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1、乳化沥青冷重生技术乳化沥青冷重生技术原理及其与泡沫重生的比较自上世纪90年代以来，在长远高速增加的经济需求推动下，我国公路路网进入亘古未有的大成立刻期。至2006年关，我国公路通车总里程已经达到348万公里，高速公路更是从无到有达到4.54万公里。在大建设还在连续的同时，初期修筑的道路或许是重载道路大量进入大中修期。大中修的主要对象是路面构造，传统的“挖除新铺”的大中修模式成本高、周期长、资源需求大、产生海量的路面“废料”难以办理，很快将难以为继。近几年来，各样路面重生技术在我国快速发展，厂拌、就地、热重生、冷重生（水泥、乳化沥青、泡沫）的实体和试验工程频见报道，渐成规模。对照于其他重生种类，
2、乳化沥青冷重生拥有裹覆型重生、柔性重生、大比率重生的特点，特别适合于沥青面层旧料重生、以及冷重生资料用于路面偏上构造层的场合。本文从工作原理、性能特点、资料设计和实质案例的角度，挖掘乳化沥青冷重生资料的应用潜力和技术要点。乳化沥青在冷重生料混淆料中的工作原理尽人皆知，沥青在常温状态下呈半固态，不拥有施工工作性。冷重生技术需要解决的首要问题是使胶结料在常温下拥有工作性。乳化沥青采用机械结合化学的方法形成水包油的乳液系统来实现这个目的，沥青颗粒悬浮在水相介质中，整个乳液的流动性取决于水的流动性，胶结料的常温工作性借此实现。/图1乳化沥青形成原理乳化沥青加工过程中（如图1左），沥青与活性表面活性溶液
3、（乳化剂皂液）同时注入胶体磨，胶体磨转子部分相关于固定不动的定子部分高速旋转，定子和转子之间空隙很小，沥青在这个高速运动的狭小空间被快速剪切成微小颗粒（3-10m）。沥青的表面积/表面能快速增加，这样的状态是特别不牢固的，如无其他干涉，很快从头聚会以获取更小表面积。如图2左，乳化剂是由极性的亲水基团（如胺基）和非极性的亲油基团（如烷基）组成，在与沥青在胶体磨中高速混淆过程中，乳化剂将快速分别并齐聚在沥青颗粒的表面（如图右），有效间隔水与沥青界面，同样达到降低表面能的目的。同时，亲水的极性基团，平时带有同性电荷，同性电荷的排挤作用，有效保持了乳液的牢固性。平时情况下，冷重生用乳化沥青的沥青含量较
4、高（建议大于62%），这样的乳化系统，在不受污染和密闭的条件下，一般能够保持较长时间的牢固性。图2乳化剂构造当乳化沥青与重生料拌合时，在合理时间范围内保持必然程度的乳液状态是拌合和施工工作性的要点，这里主要波及一个乳液的破乳过程。如图3左所示，重生料及新鲜石料表面平时为负电），而乳化沥青采用的乳化剂极性亲水基团的电荷平时与石料电荷相反，当乳化沥青与重生料及新鲜石料接触时，乳化剂会受石料表面的异性电荷吸引，走开沥青颗粒向石料表面齐聚。失去了乳化剂膜保护的沥青颗粒陆续聚会形成连续相，这就是破乳过程，乳化沥青的破乳过程就是乳化沥青冷重生料工作性丧失的过程，破乳过程的完成，也就是意味着混淆料常温工作性
5、的完整丧失。若是在拌合过程中破乳过程过早完成，乳化沥青将无法实现充分的裹覆，而若是在施工过程的某个阶段就告结束的话，即使拌合实现了裹覆，也会在摊铺和压实过程中碰到严重问题。考虑到重生料和新石料的活性/电荷特点是不能预示的，而破乳进度还会碰到日照、气温、风力等天气条件的明显影响，因此，乳化沥青配方必定进行项目级设计，或许在经验基础上建立覆盖面将广的典型配方。在沥青样品同样不能预得且不易改变的情况下，作为中心变量的乳化剂就显得特别重要。如图2右所示，乳化剂是一个化学可控的变量，由于乳化剂的基团种类特别是基团组合形态是可变的，极性基团的相对大小、数量及其与非极性公司结合的地址，都会明显影响乳化沥青破
6、乳过程。平时情况下，小的极性基团、较少的极性基团数量、较规则的地址，都会使得乳化沥青破乳进度加快，反之则相反。乳化沥青配方设计的中心，实际上是乳化剂种类的选择，复配和定量。图3乳化沥青混淆料工作性和胶结原理乳化沥青破乳进度的控制是乳化沥青冷重生工程推行成败的要点，但它不是唯一的乳化沥青重生路面形成的要点进度。如图3右所示，在破乳过程中，还有两个重要过程在同步进行：一是乳化剂极性基团与石料表面的化学结合，这一结合的强度要高出水的氢键与石料表面的结合（尽人皆知，热沥青与石料表面结合的强度是低于水与石料结合强度的，理论上，热拌沥青混淆料中沥青与石料的界面早晚会被水取代）；另一方面，极性基团已经与石料
7、表面结合的乳化剂的亲油基团部分连续融入聚会后的沥青并将沥青拉近石料表面，而水被从界面地址除去。这两个过程，并称为凝聚过程。成功完成了凝聚过程的状态，能够被形象地看作沥青被乳化剂牢牢铆接在石料/旧料表面。重生路面施工完成，到具备临时通行条件，到摊店面层，致使更长的时间，都有可能是乳化沥青重生料的凝聚过程。凝聚过程其实不是越快越好，越是相对迟缓的凝聚过程，最后的形成的胶结效力反而可能更大。可是，现实的重生施工环境是不同样意过慢的凝聚过程的，经常由于临时通车或许工期的需要要求必然的初期凝聚强度。最后强度和破乳进度/初期强度看来是一对矛盾，但幸亏这对矛盾其实不是不能调解。经过资料的选择，适合采用活性控
8、制填料，致使更完整有效的解决方法，进行有效的乳化剂复配调整（如图2右的乳化剂形态，同样影响凝聚速度和最后强度），都能够有效平衡它们之间的关系，进而获取理想的工程和使用性能。乳化沥青冷重生技术特点和应用方向从资料种类上分，沥青路面资料冷重生疏为水泥冷重生、乳化沥青冷再生、泡沫冷重生3个种类。水泥重生将重生料完漂亮作集料，最后形成的重生层归入半刚性（只管由于内含沥青的影响，强度达不到水泥牢固碎石的水平）。乳化沥青重生料采用路用沥青生产乳化沥青，拌合施工工艺与热沥青类似，也是先裹覆石料/重生料后进行压实成型，差别处在于乳化沥青的粘结强度不是立刻形成，基本归入沥青胶接柔性类资料。如图4左为乳化疲倦损坏
9、试件，养生完成后的乳化重生试件的外观与连续级配沥青混淆料试件近似，疲倦损坏表现明显的塑性变形的特点。泡沫沥青重生采用较大粉料量与沥青胶浆的点粘结模式，且为了保证水牢固性，一般内掺2%的水泥，水泥与沥青胶浆共同发挥胶结作用，图4右为泡沫疲倦损坏试件外观，外观与水泥牢固类半刚性材料凑近，损坏形式表现明显脆性损坏的特点。能够说，泡沫类重生资料种类介于柔性与半刚性之间。图4泡沫沥青与乳化沥青重生重生试件图5是同一个项目上泡沫和乳化重生试件在300kPa应力水平下进行劈裂疲劳测试的结果。蓝色的乳化重生表现了明显更强的塑性变形能力，疲倦寿命也明显更长。半刚性资料和沥青裹覆型的柔性资料，是不能够使劲学指标系
10、统来比较的。由于从力学角度来看，不论是抗压强度、模量仍是抗拉强度，甚至车辙和冻融劈裂，半刚性资料都明显强于沥青混淆料。同样，使劲学指标来比较半刚性和柔性重生技术也是没有多粗心义的。图5泡沫沥青与乳化沥青重生重生试件表1是不同样温度和应力水平下乳化和泡沫的劈裂模量比较。泡沫表现了对温度变化和应力水平变化相对的不敏感性，也就是表现了明显更强的偏刚性特点。而乳化重生，劈裂模量低于泡沫，而差别幅度，随着温度提高、应力水平的增加而明显增大，柔性特点明显。图5的疲倦试验比较仍是在同样应力水平条件下进行的，若是考虑表1模量较低的特点，若是在同样应变水平下进行疲倦测试，两者之间的差别还要明显。表1乳化与泡沫的
11、劈裂模量温度应力水平劈裂模量(MPa)相对差别(%)(oC)(kpa)乳化重生泡沫重生510037423603-3.7200263628718.93001930236622.64001415195538.2151002563300917.42001997278939.73001641203824.225100931185799.52005841548165.1300n/a632n/a除了疲倦试验，能证明最后粘结效力的指标也很存心义，这样的指标同时也是承受交通冲击能力的指针。图6的磨耗扫刷试验就是一个这样的指标。如图右所示，乳化沥青重生的扫刷损失明显少于泡沫重生。这一结果的意义在于：乳化沥青重生
12、层将更有可能用于较高的构造层次。图6重生试件扫刷试验美国路面构造设计常采用构造数设计方法，每一个构造层次都对应有一个层当量系数，当量系数越大的构造层次，将更有可能用在上部构造。比方沥青面层的层当量系数为0.44，碎石层为0.110.14，压实后的沥青路面就料取值0.150.18，而乳化沥青重生能够达到0.250.4，设计中常采用0.35。从实质工程经验的角度反应了乳化沥青重生层用于上基层甚至更高构造层的潜力。在下文的案例中中，也有相应的经验考证。国内主要案例4.1江苏沪宁高速沪宁高速公路江苏段，1996年建成通车，交通量很快高出预期，原有4车道远远不能够知足交通的需要，扩建为双向8车道。为了降
13、低工程造价，减少荒弃料对环境的影响。沪宁高速公路改扩建项目先后在镇江支线和无锡段推行了乳化沥青冷重生的试验段和实体工程。其中，在无锡段采用柔性路面构造：16cm二灰碎石重生层+20cm级配碎石+10cm乳化沥青冷重生+10cm一般沥青LSM-25+8cm一般沥青sup25+8cm改性沥青sup-20+4cm改性沥青SMA13。沪宁改建项目无锡段，是最早的规模化乳化冷重生项目。只管其使用层次还在柔性下基层，但在项目的推行过程中，在旧料办理、重生混淆料设计、拌合设施和施工工艺、质量控制等方面进行了特别重要的研究。为乳化冷重生在中国的应用打下了牢固的技术基础。4.2江西昌九高速江西昌九高速公路是江西
14、省第一条高速公路，该高速公路分三期修筑，分别于1993年、1994年和1996年建成通车。1994年7月动工续建三期工程，即拓宽蛟桥至九江十里铺段，增建为四车道，采用的路面构造是：采用的路面结构是：30cm未筛分碎石20cm二灰碎石6cm热拌沥青碎石4cm中粒式沥青砼3和3cm级配碎石22cm水泥粉煤灰碎石6cm粗粒式沥青砼4cm中粒式沥青砼。作为连结省内最重要的两个城市道路兼我国重要的南北货运通道，昌九高速交通量，每日交通量自然车辆2万余辆，重车比率高达32，超载现象也特别严重。由于路面构造能力凑近使用年限末期，2006-2007年，对该路进行了乳化沥青重生大修。大修构造为原路基及碎石层+2
15、0cm修复的基层+12cm再生层+6cm一般AC20+6cm改性AC20+4cm改性AC13。江西昌九项目带来乳化沥青冷重生重要进步。除了它近对照于沪宁项目，它获取了几个重要进步：100km的规模外，1、规模化应用技术系统的框架成型。包括：旧路检测谈论、基层谈论及办理、旧料获取方法/堆放办理/技术分析、项目级乳化沥青配方设计、厂拌重生混淆料设计、厂拌重生拌合楼配置与改良、重生层施工方法与质量控制等均获取了建立和不同样程度的充分。2、重生层成功应用于基层上部。如图7右所示，重生层在施工推行后3天即能成功钻取试件，且孔位杯口完满，后期经受交通未崩溃。预示成功的乳化重生可能取代部分面层的潜力。3、研究了忙碌交通条件下进行厂拌冷在生和基层修复的路面和构造物改造、交通和施工组织模式。图7昌九冷重生图片4.4江苏340国道常州市公路处和江苏省交通科学研究院采用壳牌乳化沥青，在S340省道赵庄至
