烟台公路中心不黏轮乳化沥青成套技术达国内领先水平

文 山东省烟台市公路事业发展中心 修林岩 宋文杰 图 山东省烟台市公路事业发展中心

国道206线威汕线烟台境内栖霞段

2021年10月23日，由山东省烟台市公路事业发展中心负责的“基于高性能乳化剂的不黏轮乳化沥青成套技术研究”（以下简称“不黏轮技术研究”项目）顺利通过山东省交通运输厅验收，专家组一致认为该项目具备国内领先水平。作为一项实用技术，该项目的研究工作一直备受关注，被山东省交通运输厅列入《2020年度山东省交通运输科技计划》。

“不黏轮技术研究”项目通过室内试验、理论分析等步骤，采用两种长链脂肪胺与不饱和脂肪酸胺复配，研发出用于不黏轮乳化沥青制备的高性能乳化剂；基于高性能乳化剂、调和硬质沥青，开发了不黏轮乳化沥青，并优化提出了基于管道加压的不黏轮乳化沥青生产工艺；基于蒸发成膜理论，建立了不黏轮乳化沥青破乳成膜性能的表征方法。该乳化沥青具有黏结强度高、破乳速度快、硬化不黏轮及生产成本低等突出优势，符合“绿色发展节约集约低碳环保”发展理念，具有显著的经济效益、社会效益和生态效益。

降本增效 新材料研发需求迫切

应用黏结层作为一种简单、经济、高效的工艺，可以加强路面层间的黏结强度，提高路面多层组合体系结构的承载能力和耐久性，并最大限度地减少路面问题。黏结层通常是由基质沥青、改性液体沥青，或者是乳化沥青构成。由于前两者沥青黏结层分散性差或不均匀，且与基层的相容性和黏结强度较差，因此乳化沥青在黏性材料应用中占有重要地位。

近年来，超薄磨耗层(UTWL)路面预防和养护技术逐渐兴起。超薄磨耗层是将间断级配热拌沥青混合料和乳化沥青相结合的一项技术，厚度在15毫米至25毫米之间，减少了细集料的数量。将改性沥青作为黏结剂添加到沥青混合料中，既可改善路面的涂装性能，保证行车安全性，还能延长路面的使用寿命。超薄磨耗层的厚度对其性能起到关键作用，如果设计和使用不当可能会导致路面过早损坏，如脱黏、分层、滑移、疲劳开裂或剥落，从而在车辆载荷下性能逐渐下降，因此，超薄磨耗层各层之间的设计和连接至关重要。为防止层间破坏，必须适当铺设高性能黏结层，以确保上下层之间黏结牢固。

然而，由于设计、应用不当，叠加受到重型轮胎碾轧的影响，在实际工程中往往会出现黏层乳化沥青黏附于车轮，导致黏层乳化沥青从现有路表移除，造成脱黏现象。因此，在超薄磨耗层及旧路加铺磨耗层等新型道路养护施工技术中，经常通过使用昂贵的同步喷洒摊铺设备避免这一现象的产生。另外，有国际学者在关于黏结层使用的全球实践状况调查中发现，38%的施工人员认为黏层乳化沥青需在破乳固化后才能施工，但现有的黏层乳化沥青破乳固化时间相对较长，喷洒后往往需要数小时，直待破乳固化后才可摊铺混合料，因此降低了施工效率。针对上述问题，开发一种不黏轮高黏乳化沥青十分必要。

优势突出 研究体系基本完善

不黏轮技术主要研究了乳化沥青、高黏乳化沥青、乳化剂及乳化沥青的蒸发成膜性能。研究团队首次自主开发出用于不黏轮乳化沥青的高性能乳化剂，并基于该乳化剂开发出不黏轮乳化沥青及其制备工艺，建立了贮存稳定性和破乳成膜性能的表征方法，以及黏轮性能、黏结性能的表征方法，形成了不黏轮乳化沥青的施工工艺。

与现有普通乳化沥青、SBS乳化沥青相比，不黏轮乳化沥青具有黏轮率低、黏结强度高等突出优势；与现有高黏沥青相比，其施工方便，无需专门的施工设备且成本不高；与现有不黏轮乳化沥青相比，其具有自主知识产权，成本优势明显。不黏轮技术的主要研究内容包括：低成本、高性能不黏轮乳化沥青乳化剂的开发，不黏轮乳化沥青制备技术，对不黏轮乳化沥青施工工艺的考察三个方面。

国道517线长莱线烟台境内招远段

表1 不同喷洒量的不黏轮乳化沥青试验结果

表2 喷洒温度对喷洒效果的影响

低成本、高性能不黏轮乳化沥青用乳化剂针对不黏轮乳化沥青的技术特征和性能要求，采用有机合成或复配工艺，开发出适用于硬质沥青等高黏沥青的乳化剂，并优化了合成和复配工艺。

不黏轮乳化沥青制备技术利用实验室设备，优化筛选了不黏轮乳化沥青产品的工艺参数，主要包括原料配比（乳化剂、硬质沥青、聚合物改性剂用量、助剂）、油水比、乳化温度和管道压力等，确定较优不黏轮乳化沥青实验室制备工艺，并根据不黏轮乳化沥青的配方及制备工艺进行了工业试生产，确定了不黏轮乳化沥青的制备技术。

不黏轮乳化沥青施工工艺的考察首先需评价不黏轮改性乳化沥青的贮存稳定性、粒度分布、蒸发残留物性能等常规性能指标；其次需基于乳液蒸发成膜理论考察乳化沥青破乳成膜性能；最后需分析乳化沥青的黏轮效果、黏结强度、剪切强度等应用性能。

通过层间直接剪切试验和层间拉拔试验验证不黏轮乳化沥青的黏结性能，并将其与普通乳化沥青、SBR改性乳化沥青、热沥青进行黏结性能对比研究，再通过渗水试验及室内冲刷试验评估各类黏结材料的防水性能和抗冲刷性能，以验证不黏轮乳化沥青的防水性能，并提出不黏轮乳化沥青作为黏层材料的黏结性能评价方法和技术指标推荐值。

通过考察不黏轮乳化沥青的喷洒温度、喷洒量、喷洒速度，可确定较优的喷洒工艺。铺筑试验路段并跟踪观测，可验证室内试验的研究成果，从而确定较优施工工艺。该技术虽铺设了试验路段，但由于目前应用项目相对较少，尚未大面积开展试验，因此在实际应用领域有待加强。

成效显著 市场应用前景广阔

为进一步验证室内试验的研究结论，并推广不黏轮乳化沥青产品，同时考察产品生产、施工工艺及质量控制过程，研究团队在厂区道路开展了施工工艺研究，重点记录不黏轮乳化沥青的喷洒量和喷洒温度对施工的影响。

施工工艺研究表明，不黏轮乳化沥青的喷洒量宜控制在0.4千克每平方米至0.6千克每平方米，喷洒温度宜控制在70摄氏度至90摄氏度。

随着公路事业的快速发展，我国公路的大规模养护维修日益频繁。山东是交通大省，公路交通比较发达，每年各等级公路建设、大中修工程与养护施工量均较大。不黏轮乳化沥青可被广泛应用于黏层、应力吸收层、超薄磨耗层及桥面防水黏结层，具有广阔的市场空间。不黏轮乳化沥青所需的生产和施工设备与普通乳化沥青类似，但具有不黏轮效果突出、黏结力强等优点，可在高速公路、各等级道路、城市主干道的黏层、应力吸收层、超薄磨耗层及桥面防水黏结层中推广使用。

不黏轮乳化沥青成套技术在山东省道207线中的应用

2021年9月，不黏轮乳化沥青被应用于山东省道207线牟平浩家庄至牟平乳山界段大中修工程中，施工面积4000平方米，不黏轮乳化沥青破乳成膜效果良好，且施工车辆车轮上完全没有乳化沥青黏附，有效避免了施工损伤，应用效果良好。施工结果表明，不黏轮乳化沥青具有抗车轮黏附效果好、破乳固化成型速度快及成膜效果好的优点，应用前景广阔。