透層油在瀝青混凝土路面中起著重要的層間結合作用。我國《公路瀝青路面施工技術規範》(以下簡稱《規範》)中規定：瀝青混凝土路面各類基層都必須噴灑透層油，並且要求滲透深度不小於5mm，以起到固結、穩定、聯結、防水的作用。在國外，透層油主要用於非穩定類粒料基層，要求採用中凝液體瀝青和乳化瀝青，滲入未處治基層材料至足夠的深度，以起到聯結基層和面層的作用。Mohand，Gour等採用對6種透層油進行了試驗，測試了瀝青的強度和滲透性能，對透層油的滲透性能進行了評價，用以指導選擇透層油的類型。KucharekAs等在不同的含水量和壓實條件下，用不同礦物的改性砂滲透試驗來評價透層油的滲透深度和滲透時間，認為即時滲透和過一段時間的滲透效果都非常好。國內普遍採用半剛性基層，乳化瀝青作為透層油使用時存在滲透性差，或者穩定性不滿足要求的情況。龔陶然通過對乳化瀝青粒度分布和Zeta電位情況進行測試，分析了乳化劑種類和用量、pH值以及穩定劑對乳化瀝青貯存穩定性的影響機理。趙品暉等研究了乳化瀝青粒度與穩定性的影響因素及其相關性，指出乳化瀝青平均粒徑的大小在一定程度上能夠反映乳化瀝青的貯存穩定性。陳友萍對半剛性基層透層油乳化瀝青的滲透性能進行了多方面的研究，對影響乳化瀝青滲透性的各種因素作了較為全面的評價。於丹系統研究了半剛性基層界面分級處理標準和透層油施工工藝標準，確定了基於道路工況分級的透層油質量控制標準。綜上所述，國內外的研究主要針對透層油乳化瀝青的材料組成、施工工藝等，以實現較好的滲透效果，在如何快速有效地評價透層油乳化瀝青的滲透性和穩定性方面則缺乏相應的研究。本文通過分析透層油乳化瀝青顆粒平均粒徑的大小，探討乳化瀝青顆粒平均粒徑與其滲透性、穩定性的關係，為透層油乳化瀝青的質量控制提供依據。
透層油乳化瀝青的生產
原材料
基質瀝青採用國產90號瀝青。
乳化劑選取3種不同的陰離子乳化劑，分別為A、B、C；輔助乳化劑選用N，穩定劑選取無機穩定劑X、Y；溶劑選取E；滲透劑選取I；選用氫氧化鈉來調節皂液的pH值。製備出3種乳化瀝青。3種乳化瀝青的配比分別為A配比、B配比、C配比。乳化工藝中的pH值為12，皂液的溫度為60℃~70℃，基質瀝青的溫度在130℃~140℃之間，乳化時間為2min。
透層油乳化瀝青的性能指標
用於透層油的乳化瀝青主要有3個方面的性能要求，即滲透性、黏結性和儲存穩定性。
滲透性能
透層油乳化瀝青最主要的路用性能就是滲透性能，具有良好滲透性能的透層油乳化瀝青才能發揮出透層油的黏結作用。滲透性能通常採用滲透深度表徵。乳化瀝青顆粒的大小對滲透性的影響是至關重要的，理論上講，只有將瀝青乳化成極小的顆粒，瀝青乳液才能在滲透劑的協助下深入地滲透到半剛性基層中去，且瀝青顆粒越小，其滲透效果越好。
儲存穩定性
透層油乳化瀝青的儲存穩定性主要用1d和5d穩定性和平均粒徑等參數來表徵。
1d和5d穩定性。
根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中試驗方法，將大約250ml的乳化瀝青緩緩注入穩定管中，靜置1d和5d，測定上支管以上部分和下支管以下部分的乳化瀝青蒸發殘留物含量PA和PB。
對於試驗時間的選擇，通常採用5d，乳液生產後能在當天使用時，也可採用1d。1d儲存穩定性要求滿足SS不大於1%，5d儲存穩定性要求滿足SS不大於5%。
平均粒徑。
乳化瀝青顆粒平均粒徑的大小是表徵乳化瀝青中瀝青微粒大小分布情況的重要參數，單位一般為um。透層油乳化瀝青的粒度情況直接影響其存儲穩定性和滲透性的好壞，是影響乳化瀝青質量的重要參數。
黏結性能
透層油的良好層間黏結性能，可使得面層和基層形成一個整體，實現路面設計中層間接觸完全連續的要求，可以顯著改善路面結構受力狀況，減少瀝青混凝土路面病害。為了提高透層油的黏結性能，研究中選擇添加改性劑S，製備改性乳化瀝青透層油。但改性劑的添加會影響到乳化瀝青的穩定性和滲透性，因此對其生產質量要求更高。
本文重點研究透層油的滲透性和儲存穩定性，通過室內進行不同配比的透層油乳化瀝青5d儲存穩定性試驗及其在水泥穩定碎石試件上的滲透深度試驗，測定其穩定性和滲透深度。採用螢光顯微鏡觀察並計算透層油乳化瀝青顆粒平均粒徑的大小，研究平均粒徑的大小與穩定性能和滲透性能之間的相關性。
透層油乳化瀝青顆粒直徑的測試方法
採用落射螢光顯微鏡測定乳化瀝青顆粒粒徑大小及顆粒均勻性。經多次測定，選擇1600倍的放大倍數。具體試驗步驟如下：首先將乳化瀝青製作載玻片標本，靜置於水平試驗臺2~4h；再將靜置好的標本放在螢光顯微鏡上觀察乳化瀝青顆粒，並拍出顆粒清晰可見的照片；最後利用軟體測定出不少於10個乳化瀝青顆粒的大小，並拍攝照片，觀察均勻性。
乳化瀝青顆粒平均粒徑與穩定性的關係試驗
可以看出：採用C配比生產乳化瀝青，穩定性達到最好。通過顯微鏡觀察乳化瀝青的顆粒大小及均勻性，並將其與A配比、B配比進行粒徑和均勻性對比。
可以看出：C配比生產的乳化瀝青顆粒分散的比較均勻，顆粒大小均勻一致；A配比生產的乳化瀝青顆粒大小不夠均勻；B配比生產的乳化瀝青顆粒較大，顆粒大小也不均勻，產生了很多的凝聚體。
每種乳化瀝青測兩組粒徑，每組10個粒徑，然後算得其平均粒徑。
可以看出：C配比生產的乳化瀝青顆粒平均粒徑較小，平均粒徑為2.843um；其次是A配比，平均粒徑為5.341um；再次為B配比，平均粒徑為7.806um，平均粒徑大小排序為C配比<A配比<B配比。三者5d儲存穩定性大小為C配比<A配比<B配比。由此可以看出乳化瀝青顆粒平均粒徑越小，顆粒分散的越均勻，其穩定性能也越好。
可以得出，隨著乳化瀝青平均粒徑的增大，乳化瀝青的儲存穩定性變差。可以看出滿足《規範》要求的5d儲存穩定性的乳化瀝青，其顆粒平均粒徑在3~5um之間。
另外，從穩定性最差的Ｂ配比的乳化瀝青顆粒粒徑大小中可以看出，最大粒徑和最小粒徑相差比較大，數據的離散性較大。可知乳化瀝青顆粒粒徑大小的不均勻也會影響其穩定性。
有研究分析，乳化瀝青顆粒粒徑的大小對乳化瀝青的穩定性有重要影響，乳化瀝青顆粒越小，乳化瀝青的穩定性越好。同時，根據斯託克斯定律，乳液液滴的沉降速率與顆粒尺寸成正比。
因此，乳液的平均粒徑越大，乳液的穩定性越差。
乳化瀝青顆粒平均粒徑與滲透效果的關係試驗
由於A、B兩組配比的乳化瀝青穩定性較差，試驗中均在水泥穩定碎石試件上難以滲透，為進一步研究乳化瀝青顆粒平均粒徑與其滲透效果的關係，接下來以C配比為基礎，生產具有高滲透效果的乳化瀝青，配比為2.5%C乳化劑+1.0%N乳化劑+1.0%Y穩定劑+10%E溶劑+3%I滲透劑。另外，為了使乳化瀝青兼具一定的黏結性，添加改性劑S，選取3種不同改性劑S劑量：2%、2.5%、3%(內摻)，製備S改性瀝青取代基質瀝青。再以S改性瀝青製備改性乳化瀝青。
顯微鏡觀察不同劑量S改性乳化瀝青顆粒粒徑大小。將3種不同改性劑S劑量下製備的改性乳化瀝青灑布在水泥穩定碎石基層試件上，灑布量採用1.5L/m2。觀察滲透現象，每個劑量下進行兩個試件的平行試驗。在每一個斷面上測量多個點的滲透深度，取平均值。
可以看出，改性劑S劑量在2%和2.5%時，乳化瀝青在試件上滲透均勻，並且整個斷面都能夠看到滲透的乳化瀝青，均勻性好；改性劑S劑量在3%時，乳化瀝青在試件上的滲透效果不好，滲透深度相對較小，滲透均勻性較差，這是由於添加的S改性劑劑量相對較大，改性乳化瀝青的黏度較大所導致。
通過觀察滲透試驗現象和測量得知，2%、2.5%和3%劑量下滲透深度分別為13.5mm、12mm和8.5mm，對比表中乳化瀝青顆粒平均粒徑大小，兩者具有較好的相關性，隨著平均粒徑的減小，乳化瀝青的滲透深度增加，滲透均勻性更好。
從上述試驗結果可以看出，透層油乳化瀝青的顆粒平均粒徑能夠較好地反映其儲存穩定性和滲透性，且試驗操作簡便。而儲存穩定性試驗和滲透試驗則操作複雜，所需時間較長。因此建議可採用乳化瀝青的顆粒平均粒徑用於快速測定其穩定性和滲透性。經過大量室內試驗，以及工廠化生產的高黏結性透層油在試驗路的撒布效果觀測，為使得其具有良好的儲存穩定性和滲透性，建議其平均粒徑應小於2~4um。
結語
(1)透層油乳化瀝青顆粒平均粒徑與其儲存穩定性和滲透性均具有良好的相關性，可以採用平均粒徑這一指標來評價透層油的性能。其試驗操作方法較為簡便，可以用於透層油乳化瀝青生產過程中的質量快速檢測。
(2)經大量的室內試驗以及試驗路段的使用效果來看，透層油乳化瀝青顆粒平均粒徑小於2~4um時，其儲存穩定性和滲透效果均較好，能夠滿足《規範》規定的要求。
歡迎訪問公眾號官方網站——中國瀝青路面網，中國最大、最權威的行業交流網站。網站定位決策者瀏覽的網站，為相關決策提供前瞻技術與信息支撐。我們願意通過「中國瀝青路面網」分享行業決策經驗與相關資訊，共同提升行業水平。域名如下：www.asphaltpavement.cn；中文域名：瀝青路面.中國，瀝青路面.cn。行業QQ群號：193697702。