煙臺公路中心不黏輪乳化瀝青成套技術達國內領先水平

文 山東省煙臺市公路事業發展中心 修林巖 宋文杰 圖 山東省煙臺市公路事業發展中心

國道206線威汕線煙臺境內棲霞段

2021年10月23日，由山東省煙臺市公路事業發展中心負責的“基于高性能乳化劑的不黏輪乳化瀝青成套技術研究”（以下簡稱“不黏輪技術研究”項目）順利通過山東省交通運輸廳驗收，專家組一致認為該項目具備國內領先水平。作為一項實用技術，該項目的研究工作一直備受關注，被山東省交通運輸廳列入《2020年度山東省交通運輸科技計劃》。

“不黏輪技術研究”項目通過室內試驗、理論分析等步驟，采用兩種長鏈脂肪胺與不飽和脂肪酸胺復配，研發出用于不黏輪乳化瀝青制備的高性能乳化劑；基于高性能乳化劑、調和硬質瀝青，開發了不黏輪乳化瀝青，并優化提出了基于管道加壓的不黏輪乳化瀝青生產工藝；基于蒸發成膜理論，建立了不黏輪乳化瀝青破乳成膜性能的表征方法。該乳化瀝青具有黏結強度高、破乳速度快、硬化不黏輪及生產成本低等突出優勢，符合“綠色發展節約集約低碳環保”發展理念，具有顯著的經濟效益、社會效益和生態效益。

降本增效 新材料研發需求迫切

應用黏結層作為一種簡單、經濟、高效的工藝，可以加強路面層間的黏結強度，提高路面多層組合體系結構的承載能力和耐久性，并最大限度地減少路面問題。黏結層通常是由基質瀝青、改性液體瀝青，或者是乳化瀝青構成。由于前兩者瀝青黏結層分散性差或不均勻，且與基層的相容性和黏結強度較差，因此乳化瀝青在黏性材料應用中占有重要地位。

近年來，超薄磨耗層(UTWL)路面預防和養護技術逐漸興起。超薄磨耗層是將間斷級配熱拌瀝青混合料和乳化瀝青相結合的一項技術，厚度在15毫米至25毫米之間，減少了細集料的數量。將改性瀝青作為黏結劑添加到瀝青混合料中，既可改善路面的涂裝性能，保證行車安全性，還能延長路面的使用壽命。超薄磨耗層的厚度對其性能起到關鍵作用，如果設計和使用不當可能會導致路面過早損壞，如脫黏、分層、滑移、疲勞開裂或剝落，從而在車輛載荷下性能逐漸下降，因此，超薄磨耗層各層之間的設計和連接至關重要。為防止層間破壞，必須適當鋪設高性能黏結層，以確保上下層之間黏結牢固。

然而，由于設計、應用不當，疊加受到重型輪胎碾軋的影響，在實際工程中往往會出現黏層乳化瀝青黏附于車輪，導致黏層乳化瀝青從現有路表移除，造成脫黏現象。因此，在超薄磨耗層及舊路加鋪磨耗層等新型道路養護施工技術中，經常通過使用昂貴的同步噴灑攤鋪設備避免這一現象的產生。另外，有國際學者在關于黏結層使用的全球實踐狀況調查中發現，38%的施工人員認為黏層乳化瀝青需在破乳固化后才能施工，但現有的黏層乳化瀝青破乳固化時間相對較長，噴灑后往往需要數小時，直待破乳固化后才可攤鋪混合料，因此降低了施工效率。針對上述問題，開發一種不黏輪高黏乳化瀝青十分必要。

優勢突出 研究體系基本完善

不黏輪技術主要研究了乳化瀝青、高黏乳化瀝青、乳化劑及乳化瀝青的蒸發成膜性能。研究團隊首次自主開發出用于不黏輪乳化瀝青的高性能乳化劑，并基于該乳化劑開發出不黏輪乳化瀝青及其制備工藝，建立了貯存穩定性和破乳成膜性能的表征方法，以及黏輪性能、黏結性能的表征方法，形成了不黏輪乳化瀝青的施工工藝。

與現有普通乳化瀝青、SBS乳化瀝青相比，不黏輪乳化瀝青具有黏輪率低、黏結強度高等突出優勢；與現有高黏瀝青相比，其施工方便，無需專門的施工設備且成本不高；與現有不黏輪乳化瀝青相比，其具有自主知識產權，成本優勢明顯。不黏輪技術的主要研究內容包括：低成本、高性能不黏輪乳化瀝青乳化劑的開發，不黏輪乳化瀝青制備技術，對不黏輪乳化瀝青施工工藝的考察三個方面。

國道517線長萊線煙臺境內招遠段

表1 不同噴灑量的不黏輪乳化瀝青試驗結果

表2 噴灑溫度對噴灑效果的影響

低成本、高性能不黏輪乳化瀝青用乳化劑針對不黏輪乳化瀝青的技術特征和性能要求，采用有機合成或復配工藝，開發出適用于硬質瀝青等高黏瀝青的乳化劑，并優化了合成和復配工藝。

不黏輪乳化瀝青制備技術利用實驗室設備，優化篩選了不黏輪乳化瀝青產品的工藝參數，主要包括原料配比（乳化劑、硬質瀝青、聚合物改性劑用量、助劑）、油水比、乳化溫度和管道壓力等，確定較優不黏輪乳化瀝青實驗室制備工藝，并根據不黏輪乳化瀝青的配方及制備工藝進行了工業試生產，確定了不黏輪乳化瀝青的制備技術。

不黏輪乳化瀝青施工工藝的考察首先需評價不黏輪改性乳化瀝青的貯存穩定性、粒度分布、蒸發殘留物性能等常規性能指標；其次需基于乳液蒸發成膜理論考察乳化瀝青破乳成膜性能；最后需分析乳化瀝青的黏輪效果、黏結強度、剪切強度等應用性能。

通過層間直接剪切試驗和層間拉拔試驗驗證不黏輪乳化瀝青的黏結性能，并將其與普通乳化瀝青、SBR改性乳化瀝青、熱瀝青進行黏結性能對比研究，再通過滲水試驗及室內沖刷試驗評估各類黏結材料的防水性能和抗沖刷性能，以驗證不黏輪乳化瀝青的防水性能，并提出不黏輪乳化瀝青作為黏層材料的黏結性能評價方法和技術指標推薦值。

通過考察不黏輪乳化瀝青的噴灑溫度、噴灑量、噴灑速度，可確定較優的噴灑工藝。鋪筑試驗路段并跟蹤觀測，可驗證室內試驗的研究成果，從而確定較優施工工藝。該技術雖鋪設了試驗路段，但由于目前應用項目相對較少，尚未大面積開展試驗，因此在實際應用領域有待加強。

成效顯著 市場應用前景廣闊

為進一步驗證室內試驗的研究結論，并推廣不黏輪乳化瀝青產品，同時考察產品生產、施工工藝及質量控制過程，研究團隊在廠區道路開展了施工工藝研究，重點記錄不黏輪乳化瀝青的噴灑量和噴灑溫度對施工的影響。

施工工藝研究表明，不黏輪乳化瀝青的噴灑量宜控制在0.4千克每平方米至0.6千克每平方米，噴灑溫度宜控制在70攝氏度至90攝氏度。

隨著公路事業的快速發展，我國公路的大規模養護維修日益頻繁。山東是交通大省，公路交通比較發達，每年各等級公路建設、大中修工程與養護施工量均較大。不黏輪乳化瀝青可被廣泛應用于黏層、應力吸收層、超薄磨耗層及橋面防水黏結層，具有廣闊的市場空間。不黏輪乳化瀝青所需的生產和施工設備與普通乳化瀝青類似，但具有不黏輪效果突出、黏結力強等優點，可在高速公路、各等級道路、城市主干道的黏層、應力吸收層、超薄磨耗層及橋面防水黏結層中推廣使用。

不黏輪乳化瀝青成套技術在山東省道207線中的應用

2021年9月，不黏輪乳化瀝青被應用于山東省道207線牟平浩家莊至牟平乳山界段大中修工程中，施工面積4000平方米，不黏輪乳化瀝青破乳成膜效果良好，且施工車輛車輪上完全沒有乳化瀝青黏附，有效避免了施工損傷，應用效果良好。施工結果表明，不黏輪乳化瀝青具有抗車輪黏附效果好、破乳固化成型速度快及成膜效果好的優點，應用前景廣闊。