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一、乳化沥青的发展过程
乳化沥青的发展始于20世纪初,最早被用于喷洒以减少灰尘,20世纪20年代在道路建设中普遍使用。起初乳化沥青的发展速度相对较慢,受制于可利用的乳化剂和人们对如何使用乳化沥青缺乏足够的知识。通过改进乳化设备和人们的不断时间,乳化沥青的型号和等级不断发展,现在的选择范围已经非常广泛。事实上,有一些道路必须使用乳化沥青。明智的选择和使用可以获得重大的经济效益并有利于环保。20世纪30年代至50年代中期,乳化沥青的使用数量在缓慢但稳定的增长。第二次世界大战后,随着道路承载量的加大,道路设计者们开始先知乳化沥青的使用。从1953年起,沥青粘结料的使用率迅速增加哦,乳化沥青的使用数量也在稳定的上升。
后来,一些因素也有助于乳化沥青使用量的增大:
(1)20世纪70年代的能源危机,美国联邦能源署对中东石油禁运迅速采取的保护措施。乳化沥青不需要用石油溶解为液体,乳化沥青还可以在不需要特别加热的情况下用于许多地方,这两点因素都有助于能量的储蓄。
(2)可以较少环境污染。从乳化沥青中游离出的碳氢化合物的数量几乎为零。
(3)一些型号的乳化沥青能够包裹在潮湿的石料表面,这就可以减少因加热和风干石料所需要的燃料。
(4)乳化沥青多种型号的可利用性。最新的沥青型号和实验室程序的改良可以满足计划和随需要的条件。
(5)在偏远地区能够用冷材料施工。
(6)乳化沥青的适用性使其对于现有的道路细微缺陷的预防性保养方面可以达到延长使用寿命的作用。
能量的维护和环境保护这两个因素加速了乳化沥青在实际中的应用。美国联邦公路局早期活动中的一项,就是发布了一条公告,直接关注燃料的节约,这样就使乳化沥青代替稀释沥青成为现实。从那时起,美国所有的州都允许或命令用乳化沥青代替稀释沥青。
交通运输是国民经济的命脉,公路运输是交通运输的主要方式之一,因此各国都在一方面重视各级公路的建设的同时,也十分重视已铺路面的经常性维修和养护,在能源危机的影响下,在筑路养路的工程中要就节省能源、节约资源、保护环境、减少污染的呼声越来越高。在这种形势下,如何节省能源和资源,如何改善热沥青施工的工作环境,已引起筑路和养护部门的重视。在长期的筑路实践中,人们越来约深刻的认识到:发展和应用乳化沥青技术,是达到上述要求的可取途径。
随着近代界面化学和胶体化学的发展,近30年来,阳离子乳化沥青发展速度很快。阳离子乳化沥青中的沥青微粒上带有阳离子电荷,当与矿料表面接触时,由于异性相吸的作用,使沥青微粒很快地吸附在矿料的表面上。即使在阴湿或低温季节,阳离子乳化沥青仍可照常施工。阳离子乳化沥青可以增强与矿料表面的粘附力,提高路面的早期强度,铺后可以较快地开放交通,同时它对酸性矿料和碱性矿料都要很好的粘附能力。因而,阳离子乳化沥青既发挥了阴离子乳化沥青的优点,同时又弥补了阴离子乳化沥青的缺点,这样,就使乳化沥青的发展进入了一个新的阶段。
由于用于乳化沥青施工简单、现场不需加热,节省能源、效果显著,尤其在旧沥青路面的维修与养护中更显示了其特有的优越性,因此目前世界上许多国家如西班牙、德国、英国、法国、瑞士、瑞典、加拿大、美国、俄罗斯等国家,都在公路工程的铺筑和养护上大量应用乳化沥青。尽管这些国家热沥青搅拌厂很多,他们每年仍使用大量的乳化沥青修路和养路,其中90%为阳离子乳化沥青,从而提高了国家公路的好路率与铺装率。
二、我国乳化沥青的发展过程
我国在新中国建立前只有个别的市政工程部门使用了少量的阴离子乳化沥青,解放后一直都没有接触这项技术。至70年代后期,我国才在一个展览会上见到外国的阳离子乳化沥青样品。当时的形势不可能引进这项新技术。为了在我国开展这项新技术的应用,由交通部组织成立了“阳离子乳化沥青及其路用性能研究”课题协作组,对这项技术进行攻关研究。该课题1981年列为交通部重点科研项目,1983年列为原国家计划委员会与国家经济委员会的节能应用项目。
到1985年该课题基本完成了计划任务,由交通部代表原国家计划委员会与国家经济委员会对该课题进行了技术鉴定,同年荣获国家技术进步二等奖,并决定“七五”期间在全国范围推广应用。
在课题完成时,我国14个省市已开始应用乳化沥青,铺筑了贯入式、黑色碎石、乳化沥青混凝土、表面处治等各种结构形式的路面并用于旧沥青路面材料冷却再生、防尘处理。其中施工方法有用人工拌与洒布的,也有用机械拌和与撒布的;在气温方面有在寒冷的北方,也有在湿热的南方;沥青的品种有胜利与茂名的,也有高升与大庆的;有的铺在大交通量的主干线上。也有铺在低交通量的地方道路上。这些应用都取得了完全的成功,并显示出了很好的社会效益和经济效益。
经过“七五”期间的推广,我国在公路部门的乳化沥青应用得到了更大的发展。
目前我国的乳化沥青生产基地已经遍布全国各地,大部分省地都建有设备完整的乳化沥青车间。在新疆、西藏等不远地区也都已开始生产应用乳化沥青。现在全国公路部门以拥有乳化沥青车间200多座。
乳化沥青车间生产技术水平不断提高,乳化沥青的生产从开口自流平经验控制油水比例,逐步发展成密封加压由流量计控制油水比例,进而达到计算机自动控制油水比例和油水温度。乳化沥青的生产质量提高,产量增加,满足了公路工程和养护工程的需要。
乳化剂的质量进一步得到提高,品种有所增加。1985年课题刚完成时,只有3种乳化剂可供选择,而其价格较高,质量也不稳定。经过多年努力,目前已有20多个厂家生产快裂、中裂、慢裂不同类型的乳化剂。特别是研制出利用工业废料就地取材的乳化剂,简化了工艺,提高饿了质量,降低了成本,更有利于我国乳化沥青的推广应用。
近年来,为适应高等级公路养护的需要,在改性乳化沥青的研究和应用方面取得了可喜的成绩。
乳化沥青的应用范围不断得到开拓发展,现在乳化沥青不仅仅用于低等级公路沥青路面的铺筑和养护上,还用于高等级公路的透层油和粘层油,公路工程的上、下封层,旧沥青路面材料的冷再生。乳化沥青用于水泥混凝土路面的养护也有应用实例。