（道路與鐵道工程專(zhuān)業(yè)論文）慢裂乳化瀝青的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用.pdf

摘要 摘要 乳化渤青是一種性能優(yōu)良的路面建筑材料，它具有施工快捷、：r _ 藝簡(jiǎn)單、：肯約資源和i 污染小等 優(yōu)點(diǎn)，閃此它得劍了越米越泛的應(yīng)用。 本文通過(guò)剝湖青乳化機(jī)理的分析，在火量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究開(kāi)發(fā)出了適川于冷拌泐青混合料的 乳化汕青，升對(duì)所研究開(kāi)發(fā)的乳化瀝青及改性乳化洲青進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)，滿足b c2 型| j | = | 離子乳化 泐青的各項(xiàng)技術(shù)要求，可以作為冷拌瀝青混合料的粘結(jié)料。 通過(guò)冷拌瀝青混合料配合比試驗(yàn)的研究，提出了冷拌瀝青混合判的配合比設(shè)計(jì)方法，首先用膜 脖估算汁i 算山7 令拌泐青混臺(tái)料初始乳液用量、然后用修正馬歇爾試驗(yàn)對(duì)混合料的最佳乳液用量進(jìn)行 確定、最斤川浸水馬歇爾試驗(yàn)及飛散試驗(yàn)對(duì)最佳乳液用量進(jìn)行了驗(yàn)證。 糾列玲拌瀝青混合判普遍存在的強(qiáng)度形成緩慢、早期強(qiáng)度偏低的特點(diǎn)，在冷拌瀝青混合料中添 加水泥，并通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、劈裂試驗(yàn)及凍融劈裂等性能試驗(yàn)評(píng)價(jià)分析了水泥劑 州刪玲r | 瀝青混臺(tái)料l 生能的影響，并提出經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)方案。 最后對(duì)拎拌澌青混合料的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效豁進(jìn)行了分析，結(jié)果表明冷拌溯青魁臺(tái)料對(duì)于偏遠(yuǎn)地 區(qū)或遠(yuǎn)離熱拌羊廠的低等級(jí)道路來(lái)說(shuō)是一種具有良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的筑路材料，具有j ji 瀏的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：冷拌洲青混合料：慢裂乳化瀝青；配合比設(shè)計(jì)：水泥：路用性能 a b s t r a c t a b s t r a c t a s p h a l te m u l s i o ni s ak i n do fp a v e m e n tm a t e r i a lo fg o o dp e r f o r m a n c e i th a s t h ea d v a n t a g e so f c o n v e n i e n lc o n s t r n c t i o n ，s i m p l et e c h n i c s ，s a v i n gr e s o u r c ea n dl o wp o l l u t i o n s oi ti su s e dw i d e l yi nr e c e n t nf i n i sp a p e r , t 1 1 i o n g ht h ea n a l y s i so fa s p h a l te m u l s i f i c a t i o nm e c h a n i s m an e wk i n do fa s p h a l t e ml l l s i o nw h i c hi sa p p l i c a b l e t i l ea s p h a l tc m t d s i o na n dr o o d c a t i o n i ca s p h a l te l n u s i o na n d f o rc o l dm i xi sm a d eo u ta f t e rag r e a td e a lo fe x p e r i m e n t st h eq u a l i t i e so f f l e da s p h a l te m u l s i o na r ec h e c k e d ，a n dt h e ys a r i s t yt h er e q u i r e m e n t so fb c 一2 c o u l db eu s e dj nc o l dm i x 7 f h to u g ht h er e s e a l c ho nc o l dm i x ，t h em i xd e s i g nm e t h o di s p u tf o r w a r d f ir s t l y , t i l ei n i t i a lc o n t e n to f a s p h a l te m u l s i o ni sd e t e r m i n e db ye s t i m a t i n gt h ef i l mt h i c k n e s s s e c o n d l y ，t h eo p t i m u ma s p h a l te m u l s i o n c o n t e n ti sd e t e i m i n e da f t e rm o d i f i e dm a r s h a l lt e s t f i n a l l y ，w a t e r l o g g e dm a r s h a l lt e s ta n ds c a t t e r i n gl o s s 7 r e s ta r eu s e dt ov a l i d a t et h eo p t i m u ma s p h a l te m u l s i o nc o n t e n t a i m i n ga tt h ef a c tt h a tc o l dm i xf o r m ss t r e n g t hs l o w l ya n di t s e a r l i e rp e r i o ds t r e n g t hi sl o w , c e m e n ti s a d d e d af l e l ag t e a td e a lo f e x p e r i m e n t s ，i td e m o n s t r a t e st h eb e n e f i c i a le f f e c t so fa d d i n gc e m e n tt oc o l d 1a l s oa n a l y z e st h ee c o n o m i ca n ds o c i a lr e s u l t so ft h ec o l dm i x a n di t i ss h o w e dt h a tc o l dm i xi s a g o o dm a t e l i a lt ol o wc l a s sr o a dw h i c hi sf a rf r o mt h eh o tm i xp l a n t k e yw o r d s ：c o l d ；n i x ；s l o w s e t t i n ga s p h a l te m u l s i o n ；m i xd e s i g n ；c e m e n t ；p a v e m e n tp e l + f o r m a n c e 東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究 成果n 盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā) 表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用 過(guò)的利脊i 。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明 并表示了謝意。 研究生簽名：盔孽日期：型4 印 東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書(shū)館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的 復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi) 容和紙質(zhì)淪文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可 以公札( 包括刊登) 鹼文的全部或部分內(nèi)容。j 侖文的公布( 包括刊登) 授權(quán)東南大學(xué)研 究生院辦理。 研魅躲蕉耷瓢虢但鳘墊期： 第一章緒論 1 1 問(wèn)題的提出 第一章緒論 近_ 卜年來(lái)，特別是“九五”以來(lái)，我國(guó)公路的主餾架已有相當(dāng)部分實(shí)現(xiàn)了高速化，國(guó)道干線公 路網(wǎng)也已基本實(shí)現(xiàn)一級(jí)以上公路相連通。隨著干線公路網(wǎng)的逐步建設(shè)完善與保證暢通，三、四等級(jí) 道路及農(nóng)村公路的發(fā)展必將更加突出：其里程總量不足、技術(shù)等級(jí)普遍偏低、服務(wù)水平狀況差等問(wèn) 題必然會(huì)影響干線公略的作用發(fā)揮，如何在已有建設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)步改善二、四等級(jí)道路及農(nóng)利公 路的技術(shù)服務(wù)狀況、提高其通達(dá)深度、形成具有規(guī)模效益的路網(wǎng)，從而促進(jìn)偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加 快貧窮地區(qū)i ! i , t f ：發(fā)、推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的更大發(fā)展，將是我們所面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。 江蘇的國(guó)、省干線公路經(jīng)過(guò)多年大規(guī)模的建設(shè)，其發(fā)展水平已有了明顯的質(zhì)：f t i 量的提高。至“九 五”圳術(shù)，全省完成干線公路改造建設(shè)近2 0 0 0 公里，國(guó)道及三分之二的省道己達(dá)二級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)，基 本保證了- 干線公路的暢通。而三、四等級(jí)道路及農(nóng)村公路是干線公路的交通量主要來(lái)源和農(nóng)村最重 要的基礎(chǔ)毆施之一，| 王= 刪以米，由于受資金困擾刊人們認(rèn)識(shí)上的偏差，其發(fā)展水平較低表現(xiàn)為發(fā) 展述度較慢、建i ： 的標(biāo)準(zhǔn)較低、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力差、抗災(zāi)害能力差、服務(wù)水平低及建設(shè)與養(yǎng)護(hù) 管理基本處丁無(wú)序狀態(tài)，嚴(yán)重制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展利周邊地區(qū)居民生活水平的提高。 三、l 糾等級(jí)道路及農(nóng)村公路的建設(shè)應(yīng)本著就地取利，因地制宜、= 箝約成本、施。i ：簡(jiǎn)便的原則， 日前建 ； 中路面的士要選用形式為熱拌瀝青混合料及水泥混凝土路面，由于受地理位置及材料、資 金等的限制，有時(shí)候這兩種面層并不是很合適的方式，冷拌洲青混臺(tái)判就是在這種情況f 被人們用 米作為低等級(jí)道路而層材料的。 冷拌泐青僦臺(tái)制的主要原材料之一就是乳化瀝青，乳化瀝青就是將瀝青熱融，經(jīng)過(guò)機(jī)械的作用， 以細(xì)小的微滴狀態(tài)分散丁含有乳化劑的水溶液之中，形成水包油狀的瀝青乳液。乳化瀝青的發(fā)展始 丁2 0 = f = 紀(jì)初，最早被用于噴灑以減少灰塵，2 0 世紀(jì)2 0 年代在道路建筑中普遍使州。起初乳化瀝青 的發(fā)展速度相對(duì)較慢，受制于可利用的乳化劑和人們對(duì)乳化瀝青認(rèn)識(shí)的缺乏。通過(guò)改進(jìn)乳化設(shè)備和 人們的7 1 2 1 ；i , 6 實(shí)戰(zhàn)，乳化澌青的型號(hào)和等級(jí)不斷發(fā)展，現(xiàn)在的選擇范圍已經(jīng)1 f 常_ r 泛。乳化瀝青在其 前4 0 年的發(fā)展過(guò)科中，主要發(fā)展的是陰離子乳化瀝青。這種乳液雖然具有協(xié)約能源、使用方便、乳 化劑米源j 爿價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但與礦料的粘附性不太好，特別是與酸性礦料的粘附- | 生更不好。隨 著近代界面化學(xué)平膠體化學(xué)的發(fā)展，近3 0 年來(lái)，剛離子乳化瀝青發(fā)展很快，它克服了陰離子乳化瀝 青的缺點(diǎn)。 乳化湖青在我國(guó)的發(fā)展較晚。新中國(guó)建立之前只有個(gè)別市政部門(mén)使州了少量陰離子乳化瀝青， 解放斤血沒(méi)有接觸這項(xiàng)技術(shù)。白2 0 世紀(jì)8 0 年代初起，才列此課題進(jìn)行立項(xiàng)科研，并丁“七五” l f 1 間開(kāi)始攤j 府川。近年來(lái)，乳化瀝青的應(yīng)川范同不斷得到開(kāi)拓發(fā)展，現(xiàn)在乳化瀝青不僅用于低等 級(jí)路面的鋪筑和養(yǎng)護(hù)上，還逐步用t - 高等級(jí)公路的粘層油、透層油、封層及】h 瀝青路面材料的冷再 生。隨著乳化溉青在國(guó)內(nèi)的廣泛應(yīng)用，人們也會(huì)越來(lái)越關(guān)注它的應(yīng)用新領(lǐng)域。因此，開(kāi)發(fā)慢裂乳化 撕青及研究玲拌撕青混合料的應(yīng)_ l = | j 技術(shù)顯得尤為重要。 東南大學(xué)傾十學(xué)位論文 1 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 121 圜外乳化瀝青的發(fā)展及應(yīng)用情況 在乳化渤青發(fā)展的幾十年里，乳化劑是影響乳化瀝青發(fā)展的關(guān)鍵因素之7 - 。1 9 0 5 年，第一個(gè)瀝 青乳化劑產(chǎn)。r w “詞世，1 9 0 6 1 9 1 4 年乳化瀝青在筑路中嶄露頭角。1 9 2 2 年英國(guó)化學(xué)家m a ck a y 申請(qǐng) 了第個(gè)舊離子澌青乳化劑專(zhuān)利，1 9 5 1 法國(guó)研制成研 離子乳化劑，成為乳化瀝青發(fā)展史上一個(gè)重要 的里稗胛。，if 年代j 亓，陰離子乳化瀝青使用量減少，剛離子乳化瀝青的使川避直線上升，近l 十 年來(lái)，義出現(xiàn)了性能卓越的復(fù)臺(tái)型乳化劑，這些都促進(jìn)了乳化瀝青的發(fā)展。 歐洲趣乳化溯青的發(fā)展中 有重要的地位，尤其是法國(guó)，其廊用量l ，了歐洲總川量的5 0 左右， 大多數(shù)的玖干道路的維修養(yǎng)護(hù)和i - 5 ( 造使用了乳化洳青。美國(guó)是世界上乳化溉青使 ；_ i j 量最多的國(guó)家， 其用草l l i | 1 = | = 界的4 0 以上。表1 1 是2 0 0 1 年世界一些國(guó)家乳化瀝青使用量的一些情況。 表1 12 0 0 1 年世界一些國(guó)家乳化瀝青應(yīng)用情況 國(guó)家產(chǎn)量( 噸)瀝青用于乳化2 | i j 青生產(chǎn)( ) 澳人利i f1 0 1 ，0 0 03 3 6 7 加拿人3 5 0 ，0 0 01 26 i 法國(guó) 1 ，0 4 0 ，0 0 03 34 4 日本2 7 4 ，0 0 0 5 7 5 墨似哥5 8 0 0 0 0 4 8 3 3 l qj 亦才3 2 0 ，0 0 0 2 00 0 美國(guó) 2 ，0 0 0 ，0 0 065 4 中匡j3 0 0 ，0 0 0 此外，隨著乳化瀝青的不斷發(fā)展，乳化澌青的應(yīng)削領(lǐng)域越來(lái)越寬一。起初，乳化洲青被用于噴 灑以減少灰：二，19 2 5 年乳化瀝青施工發(fā)展為石屑封層，至今這一應(yīng)用在歐洲j 有一定比例。2 0 世紀(jì) 4 0 年代稀漿封層開(kāi)始被使用，它不僅能夠延眭道路壽命同時(shí)也非常經(jīng)濟(jì)有效，隨著改性洳青的發(fā)展 與使川，聚合物被添加到乳化瀝青中制作成聚臺(tái)物改性乳化瀝青，6 0 年代末7 0 年代初，德國(guó)首先 使川微我處技術(shù)，其突出的特點(diǎn)可以填補(bǔ)較大深度的車(chē)轍同時(shí)又不破壞昂貴的標(biāo)線。隨著稀漿封層、 微表處及玲再生的應(yīng)川，乳化瀝青的需求量也越來(lái)越多。此外，能源的維護(hù)和環(huán)境污染這兩個(gè)因素 加速，乳化 ：j j j 青在實(shí)際中的應(yīng)用。 乳化澌青在道路工程中成功地應(yīng)用讓道路界看到了它突出的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，他們?cè)诎l(fā)展 現(xiàn)有鹿川技術(shù)時(shí)義不斷地開(kāi)拓它的應(yīng)用新領(lǐng)域。 歐美在乳化瀝青上已取得了許多成果，并取得了多項(xiàng)專(zhuān)利，發(fā)展的方向有以i ；jl 種： 】、可以控制破乳時(shí)間的乳化瀝青，它始丁1 9 7 0 年，至今已有5 0 0 0 萬(wàn)m ! 以上的t i 群實(shí)例。調(diào) 整破乳速度的方法一般為制造廠家的號(hào)利，攝常_ l | j 的方法是在噴灑乳液的時(shí)候同時(shí)噴灑破乳劑，這 是最簡(jiǎn)便的方法。破乳時(shí)間可以調(diào)節(jié)在2 0 3 0 分鐘至數(shù)小時(shí)。在對(duì)表面進(jìn)行處治時(shí)可以用時(shí)很短， 并能在雨中或霜中對(duì)道路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，因而大大延氏路面表面處治的施j l 。季仙。 2 、摻聚合物的乳化瀝青。聚合物改性乳化瀝青是在乳化瀝青中摻加聚合物改性劑從而達(dá)到改善 瀝青性能的目的。8 0 年代初開(kāi)始r 業(yè)化生產(chǎn)，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在： 提高高溫穩(wěn)定性 提高低溫抗縮裂能力 第一市緒論 量正k 路面壽命 提高粘附強(qiáng)度 捉l 高山聚力 提高抗剝落能力 提高f ； j j 強(qiáng)度 改善拌和性能 3 、精制乳化洲青。在制造乳液時(shí)，高的界面張力是制備細(xì)微粒乳液的最大障礙。如在酸性狀 態(tài)時(shí)往溯青中加入低分子胺將形成穩(wěn)定的咪唑型的界面活性劑，由于這種界面活性劑的存在，使瀝 青與酸性溶液的界面張力顯著下降。當(dāng)p h 值接近2 時(shí)，界面張力幾乎是零j 這樣處理的瀝青制造 f t , , g g l 化“j 青日_ j 形成的微小顆粒，也就是說(shuō)一般乳化瀝青微粒直徑的中間值為3 5 微米，而精n - 化 泐青的z 辛問(wèn)值為i 2 微米，微粒粒徑和單一的粒徑將有助于乳化瀝青的貯存穩(wěn)定性干骨料的粘附 性) 1 ：由丁目判上汕青膜很薄而節(jié)省瀝青用量。 4 、高濃度乳化瀝青。在道路上使用的乳化澌青最初是瀝青含量5 0 的陰離子乳化瀝青，漸漸 制作山5 5 、6 0 n j g l , 化洳青，而陽(yáng)離子乳化泐青可制成6 5 甚至6 9 的溯青含量。法國(guó)已有瀝 青含量濃度為7 2 、8 0 的乳液，是屬于水包油型的剛離子乳化瀝青。 隨著乳化泐青的發(fā)展，國(guó)外很多國(guó)家都在開(kāi)拓乳化瀝青的應(yīng)用新領(lǐng)域冷拌洲青混合剁。冷 拌瀝青混合杠l 主要塒1 一低等級(jí)道路的結(jié)構(gòu)層，可以川作基層也可以剛作面層，在用作面層時(shí)往往在 其上加一層稀漿劐層或霧封層，國(guó)外也有不加封層的例子。在法國(guó)，已有較多街道、鄉(xiāng)村道路采= i j 冷拌瀝青溉臺(tái)料，且使用效果得到了好評(píng)。但是由于冷拌瀝青混合料的強(qiáng)度形成過(guò)程與熱拌瀝青混 合料明顯不同，起初攤鋪和f 碾壓的冷拌瀝青混合料，需要經(jīng)過(guò)比熱瀝青成型過(guò)程跬得多的b , 1 - n 才能 達(dá)到一定強(qiáng)度要求，所以各國(guó)都沒(méi)有形成一種完整的設(shè)計(jì)體系及施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。 2 2 國(guó)內(nèi)乳化瀝青的發(fā)展及應(yīng)用情況 我國(guó)乳化洲青的發(fā)展進(jìn)程也經(jīng)歷了與國(guó)外類(lèi)似的進(jìn)程。在新中國(guó)建立前只有個(gè)別的市政：【程部 門(mén)使刖了少1 4 l g 陰離子乳化瀝青解放后一商沒(méi)有接觸這項(xiàng)技術(shù)，直至7 0 年代末，由交通部組織成 立了- “i i i i 離f 乳化瀝青及其路用性能研究”課題協(xié)作綢，才對(duì)這項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)。經(jīng)過(guò)“剛離子乳化瀝 青及其路川性能研究”課題協(xié)作絹的努力，使得乳化瀝青在“七五”期間在全國(guó)范i 嗣推廠- 應(yīng)用。課 題協(xié)作矧逐項(xiàng)解決了離子乳化瀝青的各項(xiàng)有關(guān)技術(shù)，其中包括陽(yáng)離子型瀝青乳化劑的研n g t ：1 生產(chǎn)、 乳化一i 藝與乳液配方、乳化機(jī)械的研制與乳化車(chē)間的設(shè)置、陽(yáng)離子澌青乳液的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)雨i 試驗(yàn)方法： 乳化洳青混凝十配臺(tái)比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法、陽(yáng)離子乳化瀝青筑路及養(yǎng)護(hù)施l ：技術(shù)等關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題。 住該倮題完成時(shí)，全國(guó)1 4 個(gè)省市鋪筑了爿入式、黑色碎石、乳化瀝青混凝土、表面處治等各種 結(jié)構(gòu)形式f l g f - g 面并川于i f i j _ j ； 青路面材料冷再生、防塵處理。這些應(yīng)用都取得了完全的成功，并顯示 出了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 日前我國(guó)的乳化瀝青生產(chǎn)基地已經(jīng)遍布全國(guó)各地，已擁有乳化瀝青車(chē)間2 0 0 多座，其生產(chǎn)技術(shù) 水甲也住不斷提高，乳化瀝青的生產(chǎn)從開(kāi)口自流憑經(jīng)驗(yàn)控制油水比例，逐步發(fā)展成密封加壓由流量 。| 控制油水比例，進(jìn)而達(dá)到計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制油水比例羽i 油水溫度。乳化瀝青的生產(chǎn)質(zhì)量提高，產(chǎn)量 增加， 簡(jiǎn)足了公路l 祥和養(yǎng)護(hù)r 程的需要。 此外，乳化劑的品種也在不斷地增加，目前已有2 0 多個(gè)廠家生產(chǎn)不同類(lèi)弛的乳化劑，但是國(guó)產(chǎn) 瀝青乳化劑f 旦存在很多問(wèn)題，例如品種少產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。還有一個(gè)問(wèn)題就是對(duì)乳化瀝青 的認(rèn)識(shí)l ，存在誤羞利不正確，g l f - t f g 青不是熱洳青的替代品，它們有各自的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)許多基層單 東南大學(xué)頌：l 學(xué)位論文 位只川一種乳化劑，生產(chǎn)一種型號(hào)的乳化瀝青應(yīng)用于粘層油，透層油、封層等多種路面形式。因此， 研究備種性能的乳化劑及其相應(yīng)的使用技術(shù)是全面提高乳化瀝青及混合料技術(shù)水平的關(guān)鍵因素。 今后我國(guó)乳化瀝青的發(fā)展之一就是開(kāi)拓它的應(yīng)用新領(lǐng)域冷拌瀝青混合料。雖然我國(guó)的干線 公路網(wǎng)已基本實(shí)現(xiàn)二級(jí)以上相通，但是三、四等級(jí)及農(nóng)村公路的發(fā)展相對(duì)滯后，由丁受地理、環(huán)境、 材料的影啊，在遠(yuǎn)離熱拌利廠的地方，冷拌洳青混合判相對(duì)于熱拌混合料來(lái)說(shuō)是個(gè)更為經(jīng)濟(jì)的選擇。 它莊我國(guó)的陽(yáng)部地r ，偏遠(yuǎn)地區(qū)及農(nóng)村有r 闊的麻f l j 前景。吲此開(kāi)展冷拌瀝青混合利設(shè)計(jì)與施工的 研究是 必要的。 1 3 本文研究的主要內(nèi)容 本文研究的主要內(nèi)容如f ： ( 1 ) 由 i 目前國(guó)內(nèi)冷拌瀝青混合料的研究還處于初始階段，市場(chǎng)上適用于冷拌瀝青混合料的乳 化瀝青兒乎沒(méi)有，囚此研究開(kāi)發(fā)適用于冷拌瀝青混合料的慢裂乳化瀝青是本課題的重點(diǎn)； ( 2 ) 借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)臺(tái)我國(guó)的實(shí)際情況及試驗(yàn)設(shè)各進(jìn)行冷拌瀝青混合料室內(nèi)試驗(yàn)研究， 采用不同的方法進(jìn)行冷拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，確定最佳施- e e i 4 合比，分析不同設(shè)計(jì)方法的合理 性： ( 3 ) 玲拌瀝青混合料性能試驗(yàn)研究及水泥對(duì)冷拌洳青混合料性能的影響： ( 4 ) 玲拌劬青混合料社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益綜合評(píng)價(jià)。 第二章乳化劑及乳化瀝青的形成機(jī)理 2 i 乳化瀝青 第二章乳化劑及乳化瀝青的形成機(jī)理 2ll 乳化瀝青簡(jiǎn)介 乳化泐青是膠體乳液，所謂膠體就是一種或兒種物質(zhì)均勻地分散丁另一種物質(zhì)之中，被分散的 物質(zhì)稱(chēng)為分散相，另一種分散物質(zhì)稱(chēng)為分散介質(zhì)。乳化是將兩種難以互溶的液體( 例如油與水) ，將 種液體均勻、穩(wěn)定地分散丁另一種溶液之中，成為乳狀液。乳化瀝青就是將瀝青熱融、經(jīng)過(guò)機(jī)械 的作j ，以細(xì)小的微滴狀態(tài)分散于含有乳化劑的水溶液之中，形成水包油狀的乳液。 隨著表面化學(xué)、膠體化學(xué)、物理化學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，乳化理論日趨成熟，乳化齊i j l y , j 品種越來(lái)越 豐富，這些都促進(jìn)了乳化瀝青的發(fā)展，現(xiàn)在不僅州t - 低等級(jí)路面的鋪筑和養(yǎng)護(hù)上，還逐步用于高等 級(jí)公路的粘層油、透層油、封層及舊瀝青路面材料的冷再生。隨著乳化瀝青在國(guó)內(nèi)的廣泛應(yīng)用，人 們也會(huì)越來(lái)越關(guān)注它的應(yīng)用新領(lǐng)域。 21 2 乳化瀝青的分類(lèi) 根據(jù)不同的分類(lèi)方法可對(duì)乳化瀝青加以分類(lèi)： 1 、根據(jù)洳青微粒所帶電荷的不同，乳化瀝青可以分為| ；| = i 離子乳化洳青、陰離子乳化洲青和非離 子乳化沏青： 2 、根據(jù)是否摻加改性劑可分為普通乳化瀝青雨i 改性乳化瀝青： 3 、根據(jù)乳化汕青的分解破乳速度可以分為快、中、慢裂型： 4 、根據(jù)施川j 途可分為噴灑型乳化瀝青羽i 拌和型乳化瀝青。 2l3 乳化瀝青的發(fā)展歷史 乳化瀝青的發(fā)展始于2 0 世紀(jì)初，最早被用于噴灑以減少灰塵，2 0 世紀(jì)2 0 年代在道路建筑中普 遍使用。起初乳化瀝青的發(fā)展速度相對(duì)較慢，受制于可利用的乳化劑和人們對(duì)乳化瀝青認(rèn)識(shí)的缺乏。 通過(guò)改進(jìn)乳化敬備和人們的不斷實(shí)踐，乳化瀝青的型號(hào)和等級(jí)不斷發(fā)展，現(xiàn)在的選擇范圍已經(jīng)非常 r 泛。 商i 鋪化的乳化澌青問(wèn)世已有7 0 多年的歷史。在其前4 0 年的發(fā)展過(guò)程中，主要發(fā)展的是陰離子 乳化瀝扦。這種乳液雖然具有節(jié)約能源、使川方便、乳化劑來(lái)源j 、且價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但與礦料的 粘附性不太女r ，特別是與酸性礦料的粘附性更不好。這是由丁其瀝青微粒表面帶有陰離子電荷，而 在有水膜盼l k 況h 濕潤(rùn)骨料表面也普遍帶有陰離子電荷，同性相斥的原因使得瀝青微粒不能盡快 地粘附劍骨料表面上。若要使瀝青微粒裹附到骨料表而，必須等乳液中的水分蒸發(fā)掉。 陰離子乳液0 骨料的裹附只是單純的粘附，因此粘結(jié)力較低。遇上陰雨或低濕天氣，乳液中的 水分蒸發(fā)緩慢，澌青裹附骨料的1 5 1 - i n 延長(zhǎng)，影響路面的早期成型，延遲開(kāi)放交通的日 問(wèn)。另外，陰 離子乳化劑對(duì)4 i 蠟基與混合基較多的瀝青雉以乳化。因此，陰離子乳化瀝青具有雉以克服的缺點(diǎn)并 逐漸為離子乳化洳青所代替。 隨著近代界面化學(xué)和f 膠體化學(xué)的發(fā)展，近3 0 年米，陽(yáng)離子乳化瀝青發(fā)展很快。陽(yáng)離子乳化瀝青 東南火學(xué)壩卜學(xué)位論文 微粒帶柏離子l 螂n 與濕潤(rùn)骨糊接觸時(shí)，由丁異性相吸的原理，可以很快吸附在礦料的表面，因 此即使住_ f j 斌或低溫天氣( 5 c 以上) ，仍可j ! 常施i 。由丁陽(yáng)離子乳液可以增強(qiáng)與骨料表面的粘附 力，提高路面的甲劃強(qiáng)度，因而可以盡早通車(chē)。大量的實(shí)踐證明，陽(yáng)離子乳化瀝青既發(fā)揮了陰離子 乳化瀝青的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又彌補(bǔ)了陰離子乳化瀝青的缺點(diǎn)，這就使得乳化溯青的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新 的階段。r 文中所提劍的乳化瀝青如不做特別說(shuō)明均指陽(yáng)離子乳化瀝青。 乳化溉青舀，我國(guó)的發(fā)展較晚。新中國(guó)建立之前只有個(gè)別市政部門(mén)使用了少量陰離子乳化瀝青， 解放后直沒(méi)有接觸這項(xiàng)技術(shù)。白2 0 世紀(jì)8 0 年代初起，才對(duì)此課題進(jìn)行立項(xiàng)科研，并于“七五” 期間開(kāi)始攤j 應(yīng)川。近年米，乳化瀝青的應(yīng)用范圍不斷得到開(kāi)拓發(fā)展。 21 4 乳化瀝青的特點(diǎn)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 現(xiàn)在乳化洲青筑路技術(shù)己被越來(lái)越多的施工人員所掌握，乳化瀝青的應(yīng)用量越來(lái)越大，應(yīng)用范 同越米越j(luò) 、。實(shí)蛙證明，h j 乳化瀝青筑路有以r 特點(diǎn)： 1 、提高道路質(zhì)量 熱汕青的司操作溫度為1 3 0 。c 18 0 。c ，川作粘層日 ，由于原路面為常溫，熱溯青噴灑上去之后 會(huì)迅述凝，導(dǎo)致噴灑不均勻。而用作貫入路面時(shí)，用熱瀝青的貫入深度有限，而用乳化瀝青則可 以貰入到底，并使集料的大部分表面附著瀝青，因此路面質(zhì)量會(huì)大大提高?？傊榛癁r青常溫下 的可流動(dòng)性、水溶性等將對(duì)路面帶來(lái)質(zhì)量的提高。 2 、擴(kuò)人澌青使_ 【；| j 范同 隨著乳化泐青技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)有許多熱瀝青不能做到的用乳化瀝青卻能實(shí)現(xiàn)。如采用霧 封層( f o gs e a l ) 可以處理輕微老化龜裂路面，使表面瀝青再生，封閉路面雨水，延長(zhǎng)路面壽命， x 如十壤穩(wěn)定( s o i ls t a b i l i t y ) ，用乳化瀝青與士壤拌和均勻，可使土基達(dá)到一定的強(qiáng)度要求。而近 十年來(lái)的稀漿封層技術(shù)更是一種經(jīng)濟(jì)有效的養(yǎng)護(hù)方式。 3 、仙約能源 采川熱洳青修路時(shí)一般需要消耗大量能源為瀝青材料和礦料加熱，且在施工過(guò)程中為了保持瀝 青府有的湍度，常常對(duì)瀝青進(jìn)行重復(fù)加熱，既浪費(fèi)燃料義容易引起泐青的老化。而采用乳化瀝青施 l 時(shí)完全采 玲拌作業(yè)、只需在溯青乳化時(shí)加一次熱，且加熱濡度僅有1 2 0 。c 1 4 0 。c ，盡管在制各 乳化瀝青叫還需要消耗其它些能量，但是據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)看，用乳化瀝青筑、養(yǎng)路比剛熱瀝青節(jié)約5 0 以上的熱能。 4 、1 ，省材料 乳化澌青與礦料表面具有良好的工作度和粘附性，可以在礦料表面形成均勻的溯青膜，容易準(zhǔn) 確控制浙青川j 量保證礦料之間有足夠的結(jié)構(gòu)瀝青，使混合料中的自由瀝青降低到適宜的程度，因而 提高了路面的穩(wěn)定性、防水性和耐磨性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，用乳化瀝青筑、養(yǎng)路一般可以節(jié)省瀝青1 0 2 0 ， 另外，由丁| j 離子乳化瀝青與酸性和堿性石料都有良好的粘附效果，擴(kuò)大了礦料的來(lái)源，便于就地 取材，減少材料的運(yùn)輸量，降低工程造價(jià)。 5 、蜒k 施r 季節(jié) 陰雨與低溫季 是熱瀝青施工的不利季節(jié)，也是瀝青路面發(fā)生病害較多的季常。特別是在我國(guó) 多雨的南方常，l 陰雨季節(jié)瀝青路面狀況急速l 、降，出現(xiàn)了病害無(wú)法用熱瀝青及時(shí)修補(bǔ)，在行車(chē)作 川j 、，更使得病青惡化致使運(yùn)輸效率降低，油耗與輪胎磨損增加，交通事故增多。而采用乳化瀝青 筑、養(yǎng)路，可以少受陰濕和低溫的影響，及時(shí)修補(bǔ)路面病害，從而改善路況，提高好路率和運(yùn)輸效 率。因此延k 施j 季的重要意義在于加速公路建設(shè)，及時(shí)養(yǎng)護(hù)路面，制i i 病害的加劇與擴(kuò)大。 6 、減少環(huán)境污染，改善施： 條件 6 第二章乳化劑及乳化洲青的形成機(jī)理 乳化瀝青的生產(chǎn)：過(guò)程都是在密封狀態(tài)中進(jìn)行的，瀝青的加熱溫度也較低，因此污染程度也較輕： 而乳化瀝青在施i 時(shí)采用冷拌作業(yè)，避免了因灼熱瀝青引起的燒傷、燙傷，也避免了攤鋪時(shí)瀝青蒸 汽的熏烤，所以采川乳化瀝青施工可以改善不利的施工條件，降低：| = ：人的勞動(dòng)強(qiáng)度。以上特點(diǎn)充分 說(shuō)明， = p - u 引，約、安全、環(huán)保、有效且通用的道路材料系統(tǒng)，這一點(diǎn)已經(jīng)得到了世界各 國(guó)道路f 作者的認(rèn)可。 2 2 乳化劑 221 乳化劑的特點(diǎn) 泐青乳化劑分子結(jié)構(gòu)可形象地描繪極性頭加非極性尾，即由親水的極性基和親油的非極- | 生基所 翔成，形成一頭明顯求水另一頭明顯疏水的不對(duì)稱(chēng)兩親結(jié)構(gòu)( 圖2 - i ) 。瀝青乳化劑的非極性基一 股是碳?xì)涫杷鶊F(tuán)，極性基為離子型或非離子型親水基團(tuán)。在油水溶液中加入乳化劑后，乳化劑的 兩個(gè)基團(tuán)產(chǎn)生定向排列，將油水兩個(gè)界面連接起來(lái)，從而防止它們之間的相互排斥的作用，攪拌分 散厲，湖青司以以微粒形式穩(wěn)定地分散丁水中( 幽2 - 2 ) 。 圖2 - 1 乳化劑分子模型圖 圖2 - 2 乳化劑乳化作用示意圖 2 2 2 乳化劑的分類(lèi) 親水親油汕青乳化劑的分類(lèi)方法很多，但總體來(lái)說(shuō)親水基對(duì)瀝青乳化劑的影響較大，所以按離 子的類(lèi)型雨i 親水基的種類(lèi)分類(lèi)較為常見(jiàn)。 1 、按離子的類(lèi)弛分類(lèi) 按離f i 向類(lèi)班分類(lèi)是指汕青乳化劑在溶液中能電離生成離子或離子膠束的稱(chēng)為離子型乳化劑， 凡不能i u 高生成離子或離子膠柬的稱(chēng)為非離子型乳化劑?？梢詤^(qū)分為： r兩性離子型乳化劑 f 離子型乳化劑 1 0 000 2 4 7 若 空氣 2 000 2 9 8 橄欖油空氣 18 o0 3 3 從上表可以看出，水銀的表面張力最大，其次是水的表面張力，苯與瀝青( 1 0 0 。c ) 等表面張 力較小。 根據(jù)a n t o n o f f 提出的規(guī)則，表明界面張力與兩種單純液體表面張力的關(guān)系如下： y i = y 1 一y2 式中：yr 一兩界面張力： yr l i l i l 種純液體的表面張力： yz 一乙種純液體的表面張力。 。 對(duì)丁乳化瀝青來(lái)說(shuō)，如不采取其他措施而直接將瀝青分散到水中則要克服巨火的界面張力，即 要施加很人的能量，且瀝青分散成很小的顆粒時(shí)，其比表面積增加很大，這樣就使得產(chǎn)生的乳化瀝 青體系只有很高的能顰狀態(tài)，所產(chǎn)生的乳液也不會(huì)穩(wěn)定，因此在生產(chǎn)乳化瀝青時(shí)降低水的表面張力 9 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 是必需的【。乳化劑就具有這個(gè)功能。增加乳化劑可以極大地降低水與瀝青的界面張力，可以降低 乳液的能量狀態(tài)，增加乳液的穩(wěn)定性。 o 三 z 2 一 、 善 目 樣 劑濃度( ) ( a ) ( b )( c )( d ) 圖2 3 ( a ) 乳化劑用量很低：( b ) 乳化劑用量低； ( c ) c m c 臨界膠束離子狀態(tài)：( d ) 比c m c 濃度大 為了了解乳化劑的作州，可在水溶液中不斷增加乳化劑的同時(shí)，測(cè)定水溶液的表面張力，從圖 2 - 3 的上部曲線看山，隨著乳化劑濃度的增加，其表面張力急劇下降，而后即保持不變。( a ) 是水 溶液中乳化荊削量很少的情況r f ，其表面張力接近于純水的表面張力( 00 7 2 n m ) 。這是由于乳化 劑用量少，空氣與水的界面上還沒(méi)有聚集很多乳化劑，空氣與水幾乎是直接接觸，水的表面張力就 沒(méi)有明顯j 、降：( b ) 增j j n l 化劑用量時(shí)，水溶液的表面張力急劇下降，這是因?yàn)槿榛瘎?huì)很快聚集 刨水面上，使空氣和水的接觸面減少，從而使水溶液的表面張力按比例急劇下降，與此同時(shí)，水中 的乳化劑分子也聚集在一起，將親油基靠在一起，開(kāi)始形成膠束；( c ) 表示乳化劑用量再增加，水 溶液表面聚集足夠的乳化荊，并密集地分散在液面上，形成單分子膜，使空氣與水溶液完全處于隔 絕狀態(tài)。如再增加乳化劑，則水溶液中的乳化劑分子就各自以幾十、幾百的聚集在一起，排列成為 親汕基向里、親水基向外的膠束，形成膠束的臨界濃度( c m c ) ：( d ) 表示水溶液中乳化荊含量大 ”l 缸界膠束濃度，此時(shí)，再增加乳化劑用量，膠束也會(huì)隨之增加，但水溶液表面己形成單分子膜， 乳化劑的分子定向| = ：t t j , j j 二空氣與水溶液之間，不可能再降低表面張力。 對(duì)丁乳化劑的j 4 j 蝌來(lái)說(shuō)，c m c 不是應(yīng)用乳化劑的最佳值，而只能做一個(gè)參考，實(shí)際應(yīng)用量一 般要遠(yuǎn)近人 一c m c 值。 23 2 界面膜的穩(wěn)定作用 在泐青水的分散體系中，乳化劑吸附在瀝青微滴的表面，定向排列而形成界面膜( 如圖2 4 ) 。 此界面麒不僅可降低瀝青與水的界面張力，而且對(duì)瀝青微滴起著機(jī)械的保護(hù)作用，使瀝青微滴在互 相碰撞時(shí)不致產(chǎn)生聚結(jié)。 第二章乳化劑駛?cè)榛嗟男纬蓹C(jī)理 圖2 - 4 乳化劑在瀝青微滴表面形成的界面膜 界面麒的強(qiáng)度和緊密度，取決于乳化劑的性能利用量。乳化劑削量適宜時(shí)，界面腆即由密排的 定向分子所組成。膜的強(qiáng)度較大，瀝青微滴聚結(jié)需要克服較大的阻力，故能形成穩(wěn)定的瀝青乳液。 最佳乳化效果的乳化劑用量，與乳化劑對(duì)瀝青的吸附作用有關(guān)。 233 界面電荷的穩(wěn)定作用 通常穩(wěn)定的湖青乳液中瀝青微滴都帶有電荷，這電荷主要來(lái)源于電離、吸附和瀝青微滴與水之 間的摩擦。電離與吸附帶電是同時(shí)發(fā)生的，例如陽(yáng)離子乳化劑吸附于瀝青微滴表面叫，伸入水中的 極陛基團(tuán)i u 離而使洳青微滴帶正電荷。 瀝青水界而上電荷層結(jié)構(gòu)，一般是擴(kuò)散雙電層分布( 如圖2 5 所示) 。艤電層由兩部分絹成， 第一部分為單分子層，基本困定在界面上，這層電荷與泐青微滴的電荷相反，這一層稱(chēng)為吸附層； 第二部分由吸| j f j 層向外，電荷向水介質(zhì)中擴(kuò)散，此層稱(chēng)為擴(kuò)散層。由丁每一瀝青微滴界面都帶相同 電荷，并有擴(kuò)散烈電層的作用，故水一瀝青體系成為穩(wěn)定體系。 綜上所述，瀝青乳液之所以能形成高穩(wěn)定的分散體系，主要是由于乳化劑降低了體系的界面能、 界面膜的形成雨i 界面l u 荷的作用。 ( a )( b ) 圖2 5 瀝青乳液中瀝青一水界面上電荷層 ( a ) 陽(yáng)離子瀝青乳液；( b ) 陰離子瀝青乳液 東南大學(xué)t i # i - i ：學(xué)位論文 2 4 乳化瀝青的組成和制備 2 41 乳化瀝青的配合組成 乳化洳青由以f 三種主要物質(zhì)組成：瀝青、水和乳化劑。 】、矧成材糊選擇 ( 1 ) i ：! i j 青 瀝青是乳化瀝青的主要原料，也是用于筑路的最終粘結(jié)料。生產(chǎn)乳化瀝青所用的瀝青除了滿足 壤終應(yīng)川的要求外，還必須滿足乳化要求。石油瀝青是大分子的飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等 繃成的復(fù)雜混合物，其化學(xué)組成、瀝青的膠體結(jié)構(gòu)類(lèi)型隨原油和i 2 e i i i 藝的不同而有很大差別，因 此乳化的難易拌度也不同。所以對(duì)于瀝青進(jìn)行必要的選扦是制備乳化洳青的前提。 隨著交通量的不斷增長(zhǎng)，改性洲青用于乳化的需求也隨之出現(xiàn)。由于改性2 ：i j 青的粘度大幅度增 人，且故性刪人部分是高分子聚合物，其可乳化性非常局限，因此在選擇改性瀝青和改i 2 劑喇應(yīng)當(dāng) 充分試驗(yàn)。 ( 2 ) 水 水只是瀝青分散的介質(zhì)，并不是瀝青乳液的重要成分。但是水的硬度及離子特性對(duì)乳化2 f ： j 青生 產(chǎn)有較人的影響，有有利的一面，也有不利的一面。鎂離子和l 鈣離子的存在對(duì)生產(chǎn)離一b s t 化瀝青 來(lái)說(shuō)是- f i 利的。岡此有時(shí)為制各穩(wěn)定的乳液會(huì)加入c a c l z 作為穩(wěn)定劑。生產(chǎn)陰離子乳液時(shí)，鎂、鈣 離子的存在義成為不利的因素。這是因?yàn)殛庪x子乳化劑大都是以可溶性的鈉或鉀鹽的形式存在，當(dāng) 有人鼙的鎂和鈣離子存在時(shí)會(huì)形成不溶于水的物質(zhì)從而影響乳化效力，甚至導(dǎo)致乳化失敗。碳酸離 于、碳酸氫離子的存在對(duì)_ r 形成穩(wěn)定的陽(yáng)離子乳液是不利的，因?yàn)樗鼈兂Ｅc乳化劑中的水溶性胺基 酸鹽進(jìn)行反席，生成不溶性鹽。但對(duì)于陰離子乳液，碳酸離子和碳酸氫離子具有緩沖作用，是有利 的。此外，水中存在粒狀物質(zhì)時(shí)，一般帶負(fù)電物質(zhì)居多，由于對(duì)陽(yáng)離子乳化劑的吸附，所以對(duì)陽(yáng)離 子乳液的生產(chǎn)是不利的。i m l 此根據(jù)乳化瀝青的離子類(lèi)型，選擇符合水質(zhì)要求的水源會(huì)對(duì)瀝青的乳化 起到很好的作川。 ( 3 ) 乳化劑 乳化劑1 二乳化洳青中所占比例較小，但其對(duì)乳化溯青的生產(chǎn)、貯存及施r 均有較大的影響，所 以根據(jù)生產(chǎn)乳液的川途、乳化效果來(lái)精心挑選乳化劑是非常重要的。 ( 4 ) 添加劑 使川添加劑是峒制穩(wěn)定乳化瀝青的一種常用方法。有時(shí)添加劑的存在是必不可少的，添加劑的 加入也是降低乳化瀝青成本的好方法。對(duì)于胺型陽(yáng)離子乳化劑，由于不能宜接溶解于水，需要用鹽 酸調(diào)到p li 蘭2 或_ i = | j 醋酸調(diào)節(jié)到p h i 4 方能使用。如果用酸過(guò)量，則乳化性或貯存穩(wěn)定性不好，必須 注意。對(duì)于季銨鹽| j | = | 離子乳化劑，添加c a c i ：則可以降低乳化劑的用量。另外高分子聚乙烯醇、甲 基纖維親等物質(zhì)可以增加水的粘度，從而有利于瀝青乳液的穩(wěn)定，也是常用的添加劑。 2 、配合組成確定 在i j ：2 汁配合組成之前，需知道乳化瀝青各個(gè)鑰分的j j 量范圍，其用量范鬧應(yīng)根據(jù)對(duì)乳化瀝青的 性能要求通過(guò)試驗(yàn)米確定，不同的原材料其劇量也不相同。洳青的用量范罔一般在3 0 7 0 之間： 乳化劑的剛量取決臨界膠束濃度，通常在0 3 5 之間：水的用量在3 0 7 0 之間：對(duì)于輔 助材糊米講，不同品種的乳化劑，其用量利選擇各不相同。例如，陰離子乳化瀝青選擇堿性凋節(jié)劑， 剛離子乳化沏青需酸性調(diào)= 寸劑。 第二章乳化劑及乳化瀝青的形成機(jī)理 242 乳化瀝青的制備 ( 1 ) 乳化溫度的確定 生i 。乳化瀝青要求將澌青加熱到流動(dòng)性很好的狀態(tài)，溫度一般在1 1 04 c l5 0 。0 之間，瀝青標(biāo)號(hào) 高叫溫度較低，標(biāo)號(hào)低時(shí)溫度較高。由于乳化洮合時(shí)沏青放熱，使乳化劑水溶液沸騰發(fā)泡，造成乳 化不良。為防i r 這種現(xiàn)象的發(fā)生，瀝青和水溶液的溫度應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制。對(duì)于低標(biāo)號(hào)的瀝青，由于加 熱到流動(dòng)狀態(tài)的所需的溫度較高，所以乳化時(shí)水的溫度可以適當(dāng)放低，以保證不發(fā)生沸騰現(xiàn)象。 ( 2 ) 制造乳化瀝青的設(shè)備 目前使川機(jī)械分散法制造乳化瀝青的設(shè)各類(lèi)型很多，歸納起來(lái)主要有f 列三火婁：即膠體磨、 高速攪拌機(jī)平齒輪泵q ! g l 化機(jī)。這三種乳化機(jī)所制得的乳液比較起來(lái)，用膠體磨所得乳液質(zhì)量較高， 而高速攪拌機(jī)僅能得到分散性不太高的乳液，齒輪泵型乳化機(jī)如經(jīng)改進(jìn)亦能得到符合要求的瀝青乳 液。 2 5 乳化瀝青的破乳 鉑路面施i 州，乳化瀝青與集荊接觸后，乳化溯青為發(fā)揮其粘結(jié)的功能，瀝青微滴從水相中分 離米，乳液中分散的洳青微粒相聚結(jié)，在骨料或路面上形成連續(xù)的結(jié)合料的覆蓋膜。根據(jù)路面結(jié) 構(gòu)及施i 。方式的不同，般在層鋪貫入式路面中，需要噴灑后的乳液盡快分解破乳，即為快裂型瀝 青乳液：在拌羽1 級(jí)i b t b 合料的拌和式路面時(shí)，為便于乳液的拌和與攤鋪，需要乳液有慢速的分解破 乳，即為慢裂j w 洳青乳液。 瀝青乳液的分解與破乳是指瀝青乳液的y 土質(zhì)發(fā)生變化，瀝青從乳液中的水相分離，將許多微小 泐青顆粒相互聚結(jié)，成為連續(xù)整體薄膜。這種分解破乳主要是乳液與其材料接觸后，由于離子電荷 的口及附和水分的蒸發(fā)產(chǎn)生分解破乳，其發(fā)展過(guò)程一般如圖2 - 6 。 卜一o - e 乳液類(lèi)刑水包油型一濃縮一水分蒸發(fā)一分解完了 顏色褐色一逐漸呈黑褐色一無(wú)光澤黑褐色變黑色一黑色 粘剛性 無(wú)一無(wú)一稍有粘性一有充分粘結(jié)力 破乳所需時(shí)間較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生薄膜一需要較睦時(shí)間 圖2 - 6 瀝青乳液的分解破乳過(guò)程 目先從渤青乳液的顏色、粘結(jié)性及稠度等方面發(fā)生變化，按這幾點(diǎn)的變化進(jìn)行鑒別，待乳液分 解破乳完成斤，乳液中的瀝青又恢復(fù)到乳化前的性能。這種乳液的分解破乳所需要的時(shí)間，即為瀝 青乳液的分解破乳速度。影d p ；l 液破乳速度的因素主要有： 1 、| j 離子瀝青乳液的分解破乳，主要靠乳液中瀝青微粒所帶電荷與骨料表面所帶電荷，即離子 【也荷吸附作川。目前我國(guó)筑路所用臂料多為碳酸鹽或硅酸鹽，在潮濕狀態(tài)f ，骨料表面多帶有負(fù)電 荷，所以剛離子洳青乳液很快與骨料表面相結(jié)合。還由于陽(yáng)離子瀝青乳化劑具有高振動(dòng)性能，與骨 制表面有自然的吸引力，它可以穿過(guò)骨料表面的水膜，與骨料緊密結(jié)合。根據(jù)范德華吸引力，瀝青 與集荊之間有較強(qiáng)的結(jié)合力，即使是瀝青與胃料表面電荷都是止電荷，兩者之問(wèn)仍有吸引力。 東南大學(xué)壩一i 學(xué)位論文 f j f _ | 離子乳化撕青與堿性集料能牢固的結(jié)合，其原因?yàn)? h 離子乳液有一定的游離酸，p h 值小， 游離酸與堿性集料起作心，生成氯化鈣和帶負(fù)電荷的碳酸離子，恰好它與裹在瀝青外圍的陽(yáng)離子中 和i ，所以瀝青微粒能與骨料表面緊密相連，形成牢周的瀝青膜，同時(shí)將乳液中的水分很快的分離出 來(lái)。 2 、目f i 的孔隙度、粗糙度與干濕度等因素直接影響吸收乳液中的水分，因而影響乳液的破乳速 度。例如施1 中所州的骨料多為孔質(zhì)表面粗糙或疏松的骨料時(shí)，乳液中的水分很快就被這種骨料所 吸收，破壞乳液的平衡，加快乳液的破乳速度。如果所用目料表面致密光滑，吸水性很小時(shí)，即將 減緩乳液的被乳速度。還有，骨料本身的含水囂，也影響乳液的破乳遵度。如果骨料與乳液接觸前 為干燥、溫f 1 日, f l l 飽羽i 的不同狀態(tài)時(shí)，則與乳液接觸后，將根據(jù)含水量的不同而產(chǎn)生不同的分解破乳 速度，干燥的召判將加快破乳速度，濕潤(rùn)與飽年的骨料將減緩其分解破乳速度。 3 、施l 時(shí)的氣候條件是影響破乳速度的重要因素，如氣溫、濕度、風(fēng)速等因素都將影響乳液的 傲乳速度。氣漏高、溫度小、風(fēng)速大將加速破乳，反之則減緩破乳速度。 4 、機(jī)械的沖擊及壓力作用( 比如壓路機(jī)和行車(chē)的作用) 也會(huì)加快乳液的破乳速度。 5 ，骨料顆粒級(jí)配與礦物成鄉(xiāng) 的不同，也將影響破乳速度。骨料顆粒越細(xì)其比表面積越大，乳液 的破乳述度加快，與此相反，則減緩破乳速度。礦物成分不同，也影響著乳液的破乳速度，所選用 的骨料察易與i j f _ i 離子乳液起化學(xué)反應(yīng)，就加速了破乳。 6 、乳化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)破乳速度的影響。乳化劑本身可分為快、中、慢裂型?？炝讶榛瘎┮话?都是單頭的，而慢裂、慢裂快凝型乳化劑一般都是多頭的。從下圖可以看出，單頭乳化劑在瀝青微 粒表面排列緊密，使得微粒帶有很強(qiáng)的正電荷，同時(shí)由于該類(lèi)乳化劑在水中的溶解度很小，使得水 相中游離的乳化劑分子很少，因此當(dāng)與石料接觸時(shí)，會(huì)迅速與石料結(jié)合。而多頭乳化劑分子在油水 界面吸附不是_ 卜。分緊密，使得澌青微粒的表面電荷不是太強(qiáng)，再加上這類(lèi)乳化劑一般在水中都有很 好的溶劑性，使得水相中游離的乳化劑分子較多，當(dāng)與石料接觸時(shí)，游離的乳化劑分子首先吸附到 石料表面，降低了“料的負(fù)電荷強(qiáng)度，從而延緩了乳化瀝青的破乳速度。此外，同種乳化劑用量不 同也影響破乳速度。乳化劑用量大，減緩破乳速度，乳化劑用量少則加快破乳。 圖2 7 單頭與多頭乳化劑結(jié)構(gòu)和石料作用示意圖 2 6 乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)及要求 日l(shuí) 玎各國(guó)乳化澌青檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與分類(lèi)方法是4 i 同的，但檢驗(yàn)的內(nèi)容與實(shí)質(zhì)是非常相似的。我國(guó)經(jīng) 過(guò)“人無(wú)”及“七五”期間的研究和推廣應(yīng)用，乳化瀝青的應(yīng)用已相當(dāng)普及，為此有關(guān)部門(mén)制訂了 乳化湖青的技術(shù)要求和相應(yīng)的試驗(yàn)方法。這些試驗(yàn)方法都是根據(jù)多年來(lái)乳化瀝青課題研究