瀝青路面灌縫材料研究進展(二)

冷(常溫)灌瀝青

隨著社會的發展，人們的環保意識不斷提高，對工作環境也提出了更高的環保要求，而熱灌瀝青施工時揮發出有害物質，危害工人的身體健康，造成沿路空氣污染，而乳化瀝青產生有害物質很少，宋哲玉等研究表明，乳化瀝青揮發產生的有害物質比熱瀝青大大下降，其中致癌物質苯並芘下降7.4倍，酚類下降136倍，總烴下降9倍。近年來，由於乳化瀝青具有無需加熱，施工方便，節省能源，更加環保的顯著優點，以乳化瀝青為基礎的冷（常溫）施工灌縫材料發展迅速。冷灌瀝青材料主要包括乳化瀝青、改性乳化瀝青等。

乳化瀝青。乳化瀝青是將瀝青熱融、經過機械的高速剪切作用，將瀝青破碎成微小顆粒分散於含有乳化劑的水榕液中，形成一種均勻分散膠體。乳化瀝青在常溫下呈液態，有極好的流動性和浸潤能力，可滲透到裂縫中，待裂縫中的瀝青乳液水分逐漸蒸發，直至乳液破乳後便可封堵裂縫，因此，瀝青乳液完全可以作為灌縫材料，尤其是在潮濕的路面使用，施工時無需加熱，對路面清潔度要求低。乳化瀝青較熱瀝青具有顯著的優點陽，乳化瀝青一般是水包油型乳狀液，不怕水，能裹覆潮濕石料，低溫不影響其流動性和浸潤性，故可在雨後、潮濕裂縫或低溫條件下進行施工，而熱瀝青在潮濕狀態或低溫條件下的效果極差；由於乳化瀝青具有極好的流動性和滲透性，因而用於未成熟的輕度裂縫的效果較好，而熱瀝青浸潤性略差些，更多地用於成熟裂縫；乳化瀝青不需或稍許加熱便可使用，更加環保，其施工費用較低，使用安全方便且節約能源。所以，乳化瀝青在某些特定情況下也用於裂縫的修補。但是，乳化瀝青的黏結性能比熱瀝青差，故其更多的用於沒有或是有較小水平位移裂縫的修補，且多在裂縫處於潮濕狀態或低溫天氣等環境條件較惡劣情況下，作為裂縫的應急補縫材料。所以，若要擴大乳化瀝青應用的範圍，必須提高其性能以滿足灌縫材料性能的需要，可根據不同情況摻人添加劑或改性劑，製成高性能改性乳化瀝青後使用。改性乳化瀝青。瀝青乳化只是改變瀝青的物理狀態，並不改變瀝青的化學性質，因而乳化瀝青灌縫破乳後起封堵裂縫作用是瀝青，但瀝青的性能遠不能滿足灌縫材料的性能要求。需要根據不同情況加入改性劑製成性能不同的改性乳化瀝青，通常使用的乳化瀝青改性劑是聚合物乳液，改性工藝是將聚合物乳液與乳化瀝青和其它添加劑均勻混合。改性乳化瀝青的性能主要取決於聚合物乳液的類型和添加量。目前常用的聚合物有丁苯橡膠(SBR)、乙烯－酯酸乙烯共聚物(EVA)及環氧樹脂(EP)，且都可製成乳液作改性劑使用。其中SBR是合成橡膠中應用最廣的一種，其綜合性能較好，強度較高、延伸率大，抗磨性和耐寒性亦較好。用SBR乳液改性得到的乳化瀝青破乳後具有很好的低溫抗裂性能，同時具有較好的延展性和彈性，非常適合嚴寒地區使用。

化學類材料。化學類灌縫材料一般是由A、B兩種組分通過化學反應製得，A組分一般為高分子聚合物單體，B組分為固化劑、交聯劑和催化劑等助劑。A、B兩組分通過化學交聯反應使之從液態轉變為固態。包括有機硅橡膠、聚硫橡膠和聚氨酯橡膠等。

有機硅橡膠。有機硅橡膠是單體燒氧基硅與固化劑、交聯劑混合後發生化學反應，使組分從液態變為固態而自我成形的材料。發生化學固化反應後的有機硅橡膠是一種高分子聚合物，具有良好的耐老化、抗紫外線及自流平性能鬧。根據SHRP-89-H-106的研究表明，該類路面灌縫材料的有效期可以達到6-7年。因而有機硅橡膠作為路面灌縫材料使用。聚硫、聚氨酯橡膠及其複合型。聚硫密封劑於20世紀50年代問世，是以液態聚硫橡膠為基體材料，配合增蒙古劑、固化劑、促進劑、補強劑、增塑劑等助劑製成的密封劑。其具有優良的耐紫外、耐燃油、液壓油、水和各種化學藥品性能以及耐熱、耐大氣老化性能。聚氨酯密封劑中含有強極性和化學活潑性的－NCO(異氨酸酯)、－NHCOO(氨基甲酸酯基團)，與含有活潑氫的材料如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料，以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優良的化學黏接力，並具備優異的柔韌特性。聚硫、聚氨酯橡膠均屬於室溫硫化橡膠類產品，其模量低、位移能力較高，在普通道路、高速公路、機場等路面的嵌縫密封中應用廣泛。近年來對聚硫、聚氨酯密封膠的研究主要集中在物理改性上，即通過不同的功能添加劑和助劑來改善聚合物的性能。萬小龍等發明了一種道路裂縫修補用雙組分聚氨酯嵌縫劑，是由多元醇混合物和聚氨酯預聚體發生交聯反應形成聚氨酯得到。該材料伸長率、拉伸強度、撕裂強度等力學性能優異，抗老化性能好，且更加環保。楊元龍等在此基礎上通過製備工藝的改進及耐老化劑助劑的加人，聚氨酯的耐久性優越。王碩太等以自主製備的聚硫氨酯液體橡膠為原股，加入活性填料、增塑劑、緩硫化劑等助劑，再加人硫化劑、助硫化劑、增塑劑等固化劑，製備出了兼具聚氨酯、聚硫橡膠結構特徵的新型聚硫氨酯密封膠。Roklin公司開發出用於可用於路面裂縫快速修補的聚氨酯樹脂，其突出特點是固化快，最大限度減少施工時間，施工人數少，不需要專用設備，非常適合於應急修補，可以在寒冷天氣進行。化學類材料雖然具有耐老化、抗紫外線及良好的白流平性能，但其大多數用於機場跑道、水泥混凝土路面的嵌縫及接縫處理中，要大規模應用於高等級瀝青路面的灌縫及嵌縫施工中還需要解決廉價型施工設備等問題。

結語

交通運輸「十二五」發展規劃指出，要加快推行預防性養護。加強預防性養護新設備、新材料、新技術和新工藝的研究，推行低碳、環保、節能養護，努力形成成套技術標準體系。因此，預防性養護在國內公路交通運輸中將佔有越來越重要的地位。近年來，公路路面灌縫材料的研究是預防性養護技術領域最重要的研究方向之一，而且也取得了重要進展，但高性能、低成本路面灌縫材料的開發仍然是道路養護工作者的一項長期、艱巨的任務。熱灌瀝青材料應用較早，技術較為成熟，但是複雜的施工步驟和昂貴的灌縫設備限制了其應用範圍；化學類材料的性能很好，專用性強，價格昂貴，適用於高等級的路面；冷灌瀝青由於無需加熱，能耗低，更環保，施工簡便，性價比高，成為近年來灌縫料開發的熱點和重點，具有不可估量的發展潛力。不論是路面灌縫新型材料還是傳統材料，未來都必須沿著：(1)使用方便，操作簡單，施工快捷，迅速開放交通；(2)污染小，更加環保，對工人的身體傷害小；(3)使用性能優良，性價比高的方向發展。