乳化沥青稳定性分析

朱学文

(黑龙江省嫩江高等级公路管理处)

乳化沥青稳定性分析

朱学文

(黑龙江省嫩江高等级公路管理处)

针对公路沥青混凝土路面已经出现大面积的网裂、坑槽、车辙等病害，如不采取预防性养护措施，将严重影响路面的使用性能和使用寿命。研究适合的乳化沥青稀浆封层技术，进行沥青路面预防性养护，改善路面状况，保障公路顺畅，将有很大的意义。介绍了乳化沥青稀浆封层技术国内外发展现状、对乳化沥青稳定性分析，应用乳化沥青稀浆封层技术对原路面进行预防性养护，可以提高其路面的防水、防滑、耐磨耗、填充等作用，延长路面的使用寿命，对黑龙江省其它高等级公路沥青混凝土路面病害的维修养护将具有现实的指导意义。

乳化沥青;稳定性;分析

1 乳化沥青稀浆封层技术国内外发展现状

对沥青路面来说什么是最经济、有效的养护方法呢?美国的亚利桑那州作了一个示范研究，他们比较了下列三种方法：第一种是对一新建路20年内不作养护，然后再重建;第二种是对一新建路每10年加铺一层热拌沥青混凝土;第三种是作有计划的预防性养护。

研究结果表明：有计划作预防性养护路面的费用比不保养使用20年再重建的费用要低63%，比每10年加铺一次的费用要低55%，而且路面性能还要好得多。实际工程中国外一般都是用稀浆封层技术来作路面的预防性养护。

随着公路建设的迅速发展，我国已有大量的沥青路面，其中大部分是简易的表面处治路面。由于经济的发展，交通量的增加，这些沥青路面大部分都处于超负荷与超期服役状态，急需进行大中修或维修养护。另外，近几年新建的沥青路面也需要进行经常的维修养护。因此，我国目前沥青路面的维修养护任务很重。由于我们的公路养护部门经常会遇到沥青材料与经费的不足，加之养路工作线长、面广、零星、分散、施工繁琐、工效低等，常常使该维修养护的路面得不到及时保养，不能形成良性循环。

2 乳化剂选择中的HLB值的确定

乳化沥青是稀浆封层混合料的粘结材料，其质量的好坏对封层质量的影响最直接，最明显。而乳化剂、沥青材料的选择和相互匹配是决定改性乳化沥青材料路用性能的关键因素。经过比选，选择了沈阳三鑫公司生产的乳化剂，属慢裂快凝型乳化剂，该乳化剂不仅纯度高用量小，而且乳化效果好，稀浆混合料的可拌和时间长，易于施工。摊铺后固化成型块，正常气温下40～60 min粘结力可达2.0～2.5 μm，缩短了养生和开放交通时间，特别适用于高速公路等交通量大的路段进行稀浆封层施工。该型乳化剂的有关性质见表1。

表1 乳化剂性质

沥青采用国产盘锦A级90#道路沥青，有关技术指标见表2。

表2 盘锦A级90#道路沥青性能指标

3 乳化沥青稳定性分析

乳化沥青质量的改善有赖于其稳定性，但提高乳化沥青的稳定性应满足以下6个因素：

(1)乳化沥青微粒粒径;(2)沥青(分散相)与水(分散介质)的密度差值;(3)贮存条件;(4)黏度;(5)沥青微粒的间距与其界面电位值;(6)乳化剂的性能及用量。

乳化沥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则计算。沉降速度V用下列公式计算：

式中：g为重力强度;r为微粒半径;ρ为沥青密度;ρ'为水相密度;η为水相粘度。

从上述公式中看出，乳化沥青微粒粒径与水的粘度，对于乳液的稳定性产生重要影响。但是斯托克斯法则适用于自由浮动的微粒，而乳化沥青是非常密集型微粒的聚合物乳状液，因此斯托克斯法则不可避免地会高估微粒的实际沉降速度。

除重力以外，乳化沥青中还有排斥力与吸引力两种力的作用。排斥力是由于微粒表面乳化剂电离产生的双重电层电荷互相排斥所引起的，可以采取提高乳化剂的用量，增加排斥力，提高稳定性;吸引力与微粒的质量有关，如果微粒粒径很大或分布很广，吸收力也可变成排斥力。

乳化沥青产生聚合后而沉淀。这种沉淀可分为两个阶段，首先是沥青微粒凝聚成团，形成絮凝体，称它为絮凝现象，是一种可逆反应现象。随着絮凝体的聚合，形成较大的球珠状体，称它为聚合现象，这是一种不可逆反应现象，这时乳液的稳定性已经破坏。

阳离子型乳化剂溶于水中，有带正电荷的三甲基氯化铵，也有带负电荷的氯离子

当热沥青与乳化剂水溶液在乳化剂作用下进行乳化时，沥青微粒周围被乳化剂分子做定向包围，同时带有负电荷的氯离子也形成包围，即形成双重电层的沥青微粒。

沥青微粒距离增大，界面电位值下降。双重电层厚度的界面电位值即为电位，见表3。随着乳化剂用量增大电位值增高。

表3 不同乳化剂的电位值

沥青微粒电位值越强，与骨料表面吸附越牢，粘附性越强。相反地电位值越低，与骨料粘附性差。因此，必须注意选择乳化剂的品种与用量，不能只看乳化效果。

U416.1

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1008-3383(2012)11-0064-01

2012-06-11