高性能冷拌冷铺沥青混合料拌和成型影响因素研究

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

引言

冷拌冷铺技术是一种新型路面施工铺筑技术，与热拌沥青铺筑技术相比，具有低排放、低耗能、低污染等特点。在实际的试验及施工过程中，经常发生改性乳化沥青混合料拌和过程中就出现破乳的情况，这极大影响了后续的施工及性能研究。因此，本文分析了影响高性能改性乳化沥青混合料拌和成型中过快破乳的几种因素。

一、高性能改性乳化沥青破乳机理分析

乳化沥青的破乳是指水与沥青分离，乳化沥青乳化状态被破坏的过程。乳化沥青在正常的保存过程中破乳很慢，只有在与空气或者其他材料接触后才会破乳，例如，乳化沥青与干燥的集料混合搅拌后，乳化沥青会快速破乳，因为部分水分进入集料的内部。另外，在相同条件下不同固含量的乳化沥青破乳速度也有很大的差异。乳化沥青与水性环氧树脂混合后，通过外界的因素作用发生破乳，形成沥青，并且均匀的填充到环氧树脂形成的三维网状结构内部，成为一个整体，同时兼具了水性环氧的高强度、高粘结力和沥青高韧性的特点，水性环氧树脂起到了对乳化沥青增强作用。

二、高性能改性沥青混合料破乳因素分析

(一)温度

考虑到改性乳化沥青乳液的稳定性，提高温度对乳液液珠的双电层以及界面吸附几乎没有影响，但从分子热运动(和布朗运动)速度加快的角度来看，当温度升高时，沥青微小颗粒相互碰撞的几率和产生的能量会变大。此外，温度升高时，沥青颗粒与溶液的界面黏度降低，液珠表面强度降低更易破裂，小液珠聚集成大液珠的概率增大，提高温度会使溶液的内部黏度降低。因此，升高温度液珠沉降的速度增大，乳液易于过早破乳。而且水性材料与沥青接触时会产生固化反应，固化的速率是与其所处环境和温度有很大关系的，一定范围内随着温度的升高而加快，其固化时间也相应的缩短。因此，在拌和过程中石料和乳液都应避免加热，拌和锅加热温度应控制在20-30℃，从而避免混合料破乳现象的发生。

(二)乳化剂用量

在制备乳化沥青时，通常乳化剂在乳化沥青液体中所占的比例很小，但对乳化沥青的生产、储存及施工均有较大的影响。乳化剂的作用除了降低水的表面张力外，在所形成的乳液中，使沥青微粒带上电荷同时形成界面膜及水合层，使得乳化沥青能够有较长时间的稳定。乳化剂用量的越大，破乳速度就会逐渐减慢。而乳化剂种类的不同也会对改性沥青材料产生很大的影响，在于水性环氧混合时，可能会产生破乳现象，从而使水性环氧改性乳化沥青产生离析，进而影响后续使用。

(三)级配和外加水

在乳化沥青与集料混合并搅拌之前，需要将干燥的集料加水混和湿润。如果将乳液直接加入集料，干燥的粗细集料要吸收水分润湿表明，这样乳液中部分水分将被石料吸收，因此改性乳化沥青液体中的水与乳之间的平衡体系被打破，液体中的改性沥青颗粒会产生反应，交联成网状结构大颗粒，从而使混合料出现破乳现象。所以，外加水的多少将决定混合料的状态，至于加水量的多少需根据试验而定，根据级配里粗细集料所占的比例大小，进行试拌后确定。外加水太多导致改性沥青液体被大大稀释，沥青颗粒间的碰撞几率减少，沥青小颗粒聚结成大颗粒的难度增加，破乳时间延长。但是湿润水量的大小会直接影响混合稀浆的稠度，外加水量太多混合料会呈现为稀浆状态，破乳时间太久，会发生流浆状态，对成型及施工产生很大的影响。所以，应结合相应级配范围，通过试拌来确定最佳的外加水量。

(四)乳化剂离子类型

经过不断的研究发展，科研人员发现表面湿润的集料带有负电荷，物理学可以知道同性电荷相排斥的原理，阴离子型乳化沥青表面带有负电荷，因此改性沥青不能快速的黏附到石料表面，从而影响路面的施工及开放时间。而现有的水性环氧材料主要为中性和阴离子类型，所以对于集料的粘附性有所影响。

三、总结

高性能改性乳化沥青混合料过早破乳现象的主要影响因素有温度、乳化剂以及外加水量。其中，温度、外加水量为主要影响因素。所以，在试验及施工过程中，应在常温下进行试验，混合料在拌和前需要经过试拌试验来观察混合料的状态，从而确定最佳外加水量。