冷拌超薄沥青混合料乳化剂剂量研究

朱鸿斌，王 富，宋金苑，钱俊懿

(武汉工程大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430073)

1 概述

对于乳化剂来说，它们的种类多样且复杂。例如离子的性质即使是同一种，又或者是同一种的分解率的乳化剂也是有众多选择。选择的乳化剂剂量不同，所得的三大指标结果也变得不同。李纯[1]对阴离子乳化沥青性质进行探索与现阶段使用分析。周李说等[2]指出阳离子沥青乳化剂性能比阴离子沥青好，适用条件低。既要降低沥青用量又要省下成本，可以选用乳化效果较好且最适用的乳化剂[3-5]。决定乳化剂的乳化效果和乳化产品的储存稳定性的因素不多，主要受到乳化剂用量大小和水溶液pH值高低这两个因素影响[6]。刘群等[7]指出由于阳离子沥青乳化剂具有众多优点，使得阳离子乳化沥青在建筑项目上广受欢迎，产量和品种也随之增多。众多沥青乳液蒸发残留物的特性会因为乳化剂用量大小的改变致其影响深远[8]。水溶液pH值也会导致乳化剂的乳化能力和乳化沥青蒸发后残留物损耗率这两者数据的提高或降低[9-10]。例如乳化剂用量添加较少的话，实验结果会反映出来像筛上剩余量的提高，还有沥青的微小粒子会容易因为凝聚而导致它们之间的分层[11]。乳化剂用量添加较多的话，不仅仅会增加基质沥青的消耗，也会提高实验的成本。

2 冷拌超薄沥青混合料乳化剂剂量确定

添加多大的乳化剂剂量和采用哪种乳化剂种类，不仅根据乳化剂的乳化效果，还有乳化沥青的性质来确定。以同种基质沥青分别与三种乳化剂进行实验为方向确定最佳乳化剂剂量，可根据相关文献的数据为基础进行有目的性选取乳化剂添加量范围，通过调整剂量的高低实验，最后总结实验结果来进一步确定最佳剂量。

为了让实验操作起来简练，可以采用对不同类型的乳化剂制取得到的乳化沥青做个编号，如表1所示。

表1 乳化沥青编号

根据改变乳化剂用量的实验，可以分别检测出，由于加入的乳化剂剂量的不同，三种乳化沥青的三大指标及破乳时间发生的变化。

2.1 润强-300乳化剂最佳添加量

实验是通过调整润强-300乳化剂百分比含量(质量分数，下同)，得出乳化沥青的三大指标及破乳时间数据，并根据实验数据来得出当前实验的最佳添加量，见表2，图1～图4。

表2 使用润强300乳化剂的沥青指标

在图1～图4中得出以下结论，提高润强-300乳化剂含量时，沥青的针入度会表现出先上升后下降的走向。软化点表现出先上升后下降的走向。当加入润强-300，针入度和软化点到达峰值时添加的乳化剂含量为2.8%。在加大乳化剂含量时，15 ℃时的沥青延度也表现出先上升后下降的走向，延度到达峰值的时候添加的沥青乳化剂含量为2.8%。不小于40的延度数值才是乳化沥青蒸发残留物都能符合相关规范标准，由图3可知在本实验里的延度数据都能符合相关规范标准。对于破乳时间也是先上升后下降，当乳化剂含量高于3.2%时，会小幅度提升破乳时间，添加的剂量为2.8%时可以使破乳时间较长。剖析上述，2.8%的乳化剂含量可以使针入度、延度、软化点三大指标符合规范条件。因此，2.8%的乳化剂含量为当前乳化剂最佳添加量。

2.2 润强-303乳化剂最佳添加量

实验是通过调整润强-303乳化剂百分比含量，得出乳化沥青的三大指标及破乳时间，并根据实验数据得出当前实验的最佳添加量，见表3，图5～图8。

表3 使用润强303乳化剂的沥青指标

在图5～图8中得出以下结论，提高润强-303乳化剂含量时，沥青的针入度会表现出先下降后上升的走向。沥青的软化点表现出一直下降的走向。由于润强-303乳化剂的加入，乳化沥青蒸发后残留物的针入度和软化点成峰值的时候都是添加的乳化剂含量为1.3%。提高润强-303乳化剂含量时，15 ℃时的沥青延度会表现出先上升后下降的走向。不小于40的延度数值才是乳化沥青蒸发残留物能用来实验的规范条件，由图7可知在本实验里的延度数据都能符合相关规范标准。同样对于其破乳时间也是先上升后下降，但添加的乳化剂含量高于1.7%，会导致破乳时间急剧变小。添加的含量为1.7%时，乳化沥青蒸发后残留物的延度到达峰值，同时沥青破乳经历的时间最长。剖析上述试验结果得出，任何含量的沥青乳化剂都能符合相关规范标准，但在乳化剂含量为1.7%时，由于破乳时间最长，1.7%的乳化剂含量为当前乳化剂最佳添加量。

2.3 美德乳化剂最佳添加量

实验是通过调整美德乳化剂百分比含量，得出乳化沥青的三大指标及破乳时间，并根据实验数据来得出当前实验的最佳添加量，见表4，图9～图12。

表4 使用美德乳化剂的沥青指标

在图9～图12中得出以下结论，提高美德乳化剂含量时，沥青的针入度会表现出一直下降的走向。软化点表现出先上升后下降的走向。在加大乳化剂含量时，15 ℃ 时的沥青延度也表现出先上升后下降的走向，针入度到达上限值时，添加乳化剂含量为1.3%。乳化沥青蒸发后残留物的软化点和延度到达峰值的时候都是添加乳化剂含量为1.6%。不小于40的延度数值才是乳化沥青蒸发残留物能用来实验的规范条件，由图11可知在本实验里的延度数据都能符合相关规范标准。对于沥青的破乳时间也是表现出先下降后上升的走向，转折点是乳化剂含量为1.5%时，1.7%乳化剂含量可以让沥青的破乳时间比较长。上述几种乳化剂百分比含量都能符合规范条件，只要不是添加乳化剂含量为1.5%，其他的乳化剂含量都能对拌合有所帮助。所以此时的最佳添加量为1.6%。

3 结语

1)乳化剂是沥青延度的重要影响因素，虽然其他乳化沥青蒸发后残留物的针入度和软化点有所变化，但延度的变化程度更明显。

2)使用的乳化剂为润强-300时，润强-300含量为2.8%时可以让70号基质沥青更好地发挥乳化作用。润强-303乳化剂含量为1.7%时，会使70号基质沥青更好地发挥乳化作用；当美德乳化剂含量为1.6%时，会使70号基质沥青更好地发挥乳化作用；三种乳化剂生产的乳化沥青都能符合规范，同时针入度和软化点的数值没有显示出较大差异。由于采用润强-303乳化剂制成的沥青的延度是三者中最低的，因此另外两者乳化剂都比润强-303效果更显著。