乳化沥青的应用及发展

毕业设计（论文）中文题目：乳沥青的应用及发展化学院：专业：公路工程与管理姓名：季海燕学号：09631978指导教师：2011年9月6日远程与继续教育学院2目录内容摘要………………………………………………一、乳化沥青…………………………………1、乳化沥青的概念、特性2、乳化沥青的优点和经济性二、路面损坏设分类三、路面病害的原因四、乳化沥青在道路建设工程中的的具体应用…………1、新建道路：透层、粘层、封层2、道路养护：雾封层、稀浆封层、微表处、碎石封层、超薄磨耗层、修补坑槽3路面再生：冷再生五、乳化沥青在高速铁路中的应用………………………………六、乳化沥青在其他领域的应用…………………………………七、乳化沥青的发展前景…………………………………八、结论…………………………………九、参考文献3乳沥青的应用及发展化【摘要】乳化沥青是由两种互不相容的物质—沥青和水组成的混合物。乳化沥青在工程应用中是一种便利的和有效的粘结料，具有节能，多用途及使用方便的优点。该文详叙论述了乳化沥青在工程应用中的技术标准，在公路新建工程中透层、粘层、封层，道路养护中雾封层、稀浆封层、微表处、碎石封层、超薄磨耗层、修补坑槽，路面再生冷再生的应用情况及乳化沥青在高铁中的应用。展望了乳化沥青未来发展的需求。【关键词】乳化沥青道路养护应用发展一、乳化沥青1、乳化沥青的概念及特性将沥青热融后，经高速机械剪切后，以细小的微粒状态分散于含有乳化剂的水溶液中，形成的水包油型的沥青乳液，这种沥青乳液称为乳化沥青。其主要特性表现可以冷态施工，现场无需加热设备和能源消耗，扣除制备乳化沥青所消耗的能源后，仍然可以节约大量能源。由于乳化沥青黏度低、和易性好、施工方便故可节约劳动力，此外乳化沥青在集料表面形成的沥青膜较薄，不仅提高了沥青与集料的黏附性，而且可以节约沥青用量，乳化沥青施工不需加热。故现场不污染环境，同时避免了劳动操作人员受沥青发挥物的毒害。扣除制备乳化沥青所消耗的能源后，仍然可以节约。乳化沥青具有储存稳定，混合过程中性能稳定、表面处治适用范围广和施工方便等特点因此广泛使用。乳化沥青是由两种互不相溶的物质——沥青和水组成的混合物。其主要特性表现为它的储存稳定性、在混合过程中的稳定性、表面处治和粘度特性及养护速度。在这些特性中有许多是随着微粒尺寸和微粒在乳化沥青中的分布情况而起作用的。该变化是一种随沥青型号、级配、乳化沥青生产所使用的设备和化学试剂的使用稳定性而变化的。乳化沥青的颗粒尺寸大小是比较重要的参数，因为粒径变得越单一、分散，乳化沥青的粘度越好，破乳率和粘结性能也越合适。然而这也限制了乳化沥青中的沥青含量，并4且能够影响养护速度，在一般情况下，通过VSS发现颗粒直径在1～５μｍ范围内时具有最好的总体特性。沥青的组成和化学特性都很复杂。具有较高的极性（偏光性）和较高的芳香族沥青，通常较容易乳化。使用添加剂可以用来提高乳化作用，一般来讲，高针入度的沥青比低针入度的沥青容易乳化。一般乳化沥青是通过设备和配方来控制掺量。采用合适的乳化剂、正确的控制乳化剂效果的乳化沥青配方，对于生产出满足需要的乳化沥青是至关重要的。２、乳化沥青的优点和经济性２．1节能稀释沥青中的煤油或汽油含量可以达到５０％，而乳化沥青中则只含０～２％。所以，这是一项在白色燃料生产利用方面具有重要价值的节约行为，仅仅依靠增加轻制油溶剂来减少沥青的粘度标准，沥青就能够被浇灌和洒布，并希望使用后的轻制油能够挥发进入大气中。事实上，如果轻制油不能够挥发，那么沥青就太软了，在交通荷载作用下，道路表面就可能泛油或变形。用乳化沥青一般可以节省沥青用量的10％一20％，采用乳化沥青筑路的经济效益非常显著。另外，阳离子沥青乳化沥青与各种骨料都有良好的粘附效果，从而扩大了骨料的来源，更便于就地取材，减少材料的运输，降低工程造价。使用乳化沥青比使用热沥青也节省大量的能源。采用热沥青修路时，一般需要使用大量能源为沥青材料和矿料加热。对我国各地公路部门调查表明，加热一吨沥青实际消耗燃料为557kg。采用热沥青筑路之所以要消耗这么多燃料，主要是施工过程中，为了时刻保持沥青应有的温度，常常对沥青要进行重复加温和持续加温。在沥青的运输和使用过程中，沥青每倒运一次要加热一次。如果施工过程中出现器械故障，或因气候、材料、人员等各种意外情况造成停工时，运到现场的沥青必须持续不断的进行保温，这样就消耗大量的燃料，并且也容易引起沥青材料的老化。采用乳化沥青筑养路时，只需在沥青乳化时一次加热，而且沥青加热温度只需达120-140度，仅此就比热沥青降低50度左右。尽管生产沥青乳化沥青时，在其他方面还要5消耗一些能源，如制备乳化剂水溶液需要加热，乳化机械需要消耗电能，但根据统计计算，用乳化沥青筑养路比使用热沥青可节约能源50%以上。现将乳化沥青和具有同样固体的轻制油进行比较，结果如下。轻制油（轻制沥青）：加工1L摊铺用的轻制沥青大约需要能量700KJ，再加上切削器等增加的能量，即40000KJ/L，生产这样１Ｌ６０％的轻制沥青乳化沥青设整个能量需求是：700+4.4x40000=16700(KN)乳化沥青：生产1Ｌ乳化沥青需要能量５７６KJ，生产１Ｌ乳化沥青的设乳化剂能量为５８４KJ，这样生产1Ｌ乳化沥青的总能量为１１６０KJ。由此可以看出，大部分能量是被燃料消耗掉了。２．２多用途性扩大沥青的使用范围乳化沥青有十分广泛的用途，它可以直接喷洒，作为黏层油、透层油、雾封层使用，可以喷洒后作为碎石封层、沥青表处、贯入式路面等的结合材料；可以与石料搅拌和成乳化沥青混合料，包括微表处、稀浆封层、冷拌混合料等不同的形式。乳化沥青在建筑、农业、林业、防沙治沙方面也得到了应用随着乳化沥青技术的不断发展，实现了以往沥青施工不能达到的效果。例如：轻度老化性龟裂的路面、封层迅速天填缝、表面沥青再生、封闭路面雨水、延长路面寿命。再如土壤拌和，使乳化沥青均匀的分散在土壤中，形成土壤中的黏结力，使土基达到一定的强度要求。乳化沥青有许多种应用方法，应用时要选择合适设方法，因为它们有一个非常广设应用范围。同样设乳化沥青既能够作大面积的封层撤布，也能够用来进行小范围设坑槽修补工作。因为它们能够长期储存在储罐中，在偏远地区应用时，利用滚筒洒布应用起来非常容易。２．３使用方便6乳化沥青采用乳化的方法，实现了普通沥青通过加热、稀释沥青通过掺加大量轻质油分才可以实现的低黏度流动状态，因此使用以来更加方便。乳化沥青在生产后，可以在常温条件下存放数月时间，喷洒和拌和时均无需加热，也不需要将石料加热，因此大大简化了施工。热沥青在储存和施工过程中需要不断加热，以维持需要的温度，用于混合料的生产还需要将石料加热到170度以上；如果在施工过程中由于机械故障、天气、材料等方面的原因停工，运至现场的沥青混合料需要不断加热甚至废弃。稀释沥青也需要加热到80度以上以获得合适的黏度，使用起来很不方便。乳化沥青设专业化洒布，需要专业化设设备，如洒布机。然而，小面积设乳化沥青应用可直接采用手工浇灌和手工洒布，如小面积设坑槽补工作、裂缝填缝料等，小数量设冷拌混合料只需要基本设备就行。例如，一只带挡板的洒水壶和一个铁锹就能够进行小面积的封层和裂缝修补，采用灌入式坑槽修补方法填充路面坑洞等应用简单易行。2.4节省材料由于乳化沥青中有40%的水，也就是相当于用水将沥青稀释成了60%的浓度，因此施工时可以更加准确的控制沥青用量。乳化沥青与矿料表面具有良好的工作度和黏附性，可以在矿料表面形成均匀的沥青膜，容易准确的控制沥青用量，保证矿料之间能有足够的结构沥青，并使混合料中的自由沥青降低到适宜程度，因而提高了路面的稳定性、防水性、与耐磨性。因此，使用乳化沥青筑路，可以显著减低沥青的用量。路面结构形式热沥青用量乳化沥青节约成本%用量折合沥青用量简易封层（1cm）1.0～1.2kg/㎡1.2～1.4kg/㎡0.72～0.84kg/㎡30表面处治（拌和2cm）3.0～4.5%4.0～7.0%2.4～4.2%12多层表处（层铺3cm）4.0～4.6kg/㎡4.8～5.4kg/㎡2.88～3.24kg/㎡28贯入式（4cm）4.4～5.1kg/㎡6.0～6.8kg/㎡2.4～4.08kg/㎡11沥青碎石2.5～4.5%3.5～6%2.1～3.6%20中粒式混凝土4.0～5.5%6.0～8.0%3.6～4.8%127细粒式混凝土4.5～6.5%6.5～9.5%3.9～5.7%13黏、透层油0.8～1.2kg/㎡0.8～1.2kg/㎡0.48～0.72kg/㎡40由此可见，用乳化沥青筑养路一般可节省沥青10%～20%。2.5、延长施工季节乳化沥青是水基物质，因此与石料拌和时可以使用潮湿的石料，甚至可以说适合使用潮湿的石料。在低温条件下，沥青在石料表面形成连续的膜，要求沥青有低的黏度。乳化沥青黏度很低，在10度以下可以湿润并成膜。阴雨与低温季节是热沥青施工的不利季节，也是沥青路面发生病害较多的季节。特别是在我国多雨水的南方，沥青路面路况常在阴雨季节急速下降，出现了病害不能及时用热沥青修补，在行车的不断碾压和冲击下，致使病害迅速蔓延与扩大，随之行车运输效率降低，油耗和磨损增加，交通事故增加。而采用乳化沥青筑养路，可以少受阴湿和低温影响，发现路面病害时可以可以及时修补，从而能及时改善路况，提高道路运输效率。同时乳化沥青可以在下雨后立即施工，减少雨后的停工后的费用和机械的停机台班费，并能提前完成施工任务。延长施工季节的重要意义在于加速公路建设，并有利于沥青路面的及时养护，制止病害的加剧和扩大。关于乳化沥青施工可延长施工的时间，随各地区气候条件而有不同，一般可延长施工时间一个月左右。2.6环保、安全乳化沥青车间的生产过程都是在密封状态中进行，沥青的加热温度（120-140度），加热时间短，污染程度较轻。热沥青车间由于沥青加热温度高（160-180度）加热时间长，沥青蒸汽中的有害物质对于环境污染严重。稀释沥青在掺加稀释剂时会产生大量的烟雾，对于环境造成的危害比热沥青还大。施工阶段，热沥青和稀释沥青对环境的污染同样比乳化沥青要大的多。稀释沥青中一般含有10%-50%的柴油、煤油等轻质油分，而乳化沥青含有40%的水。喷洒或者拌和施工后，稀释沥青的轻质油分挥发到空气中，在造成资源浪费的同时，还会造成严重的空气污染，而乳化沥青时水分挥发到空气中，避免了环境的污染。8此外，乳化沥青是在常温条件下进行施工的，避免了因热沥青而引起的烧伤、烫伤，也避免了摊铺高温混合料的沥青蒸汽的熏烤。所有用乳化沥青施工，可以改善不利的施工条件，降低工人的劳动强度，深受筑路工人的欢迎。以上情况可以说明，从社会效益、经济效益和环境效益综合来看，优于热沥青。乳化沥青是一种节能、安全、环保、有效且通用的道路材料。2.7、路用效果理想乳化沥青与稀释沥青和热沥青相比，其性能的优越性主要表现在：与石料的粘结更加牢固，耐久性好。A与石料结合牢固热沥青、稀释沥青与石料的黏结致使单纯的物理裹附，粘结程度时有限的，当遇到表面电荷较强的酸性石料时，往往使用抗剥落剂来增强沥青石料的黏结；特别是当使用稀释沥青时，稀释剂往往需要很长时间才能完全挥发，这就使得沥青变软，造成泛油。石料在潮湿状态下均带有负电荷，而阳离子乳化沥青中的沥青微粒带有正电荷。当阳离子乳化沥青与潮湿的矿料接触，由于异性相吸的作用，使得沥青微粒迅速、紧密的吸附在矿料表面。由于时化学吸附，这种吸附受环境温度的影响不大。B耐久性好乳化剂本身就是一种抗剥脱剂，可以增强沥青和石料之间的黏结。研究表明，乳化剂还可以改善沥青的抗老化技能，从而对沥青路面的耐久性有帮助。同时，使用常温下呈液态的乳化沥青，也便于掺加改善沥青耐久性的添加剂。由于在施工过程中，沥青的加热温度降低，加热次数少，沥青的热老化损失小，因而增强了路面的稳定性和耐久性。以上情况说明，使用乳化沥青，社会效益、经济效益、环境效益明显优于使用稀释沥青。在部分应用领域，乳化沥青表现出比热沥青更好的适用性和优越性，值得在公路工程领域大力推广。二、路面损坏设分类9a）变形或扭曲路面的塑性变形是由