乳化瀝青穩定性分析

朱學文

(黑龍江省嫩江高等級公路管理處)

乳化瀝青穩定性分析

朱學文

(黑龍江省嫩江高等級公路管理處)

針對公路瀝青混凝土路面已經出現大面積的網裂、坑槽、車轍等病害，如不采取預防性養護措施，將嚴重影響路面的使用性能和使用壽命。研究適合的乳化瀝青稀漿封層技術，進行瀝青路面預防性養護，改善路面狀況，保障公路順暢，將有很大的意義。介紹了乳化瀝青稀漿封層技術國內外發展現狀、對乳化瀝青穩定性分析，應用乳化瀝青稀漿封層技術對原路面進行預防性養護，可以提高其路面的防水、防滑、耐磨耗、填充等作用，延長路面的使用壽命，對黑龍江省其它高等級公路瀝青混凝土路面病害的維修養護將具有現實的指導意義。

乳化瀝青;穩定性;分析

1 乳化瀝青稀漿封層技術國內外發展現狀

對瀝青路面來說什么是最經濟、有效的養護方法呢?美國的亞利桑那州作了一個示范研究，他們比較了下列三種方法：第一種是對一新建路20年內不作養護，然后再重建;第二種是對一新建路每10年加鋪一層熱拌瀝青混凝土;第三種是作有計劃的預防性養護。

研究結果表明：有計劃作預防性養護路面的費用比不保養使用20年再重建的費用要低63%，比每10年加鋪一次的費用要低55%，而且路面性能還要好得多。實際工程中國外一般都是用稀漿封層技術來作路面的預防性養護。

隨著公路建設的迅速發展，我國已有大量的瀝青路面，其中大部分是簡易的表面處治路面。由于經濟的發展，交通量的增加，這些瀝青路面大部分都處于超負荷與超期服役狀態，急需進行大中修或維修養護。另外，近幾年新建的瀝青路面也需要進行經常的維修養護。因此，我國目前瀝青路面的維修養護任務很重。由于我們的公路養護部門經常會遇到瀝青材料與經費的不足，加之養路工作線長、面廣、零星、分散、施工繁瑣、工效低等，常常使該維修養護的路面得不到及時保養，不能形成良性循環。

2 乳化劑選擇中的HLB值的確定

乳化瀝青是稀漿封層混合料的粘結材料，其質量的好壞對封層質量的影響最直接，最明顯。而乳化劑、瀝青材料的選擇和相互匹配是決定改性乳化瀝青材料路用性能的關鍵因素。經過比選，選擇了沈陽三鑫公司生產的乳化劑，屬慢裂快凝型乳化劑，該乳化劑不僅純度高用量小，而且乳化效果好，稀漿混合料的可拌和時間長，易于施工。攤鋪后固化成型塊，正常氣溫下40～60 min粘結力可達2.0～2.5 μm，縮短了養生和開放交通時間，特別適用于高速公路等交通量大的路段進行稀漿封層施工。該型乳化劑的有關性質見表1。

表1 乳化劑性質

瀝青采用國產盤錦A級90#道路瀝青，有關技術指標見表2。

表2 盤錦A級90#道路瀝青性能指標

3 乳化瀝青穩定性分析

乳化瀝青質量的改善有賴于其穩定性，但提高乳化瀝青的穩定性應滿足以下6個因素：

(1)乳化瀝青微粒粒徑;(2)瀝青(分散相)與水(分散介質)的密度差值;(3)貯存條件;(4)黏度;(5)瀝青微粒的間距與其界面電位值;(6)乳化劑的性能及用量。

乳化瀝青微粒在重力作用下能引起沉淀，微粒下沉的速度可用斯托克斯法則計算。沉降速度V用下列公式計算：

式中：g為重力強度;r為微粒半徑;ρ為瀝青密度;ρ'為水相密度;η為水相粘度。

從上述公式中看出，乳化瀝青微粒粒徑與水的粘度，對于乳液的穩定性產生重要影響。但是斯托克斯法則適用于自由浮動的微粒，而乳化瀝青是非常密集型微粒的聚合物乳狀液，因此斯托克斯法則不可避免地會高估微粒的實際沉降速度。

除重力以外，乳化瀝青中還有排斥力與吸引力兩種力的作用。排斥力是由于微粒表面乳化劑電離產生的雙重電層電荷互相排斥所引起的，可以采取提高乳化劑的用量，增加排斥力，提高穩定性;吸引力與微粒的質量有關，如果微粒粒徑很大或分布很廣，吸收力也可變成排斥力。

乳化瀝青產生聚合后而沉淀。這種沉淀可分為兩個階段，首先是瀝青微粒凝聚成團，形成絮凝體，稱它為絮凝現象，是一種可逆反應現象。隨著絮凝體的聚合，形成較大的球珠狀體，稱它為聚合現象，這是一種不可逆反應現象，這時乳液的穩定性已經破壞。

陽離子型乳化劑溶于水中，有帶正電荷的三甲基氯化銨，也有帶負電荷的氯離子

當熱瀝青與乳化劑水溶液在乳化劑作用下進行乳化時，瀝青微粒周圍被乳化劑分子做定向包圍，同時帶有負電荷的氯離子也形成包圍，即形成雙重電層的瀝青微粒。

瀝青微粒距離增大，界面電位值下降。雙重電層厚度的界面電位值即為電位，見表3。隨著乳化劑用量增大電位值增高。

表3 不同乳化劑的電位值

瀝青微粒電位值越強，與骨料表面吸附越牢，粘附性越強。相反地電位值越低，與骨料粘附性差。因此，必須注意選擇乳化劑的品種與用量，不能只看乳化效果。

U416.1

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1008-3383(2012)11-0064-01

2012-06-11