NSP-Ⅱ型水泥改性乳化瀝青膠漿改進的研究

張峰寧，王延寧，呂正宗

(汕頭大學 土木與環(huán)境工程系，廣東 汕頭 515063)

0 前 言

目前國內路面主要使用熱拌瀝青路面，熱拌瀝青散發(fā)出的苯并芘等為致癌物，對筑路工人的生命健康造成重大威脅，若改用溫拌瀝青或冷拌瀝青可以解決這一問題[1-4]。與傳統(tǒng)的熱拌瀝青相比，乳化瀝青混合料存在強度較低[5]和空隙率較高等問題[6]。由于乳化瀝青混合料中存有水，因此，也存在抗水損害能力低和耐久性差等問題[7]。所以，在實際工程中乳化瀝青混合料很少作為重要交通路面的結構層使用[8-9]。

呂正宗[10]首次嘗試將快裂型陽離子乳化瀝青使用萘系減水劑進行預處理。經(jīng)過預處理后的快裂型陽離子乳化瀝青受到萘系減水劑分子的保護，得以與水泥顆粒穩(wěn)定拌和而不破乳，待水被消耗干凈后，乳化瀝青微胞才會發(fā)生破乳反應，還原成瀝青膠泥[10]，得到了不同于傳統(tǒng)意義上的CAC。何苗苗[11]繼續(xù)呂正宗的研究，探索可用作結合料的CAM，并得到了NSP-Ⅱ型CAM(C/A=0.8，NSP/A=0.03)但由于所用乳化瀝青屬于中裂型陽離子乳化瀝青，存在通車時間過久的問題(20 h齡期仍有車轍存在)。為了能使NSP-Ⅱ型CAM更有可行性，需要縮短其齡期，以縮短施工時間。根據(jù)呂正宗研究：可以通過增大C/A值來縮短CAC強度形成的齡期。但將C/A從0.8增加到1.0，并沿用原來的配制方法，得到新型CAM后，發(fā)現(xiàn)新型CAM與集料拌和形成的車轍試板出現(xiàn)了乳化瀝青破乳的問題。經(jīng)過對比數(shù)據(jù)，也發(fā)現(xiàn)CAC的馬歇爾穩(wěn)定度存在過低的問題。

在一次偶然的試驗中，研究者發(fā)現(xiàn)了CAM拌合完畢后靜置十余分鐘后CAM性狀發(fā)生較大改變，再經(jīng)攪拌后的CAM與集料拌和形成的車轍試板便不會出現(xiàn)破乳現(xiàn)象，經(jīng)過馬歇爾試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)靜置后的CAM與集料拌和形成的CAC的馬歇爾穩(wěn)定度有了顯著的提升。為了得到穩(wěn)定高性能的CAM和CAC，需要對CAM后的靜置時間的確定進行實驗分析，并將制成的CAC各方面性能進行測定。

1 實驗材料

本研究所用乳化瀝青選用陽離子中裂型，購自維龍石化有限公司。

水泥采用廣州塔牌股份有限公司的P·Ⅱ型硅酸鹽水泥，強度等級為P·O42.5。

本研究所用超塑化劑為購自汕頭市匯強外加劑有限公司所提供的萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽(Sulphonated Naphthalene Formaldehyde condensates，SNF)，其外表為褐黃色，呈粉末狀，易溶于水，液體為棕褐色黏稠液，本研究使用30%濃度的SNF水溶液進行試驗，作為乳化瀝青與水泥直接拌和的預處理藥劑。集料選用潮汕地區(qū)的花崗巖人工破碎集料，實驗級配參照表1。

表1 試驗級配

2 實驗計劃

本研究分為兩個步驟，首先確定CAM所需靜置時間。因發(fā)現(xiàn)靜置一段時間后，能夠得到性能較好的CAM，所以可以利用方差分析，以3 min為步長，根據(jù)28 d齡期CAC的馬歇爾穩(wěn)定值是否與長期靜置的CAM配制的CAC存在顯著差異來確定。第二階段為測定新型CAM拌合而成的CAC的馬歇爾穩(wěn)定值、流值、間接張力強度，比重、肯塔堡飛散磨損比，并與對照組進行對比。本研究所用試件采用標準馬歇爾試件，使用馬歇爾擊實儀連續(xù)雙面擊實75次。

3 實驗結果討論

根據(jù)試驗及兩獨立樣本t檢驗的結果(如表2)可知，在置信區(qū)間95%以上時，8 min和11 min的28 d馬歇爾穩(wěn)定值與能夠得到的最佳CAM拌和而成的28 d齡期馬歇爾穩(wěn)定值無顯著差異。所以在制備CAM時，攪拌完畢后靜置8～11 min較為合適。從試驗分析的角度上來看，6～7 minCAM會出現(xiàn)硬化的過程，結合數(shù)據(jù)，可以認為CAM硬化這一過程是提升CAC強度的決定性因素。

表2 使用t檢驗確定CAM靜置時間

間接張力強度主要評估瀝青混凝土低溫抗裂性以及間接反映其抗水剝脫的性質。試驗結果如圖1所示，SMCA各個齡期的間接張力強度為0.6～1.36 MPa，而SMA 間接張力強度為0.23 MPa。其中在1、7、14、28 d分別達到SMA的2.61倍、3.35倍、5.09倍、5.91倍。最主要的加強齡期是前14 d，14 d齡期的間接張力強度可以達到28 d齡期的86%。

圖1 SMCA與SMA的間接張力強度比較

由圖2可知，SMCA各個齡期的馬歇爾穩(wěn)定值為23.88 kN～50.90 kN，而級配相近的SMA馬歇爾穩(wěn)定值為10.95 kN，SMCA的馬歇爾穩(wěn)定值在1 d、7 d、14 d、28 d分別達到SMA的2.18倍、3.52倍、4.36倍、4.65倍。此外，SMCA在前7 d發(fā)展最為迅速，可以達到28 d馬歇爾穩(wěn)定值的70%以上。由圖3知，SMCA的流值約為SMA的40%～80%，在1.528～2.706 mm。

圖2 SMCA與SMA馬歇爾穩(wěn)定值比較

圖3 SMCA與SMA流值的比較

根據(jù)比重測定，SMCA的平均比重為2.178，SMA的平均比重為2.375；根據(jù)肯塔堡飛散實驗結果，SMCA的磨耗率為5.95，SMA的磨耗率為4.79。可以看出，SMCA比重比SMA更小8%，是一種輕量化的路面材料，而耐磨耗能力較SMA有所下降，經(jīng)標準肯塔堡飛散試驗后，SMCA較SMA多損失了24%的質量。

4 結 論

1)新型膠漿保證高性能的掛件在于拌和后的硬化效應，理想靜置時間為8～11 min。

2)SMCA的馬歇爾穩(wěn)定值、間接張力強度均優(yōu)于SMA兩倍以上。而流值有所降低，這體現(xiàn)SMCA的變形能力不如SMA。表明SMCA相比于SMA表現(xiàn)出剛性的性質。

3)相比于SMA，SMCA是一種輕型材料，但耐磨能力較SMA差。

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