隨著公路交通建設的迅速發(fā)展與道路性能要求的提高，瀝青材料在國內(nèi)的需求量急速上升。據(jù)調(diào)查，2010年國內(nèi)用于道路建設的瀝青的消耗量達1600萬t。目前，熱拌瀝青混合料鋪筑是國內(nèi)外最主要的鋪筑方法。每生產(chǎn)1t熱拌瀝青混合料需消耗柴油6.5～7.2kg、電能2.5～3.0kW·h;且在集料加熱、瀝青融化、瀝青混合料熱拌及熱鋪過程中，會釋放出一些有害氣體，給施工人員的生命健康帶來嚴重的威脅;此外，由于瀝青自身的融化溫度與老化溫度接近、加熱溫度較難控制，所以常用的熱拌合方法通常會加劇瀝青的老化速度，降低了瀝青路面的使用性能。

近年來，為了適應公路建設的高速發(fā)展，響應綠色節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展要求，門大力推廣使用乳化瀝青。如今乳化瀝青已在透層油和透層油封層、撒布封層、防塵處理、表層補強、穩(wěn)定作用、冷再生、改性封層、冷拌坑槽修補、粘結封層、預涂層(預拌)、道路裂縫修補、防護層等方面有了很廣泛的應用。使用乳化瀝青較之于熱拌瀝青，其有著節(jié)約瀝青、降低能耗、改善施工條件、提高勞動效率、延長施工季節(jié)、降低工程造價等綜合社會效益、經(jīng)濟效益的優(yōu)勢。

由于瀝青路面長期暴露的周圍環(huán)境中，其早期損害現(xiàn)象引起了人們的廣泛關注，其中水損害是首要的、危害的損害形式之一。CaroSilvia等學者指出瀝青混合料路面水損害既降低了集料表面與瀝青結合料的粘結力，又降低了瀝青自身內(nèi)聚力(粘性)，隨著水損害逐漸深入與發(fā)展，繼而影響瀝青混合料路面的整體性能。

乳化瀝青路面常見的水損害形式

CaroSilvia等學者在研究瀝青水損害機理時，提出瀝青損害機理可分為粘結損害(adhesivedamage)和粘性損害(cohesivedamage)，其中:1)粘結損害:2)粘性損害:。在研究乳化瀝青路面水損害機理是，本文提出將損害機理分為:浸入型水損害和浸出型水損害2大類型;其中，(1)浸入型水損害是指在有孔隙水的工作條件下，由于交通動荷載和溫濕脹縮的反復作用，進入路面孔隙的水不斷產(chǎn)生動水壓力或真空負壓抽吸的循環(huán)作用，致使水分逐漸侵入瀝青與集料的界面，造成瀝青膜從集料表面剝落、瀝青混合料內(nèi)部逐漸喪失粘結力、路面結構使用性能下降，并伴隨麻面、松散、掉粒、坑槽、車轍、網(wǎng)裂等病害發(fā)生，同時誘發(fā)其他路面病害的損壞現(xiàn)象;(2)浸出型水損害:即在雨水及路表徑流水的工作條件下，由于乳化瀝青中殘余的乳化劑溶入徑流水后，降低瀝青與水表面的表面能，致使部分瀝青組分溶入水中，并隨徑流水流出瀝青路面，從而造成瀝青組分比例變化，使瀝青逐步喪失粘結性，而引起麻面、松散、掉粒等病害的現(xiàn)象。

以下將從不同角度對乳化瀝青混合料路面水損害機理進行簡單分析、討論。

乳化瀝青混合料水損害機理分析

粘結損害

乳化瀝青混合料粘結損害機理與熱拌瀝青混合料路面類似，其損害機理可從動力學、化學機制、潤濕機制等角度分析。

首先從動力學角度來看:當雨水滲入路面裂縫，車輪軋過裂縫前，在輪胎前產(chǎn)生一個高水壓區(qū)，將水壓入路面，離開時由于輪胎變形會在輪胎后面產(chǎn)生一個負壓區(qū)，會將路面內(nèi)部的水泵吸出來。在這種情況下，高速高壓水在混合料裂縫或大的路面空隙里來回沖刷，破壞瀝青混合料結構及結構瀝青膜;此外冰凍地區(qū)或季節(jié)性冰凍地區(qū)，由于水結冰時體積膨脹，在瀝青混合料內(nèi)部產(chǎn)生很大的膨脹力，致使混合料粘結力下降，從而使瀝青膜從集料表面剝離。

從化學角度來看，由于孔隙水及地表徑流水對瀝青的長期浸泡使得瀝青組分有所改變，降低瀝青膜在集料表面的粘附性能，從而造成瀝青路面的水損害。賴國華指出:瀝青所含各種化學成分的多少會對瀝青與石料的粘附性能產(chǎn)生顯著影響，并最終影響瀝青路面的抗水損害性能。瀝青組分中，羧酸類組分和酚類組分的含量決定著瀝青對集料的吸附性能，張倩等人在文章中指出:石油瀝青組分中的羧酸類組分與酚類組分遇水會溶解和電離，使瀝青喪失與集料粘附的部分物質基礎。

此外，其他學者研究表明，瀝青組分中的其它極性物質也會溶于水或在水中發(fā)生電離，改變?yōu)r青粘附物質的存在形式，降低瀝青與集料的粘附性能。最后從表面自由能角度解釋水損害的機理，根據(jù)經(jīng)典的潤濕理論，在無水且溫度較高的情況下，在瀝青－集料－空氣三相界面上會產(chǎn)生三種表面張力，其中瀝青－集料體系的表面張力小于集料－空氣體系的表面張力和瀝青－空氣體系的表面張力，此時瀝青可以在集料表面鋪展為薄層;當瀝青與集料粘結后遇水時，在瀝青－集料－水三相界面上也會產(chǎn)生三種表面張力，瀝青－集料體系的界面張力總是大于集料－水體系的界面張力，此時瀝青易于剝落。瀝青與集料的粘附過程，表面自由能的變化為正值，而瀝青膜的剝落過程，表面自由能的變化為負值，整個系統(tǒng)從在不同狀態(tài)下轉化的能量的變化情況分為兩種情況，即瀝青具有能自發(fā)的潤濕集料的能力和瀝青遇水后從集料表面剝落。

粘性損害

乳化瀝青混合料浸出型水損害是乳化瀝青的的水損害類型。

張倩等在研究降水對瀝青組分影響時指出:瀝青的羧酸類物質在雨水中會與集料表面的堿金屬化合物發(fā)生復分解反應，生成具有乳化作用的物質，這類乳化劑會增加瀝青在水中的溶解度，促使瀝青從礦料表面解吸附，從而使瀝青膜被水剝離。乳化瀝青中乳化劑遠多于非乳化瀝青反應生成的，所以乳化瀝青由于內(nèi)部乳化劑造成的浸出型水損害應引起關注。

大多數(shù)學者認為瀝青路面之所以使用壽命較短，其主要原因之一為瀝青在拌合、施工及使用過程中瀝青的老化。Vallerga和Finn等人指出瀝青的老化主要由于以下6種因素:

①氧化作用;②揮發(fā)作用;③聚合作用;④分離和析出作用;⑤觸變作用;⑥膠體的脫水收縮作用。

沈金安指出瀝青在路面使用過程中的老化主要是由于水、紫外線、氧氣的作用而引起的，同時瀝青老化過程中其化學成分也隨之改變，如:低分子油分含量減少、瀝青化學結構發(fā)生改變、分子間形成可導致觸變效應的結構。

目前，關于瀝青的老化機理尚無統(tǒng)一的定論，但各學者的研究成果表明:瀝青老化前后，瀝青的組分比例發(fā)生了明顯的變化，主要表現(xiàn)為瀝青質增加，芳香分減小，瀝青的粘附性能也隨之大幅降低。

馬濟飛等人在研究中指出瀝青各類組分的界面張力的高低是決定乳化難易的主要依據(jù)，通過研究發(fā)現(xiàn)瀝青四組分乳化能力由大到小的順序為:芳香分＞膠質＞飽和分＞瀝青質。

綜上述瀝青在乳化劑劑量不足，乳化條件不佳(如浸于水中的乳化瀝青路面)時，瀝青四組分中芳香分會優(yōu)先浸出，膠質次之，瀝青質浸出量最小。由于瀝青組分浸出量不協(xié)調(diào)，致使路表瀝青四組分比例失調(diào)，即瀝青質比例增加，芳香分比例減小，從而加速瀝青老化，降低了瀝青膜的粘附性能，對路面造成不良影響。

結合上述理論乳化瀝青浸出型水損害可如下解釋: