陆由付
(山东高速集团有限公司，山东 济南 250098)
公路交通作为支撑国民经济平稳发展的重要推动力量近年来已得到了迅猛发展，但随着我国公路网的逐渐完善，公路工程建设的速度正逐渐放缓，然而已有道路在长期经受着行车荷载及自然条件的作用后，其服务能力及使用寿命逐年降低，因此，为保障公路交通的使用性能，迫切需要加强预防性养护技术的发展。目前常用的预防性养护技术包括稀浆封层、微表处、开普封层和超薄磨耗层等[1]。其中，微表处凭借快速开放交通、抗滑性和平整度优良等技术优势，逐渐受到研究者们的广泛关注。Liu M等[2]对比评价了不同类型丁苯橡胶(SBR)改性乳化沥青微表处的抗滑性能、粘结性能、车辙性能和磨损性能。夏慧芸等制备了高性能SBS改性乳沥青微表处，该微表处可拌和时间为160 s，粘结强度为1.3 MPa，6 d湿轮磨耗损失为628 g/m2[3]。季节等基于正交试验得出水性环氧树脂改性乳化沥青最适宜配比，并评价了微表处水稳和抗滑等路用性能[4]。余定洋等开发了新型水性环氧树脂乳化剂，并系统评价了微表处混合料耐磨耗、抗车辙、抗水损等性能[5]。综上可知，虽然国内外对微表处及其应用技术已开展了相关研究，并取得了一定成果，但关于常用聚合物改性乳化沥青微表处种类尚不明确，不同类型聚合物改性乳化沥青微表处基本性能评价仍需进一步探讨与研究。
鉴于此，本文系统调查国内聚合物改性乳化沥青微表处研究与应用状况，分析聚合物改性乳化沥青微表处原材料类型及其特点，对比评价不同类型聚合物改性乳化沥青微表处基本性能，从而为聚合物改性乳化沥青微表处进一步研究与应用奠定基础。
1 聚合物改性乳化沥青微表处原材料
1.1 集料
聚合物改性乳化沥青微表处中集料所占比例较高，可用集料主要包括花岗岩、石灰石和玄武岩等。由于聚合物改性乳化沥青微表处的快速凝固特性，因此所选用集料性质至关重要。
1.2 填料
矿物填料主要包括水泥、石灰等，填料可以填补集料之中的空隙，使其有较好的级配，除此之外还具有改善聚合物改性乳化沥青微表处混合料拌和时间、成型状态以及破乳速度的作用。
1.3 水
水作为聚合物改性乳化沥青微表处混合料各组分间相互作用的溶剂，其质量必须符合相应的要求，水中不能含有太多的杂质，pH值需要控制在合理范围内，通常为6～8.5。
1.4 乳化沥青
乳化沥青由两个互不相容的相组成，即1 μm～50 μm的沥青微滴在乳化剂的作用下分散到水介质中形成。乳化沥青主要分为阳离子、阴离子以及非离子乳化沥青等三种。
1.5 乳化剂
乳化剂作为聚合物改性乳化沥青微表处混合料重要的组成部分之一，其主要作用是减少水与沥青微滴的界面自由能，从而使得二者能够均匀且稳定的形成一种乳状液。在聚合物改性乳化沥青中，乳化剂的掺量往往非常小，但是对聚合物改性乳化沥青的加工、储存和使用性能等至关重要。实践表明，使用阳离子乳化剂效果更好，可显著提升集料和聚合物改性乳化沥青的粘结能力。
1.6 改性剂
目前聚合物改性乳化沥青主要包括橡胶类、热塑性弹体类、树脂类等三种[1]。其中，橡胶类主要包括天然橡胶、丁苯橡胶(SBR)和橡胶粉改性乳化沥青等，热塑性弹体类包括苯乙烯系嵌段共聚物(SBS)、聚氨酯改性乳化沥青等，树脂类主要以环氧树脂改性乳化沥青为代表[1-5]。
2 聚合物改性乳化沥青微表处性能评价
为优选出高性能聚合物改性乳化沥青微表处，系统调查了目前国内常用聚合物改性乳化沥青类型及其微表处混合料的基本性能[2-20]。
2.1 拌和时间
《微表处和稀浆封层技术指南》规定聚合物改性乳化沥青微表处可拌和时间采用拌和试验测定，可拌和时间应大于120 s。
由图1分析可知，三类聚合物改性乳化沥青微表处可拌和时间均满足规范要求。一般而言通过调节微表处配合比，如外加用水量等，可控制混合料的可拌和时间的长短，因此聚合物改性乳化沥青微表处的可拌和时间均能满足规范要求。
2.2 耐磨耗性能
《微表处和稀浆封层技术指南》规定湿轮磨耗试验(1 h)用于表征聚合物改性乳化沥青微表处耐磨耗性能，1 h湿轮磨耗损失应小于538 g/m2。
分析图2可知，SBR，SBS，树脂类及其他类型改性乳化沥青微表处混合料的1 h湿轮磨耗损失主要分布在：310.9 g/m2～418 g/m2,385 g/m2～440.6 g/m2,188.2 g/m2～370 g/m2,169.5 g/m2～413 g/m2；总的来说，四种聚合物改性乳化沥青微表处箱型图上下边缘与四分位数相差较大，但耐磨耗性能均表现良好，其中树脂类表现突出，均值为231 g/m2。
2.3 抗车辙性能
《微表处和稀浆封层技术指南》规定聚合物改性乳化沥青微表处抗车辙能力采用轮辙试验测定，宽度变化率应不大于5%。
分析图3可知，SBR，SBS，树脂类及其他类型改性乳化沥青微表处混合料的轮辙宽度变化率主要分布范围分别为：2%～3.5%,1.9%～2.9%,1.87%～6.6%,3.4%～5.1%；其中SBR和SBS抗车辙性能表现较为突出，均值分别为2.85%和2.4%，相比其余两种类型聚合物改性乳化沥青微表处可提升34.78%～45.4%。
2.4 水稳定性能
《微表处和稀浆封层技术指南》规定采用湿轮磨耗试验(6 d)评价聚合物改性乳化沥青微表处混合料水稳性能，6 d湿轮磨耗损失不大于807 g/m2。
分析图4可知，SBR，SBS，树脂类及其他类型改性乳化沥青微表处混料的6 d湿轮磨耗损失主要分布范围分别为：461 g/m2～704.45 g/m2,605.5 g/m2～651.6 g/m2,391 g/m2～745 g/m2,473.1 g/m2～691.2 g/m2，4种聚合物改性乳化沥青微表处水稳性能表现相当，均值集中于545.46%～628.15%，波动范围在13%以内。
2.5 成型状态
微表处混合料的成型状态可用初凝时间和可开放交通状态评价，《微表处和稀浆封层技术指南》要求30 min和60 min粘聚力分别不得小于1.2 N·m和2.0 N·m。
由图5分析可知，30 min粘聚力：SBR(1.3 N·m～1.6 N·m)，SBS(1.2 N·m)、树脂类(1.27 N·m～1.45 N·m)、其他类型(1.3 N·m)，均满足规范要求；60 min粘聚力：SBR(2.1 N·m～2.4 N·m)，SBS(2.1 N·m～2.25 N·m)、树脂类(2.18 N·m～2.42 N·m)、其他类型(2.2 N·m)，成型状态表现良好。
3 结论
1)聚合物改性乳化沥青微表处可拌和时间均满足规范要求；总的来说，4种聚合物改性乳化沥青微表处耐磨耗性能均表现良好，其中树脂类表现突出，均值为231 g/m2。
2)SBR和SBS改性乳化沥青微表处抗车辙性能表现较为突出，均值分别为2.85%和2.4%，相比其余两种类型聚合物改性乳化沥青微表处可提升34.78%～45.4%。
3)4种聚合物改性乳化沥青微表处水稳性能表现相当，30 min和60 min粘聚力均满足规范要求。
