乳化瀝青穩(wěn)定性分析

朱學(xué)文

(黑龍江省嫩江高等級公路管理處)

乳化瀝青穩(wěn)定性分析

朱學(xué)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(jīng)出現(xiàn)大面積的網(wǎng)裂、坑槽、車轍等病害，如不采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，將嚴(yán)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(shù)，進(jìn)行瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，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(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、對乳化瀝青穩(wěn)定性分析，應(yīng)用乳化瀝青稀漿封層技術(shù)對原路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，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(yǎng)護(hù)將具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

乳化瀝青;穩(wěn)定性;分析

1 乳化瀝青稀漿封層技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

對瀝青路面來說什么是最經(jīng)濟、有效的養(yǎng)護(hù)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(nèi)不作養(yǎng)護(hù)，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(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

研究結(jié)果表明：有計劃作預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路面的費用比不保養(yǎng)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(shù)來作路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

隨著公路建設(shè)的迅速發(fā)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(jīng)濟的發(fā)展，交通量的增加，這些瀝青路面大部分都處于超負(fù)荷與超期服役狀態(tài)，急需進(jìn)行大中修或維修養(yǎng)護(hù)。另外，近幾年新建的瀝青路面也需要進(jìn)行經(jīng)常的維修養(yǎng)護(hù)。因此，我國目前瀝青路面的維修養(yǎng)護(hù)任務(wù)很重。由于我們的公路養(yǎng)護(hù)部門經(jīng)常會遇到瀝青材料與經(jīng)費的不足，加之養(yǎng)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(yǎng)護(hù)的路面得不到及時保養(yǎng)，不能形成良性循環(huán)。

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(jié)材料，其質(zhì)量的好壞對封層質(zhì)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(guān)鍵因素。經(jīng)過比選，選擇了沈陽三鑫公司生產(chǎn)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(jié)力可達(dá)2.0～2.5 μm，縮短了養(yǎng)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(jìn)行稀漿封層施工。該型乳化劑的有關(guān)性質(zhì)見表1。

表1 乳化劑性質(zhì)

瀝青采用國產(chǎn)盤錦A級90#道路瀝青，有關(guān)技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 盤錦A級90#道路瀝青性能指標(biāo)

3 乳化瀝青穩(wěn)定性分析

乳化瀝青質(zhì)量的改善有賴于其穩(wěn)定性，但提高乳化瀝青的穩(wěn)定性應(yīng)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(zhì))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(wěn)定性產(chǎn)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(chǎn)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(wěn)定性;吸引力與微粒的質(zhì)量有關(guān)，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(chǎn)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(tuán)，形成絮凝體，稱它為絮凝現(xiàn)象，是一種可逆反應(yīng)現(xiàn)象。隨著絮凝體的聚合，形成較大的球珠狀體，稱它為聚合現(xiàn)象，這是一種不可逆反應(yīng)現(xiàn)象，這時乳液的穩(wěn)定性已經(jīng)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(fù)電荷的氯離子

當(dāng)熱瀝青與乳化劑水溶液在乳化劑作用下進(jìn)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(fù)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