溶液的pH 值有關(guān)。
（四）非離子乳化劑
非離子乳化劑大多是由環(huán)氧乙烷與帶活潑氫的化合物（如酚、醇、羧、酸、胺等）反應(yīng)得到的，其活性不僅與疏水烷基有關(guān)，還與聚氧乙烯鏈的長(zhǎng)短有關(guān)。它具有高表面活性、穩(wěn)定性以及良好的乳化能力，與其他乳化劑及其助劑的配伍性較好，并對(duì)金屬離子有一定的螯合作用。它的活性與溶液的 pH 值無(wú)關(guān)，在轉(zhuǎn)相點(diǎn)形成的乳液最穩(wěn)定。
（五）瀝青乳化劑的選擇
1）優(yōu)先選用陽(yáng)離子型乳化劑。2）選擇和瀝青具有類似結(jié)構(gòu)的乳化劑，并且乳化劑分子和瀝青有很好的相容性，這樣可以獲得較好的乳化效果。3）將離子型乳化劑和非離子型乳化劑配合使用常常會(huì)取得良好的乳化效果，使得到的乳液更加穩(wěn)定。
三、改性乳化瀝青的制備
實(shí)際制備改性乳化瀝青時(shí)，應(yīng)該注意添加改性劑的方式和順序，以避免出現(xiàn)改性乳液破乳現(xiàn)象。改性乳化瀝青的制備工藝基本采用下面三種方法：
（一）先用改性材料將瀝青改性，再將改性瀝青進(jìn)行乳化。
這種工藝一般需要兩個(gè)工序，即改性瀝青制備和改性瀝青的乳化，因此改性乳化瀝青制備效率不高。
?。ǘ┫戎瞥鋈榛癁r青，然后摻配膠乳。
該工藝首先將瀝青進(jìn)行乳化，而后將瀝青乳液與橡膠乳液在強(qiáng)力攪拌下混合來(lái)制備改性乳化瀝青。此工藝條件下，由于膠乳和瀝青顆粒都在較大尺寸范圍內(nèi)機(jī)械混合，加上膠乳中橡膠粒子和瀝青粒子的相對(duì)密度和沉降速度差別，影響改性瀝青的均勻性和穩(wěn)定性，制得的改性乳化瀝青效果不好，因此現(xiàn)在一般以不采用該工藝
（三）將改性材料參入乳化劑水溶液中，而后與瀝青同時(shí)加入乳化機(jī)進(jìn)行乳化
此工藝只需要一個(gè)工序就能完成，具有制備效率高、過(guò)程易控制、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，而且制得的改性乳化瀝青還具有存儲(chǔ)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此該工藝被較為普遍的采用。
四、改性乳化瀝青的應(yīng)用
改性乳化瀝青在路面工程中應(yīng)用較多，主要集中于透層、粘層、封層、微表處、超薄磨耗層及瀝青路面冷再生等方面。
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適用于在瀝青路面的級(jí)配砂礫、級(jí)配碎石基層及水泥、石灰、粉煤灰等無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土或粒料的半剛性基層上澆灑透層瀝青；在無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定半剛性基層上澆灑透層瀝青后，宜立即撒布用量為2 m3/1 000 m2~3 m3/1 000 m2的石屑或粗砂。透層改性乳化瀝青灑布后應(yīng)待其充分滲透、水分蒸發(fā)后方可鋪筑瀝青面層。
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雙層式或三層式熱拌熱鋪瀝青混合料路面在鋪筑上層前，其下面的瀝青層已被污染，所以應(yīng)澆灑粘層；橋面混凝土鋪裝層與瀝青面層之間也要撒布粘結(jié)層。粘層SBR改性乳化瀝青灑布后應(yīng)待其破乳、水分蒸發(fā)后方可鋪筑瀝青層。
?。ㄈ┫{封層。
鋪筑改性乳化瀝青稀漿封層作粘結(jié)層，目的在于防水和增加剛?cè)峤缑嬷g的粘結(jié)力，從而起到防止水的浸入和提高路面的整體性，達(dá)到路面使用壽命的功能。稀漿封層施工應(yīng)在干燥情況下進(jìn)行；稀漿封層施工應(yīng)用稀漿封層機(jī)鋪筑。稀漿封層鋪筑后，須待乳液破乳、水分蒸發(fā)碾壓成型后方可開(kāi)放交通。
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微表處是路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的一個(gè)重要的技術(shù)手段，是一種高效的路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)方法，可一次性解決路面麻面、脫皮、松散、裂縫、車(chē)轍等問(wèn)題，延緩路面破壞，減少零碎修補(bǔ)次數(shù)。改性乳化瀝青性能的好壞直接影響微表處性能的發(fā)揮，是影響微表處鋪設(shè)成功的關(guān)鍵因素之一。
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超薄磨耗層技術(shù)是一種新型的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，主要適應(yīng)于交通量大、路面性能要求高的高等級(jí)路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可改善平整度，抗滑，耐磨，降噪，耐久性好；同時(shí)施工簡(jiǎn)單、快捷。為保證層與層之間的連續(xù)性，結(jié)，防止磨耗層發(fā)生脫層，在面層間需做好粘結(jié)層，使新舊面層牢固粘結(jié)，防止磨耗層發(fā)生脫層，在面層間需做好粘結(jié)層，就需用到改性乳化瀝青。
（六）瀝青路面冷再生。
舊瀝青混合料的再生利用技術(shù)屬于道路維修的范疇，其分類很多。舊瀝青面層材料中含有一定量的瀝青結(jié)合料，而瀝青的耐久性是影響瀝青路面使用質(zhì)量和壽命的最主要因素。路面鋪筑時(shí)受加熱作用，路面建成后受交通荷載和自然因素作用，瀝青的技術(shù)性能向著不理想的方向發(fā)生不可逆的變化及瀝青的老化。在瀝青路面冷再生過(guò)程中加入改性乳化瀝青是有效的解決措施之一。
五、結(jié)語(yǔ)
改性乳化瀝青以其優(yōu)異的環(huán)保及路用性能，在路面工程中的應(yīng)用日益增多。同時(shí)改性乳化瀝青的種類也在不斷地增加，每種改性乳化瀝青具有自身的優(yōu)勢(shì)與不足，所以不能簡(jiǎn)單地定義某種改性乳化瀝青的性能就具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而是要根據(jù)使用的交通條件、氣候環(huán)境及經(jīng)濟(jì)投資，綜合考慮選用適合的改性乳化瀝青。本文對(duì)改性乳化瀝青的種類及應(yīng)用做了綜合分析，希望能夠?yàn)榈缆饭ぷ髡咴诮窈蟾男匀榛癁r青的使用方面提供技術(shù)支持。
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