高性能冷拌冷鋪瀝青混合料拌和成型影響因素研究

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

引言

冷拌冷鋪技術是一種新型路面施工鋪筑技術，與熱拌瀝青鋪筑技術相比，具有低排放、低耗能、低污染等特點。在實際的試驗及施工過程中，經常發生改性乳化瀝青混合料拌和過程中就出現破乳的情況，這極大影響了后續的施工及性能研究。因此，本文分析了影響高性能改性乳化瀝青混合料拌和成型中過快破乳的幾種因素。

一、高性能改性乳化瀝青破乳機理分析

乳化瀝青的破乳是指水與瀝青分離，乳化瀝青乳化狀態被破壞的過程。乳化瀝青在正常的保存過程中破乳很慢，只有在與空氣或者其他材料接觸后才會破乳，例如，乳化瀝青與干燥的集料混合攪拌后，乳化瀝青會快速破乳，因為部分水分進入集料的內部。另外，在相同條件下不同固含量的乳化瀝青破乳速度也有很大的差異。乳化瀝青與水性環氧樹脂混合后，通過外界的因素作用發生破乳，形成瀝青，并且均勻的填充到環氧樹脂形成的三維網狀結構內部，成為一個整體，同時兼具了水性環氧的高強度、高粘結力和瀝青高韌性的特點，水性環氧樹脂起到了對乳化瀝青增強作用。

二、高性能改性瀝青混合料破乳因素分析

(一)溫度

考慮到改性乳化瀝青乳液的穩定性，提高溫度對乳液液珠的雙電層以及界面吸附幾乎沒有影響，但從分子熱運動(和布朗運動)速度加快的角度來看，當溫度升高時，瀝青微小顆粒相互碰撞的幾率和產生的能量會變大。此外，溫度升高時，瀝青顆粒與溶液的界面黏度降低，液珠表面強度降低更易破裂，小液珠聚集成大液珠的概率增大，提高溫度會使溶液的內部黏度降低。因此，升高溫度液珠沉降的速度增大，乳液易于過早破乳。而且水性材料與瀝青接觸時會產生固化反應，固化的速率是與其所處環境和溫度有很大關系的，一定范圍內隨著溫度的升高而加快，其固化時間也相應的縮短。因此，在拌和過程中石料和乳液都應避免加熱，拌和鍋加熱溫度應控制在20-30℃，從而避免混合料破乳現象的發生。

(二)乳化劑用量

在制備乳化瀝青時，通常乳化劑在乳化瀝青液體中所占的比例很小，但對乳化瀝青的生產、儲存及施工均有較大的影響。乳化劑的作用除了降低水的表面張力外，在所形成的乳液中，使瀝青微粒帶上電荷同時形成界面膜及水合層，使得乳化瀝青能夠有較長時間的穩定。乳化劑用量的越大，破乳速度就會逐漸減慢。而乳化劑種類的不同也會對改性瀝青材料產生很大的影響，在于水性環氧混合時，可能會產生破乳現象，從而使水性環氧改性乳化瀝青產生離析，進而影響后續使用。

(三)級配和外加水

在乳化瀝青與集料混合并攪拌之前，需要將干燥的集料加水混和濕潤。如果將乳液直接加入集料，干燥的粗細集料要吸收水分潤濕表明，這樣乳液中部分水分將被石料吸收，因此改性乳化瀝青液體中的水與乳之間的平衡體系被打破，液體中的改性瀝青顆粒會產生反應，交聯成網狀結構大顆粒，從而使混合料出現破乳現象。所以，外加水的多少將決定混合料的狀態，至于加水量的多少需根據試驗而定，根據級配里粗細集料所占的比例大小，進行試拌后確定。外加水太多導致改性瀝青液體被大大稀釋，瀝青顆粒間的碰撞幾率減少，瀝青小顆粒聚結成大顆粒的難度增加，破乳時間延長。但是濕潤水量的大小會直接影響混合稀漿的稠度，外加水量太多混合料會呈現為稀漿狀態，破乳時間太久，會發生流漿狀態，對成型及施工產生很大的影響。所以，應結合相應級配范圍，通過試拌來確定最佳的外加水量。

(四)乳化劑離子類型

經過不斷的研究發展，科研人員發現表面濕潤的集料帶有負電荷，物理學可以知道同性電荷相排斥的原理，陰離子型乳化瀝青表面帶有負電荷，因此改性瀝青不能快速的黏附到石料表面，從而影響路面的施工及開放時間。而現有的水性環氧材料主要為中性和陰離子類型，所以對于集料的粘附性有所影響。

三、總結

高性能改性乳化瀝青混合料過早破乳現象的主要影響因素有溫度、乳化劑以及外加水量。其中，溫度、外加水量為主要影響因素。所以，在試驗及施工過程中，應在常溫下進行試驗，混合料在拌和前需要經過試拌試驗來觀察混合料的狀態，從而確定最佳外加水量。