JK1瀝青乳化劑技術(shù)性能研究

裴 強(qiáng)

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

我國已建成通車的公路部分已進(jìn)入維修養(yǎng)護(hù)期，所以公路瀝青路面的養(yǎng)護(hù)工作得到了越來越廣泛的關(guān)注[1]。而近年來預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的理念已深入人心，其中稀漿封層技術(shù)因具有施工速度快、節(jié)能環(huán)保、綜合效益好等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)已得到了廣泛應(yīng)用[2]。我國自20世紀(jì)70年代開始研究稀漿封層技術(shù)以來，取得了較好的成績，但是其應(yīng)用技術(shù)仍落后于歐美一些發(fā)達(dá)國家，原因是多方面的，其中主要的問題是國內(nèi)應(yīng)用于稀漿封層領(lǐng)域的慢裂快凝型乳化劑的品質(zhì)不高，種類不多[3]。因此，我院開發(fā)了一種可應(yīng)用于稀漿封層領(lǐng)域的陽離子慢裂快凝乳化劑JK1?？疾炝似浔砻婊钚?、乳化性能及制備的稀漿混合料性能，并與國外產(chǎn)品作對(duì)比，為自制乳化劑的推廣使用奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 基本性能

本試驗(yàn)選用了兩種慢裂快凝乳化劑進(jìn)行測(cè)試。分別為：自制JK1；進(jìn)口W-5（美德維實(shí)偉克公司生產(chǎn)，用于稀漿封層）。

臨界膠束濃度是乳化劑的一個(gè)重要性能指標(biāo)。乳化劑的臨界膠束濃度越低，表明乳化劑的表面活性越高[4]。采用TX-500C表/界面張力儀測(cè)定25℃下不同濃度自制乳化劑JK1、進(jìn)口乳化劑W-5的表面張力。結(jié)果如圖1所示。

兩種乳化劑的表面張力σ與lg c關(guān)系如圖1所示，隨著濃度的增加，表面張力均減小。兩種乳化劑變化趨勢(shì)相同，均具有良好的表面活性，其中自制JK1臨界膠束濃度(即CMC值)為5 000 mg/L，而進(jìn)口W-5 CMC值為2.6×104mg/L，相比較而言，自制乳化劑JK1具有更高的表面活性。

圖1 兩種乳化劑表面張力σ與lg c關(guān)系曲線

2 乳化性能

基質(zhì)瀝青選用SK90號(hào)，制備的乳化瀝青基本情況如表1所示。

表1 制備乳化瀝青基本情況 %

兩種乳化劑制備的乳化瀝青穩(wěn)定性優(yōu)異，均滿足規(guī)范要求的靜置穩(wěn)定性1 d小于1%，5 d小于5%的要求。

3 稀漿混合料配合比設(shè)計(jì)

3.1 級(jí)配

集料采用優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r石屑，經(jīng)篩分其級(jí)配符合規(guī)范中ES-3級(jí)配要求，級(jí)配曲線見圖2。

由圖2可知，級(jí)配設(shè)計(jì)合理，當(dāng)尺寸大約0.3 mm時(shí)，合成級(jí)配與要求級(jí)配的中值基本一致，

圖2 要求級(jí)配和合成級(jí)配曲線

但小于0.3 mm時(shí)，則小于中值。說明細(xì)料偏少，可能是水洗造成細(xì)料流失量大[5]。

3.2 稠度試驗(yàn)

按照J(rèn)TG E20—2011規(guī)程“T0751—1993乳化瀝青稀漿封層混合料稠度試驗(yàn)”方法，用圓錐體測(cè)定乳化瀝青稀漿封層混合料的稠度，用于檢驗(yàn)乳化瀝青稀漿封層混合料的攤鋪和易性及配合比設(shè)計(jì)中確定合適的用水量。一般情況下稠度為2～3 cm，加水量比較適宜，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 稠度試驗(yàn)結(jié)果

由表2結(jié)果可知，兩種稀漿混合料均是含水率為14%，稠度適當(dāng)，在施工過程中可根據(jù)溫度和濕度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.3 拌合試驗(yàn)

按照J(rèn)TG E20—2011規(guī)程“T0757—2011稀漿混合料拌合試驗(yàn)”要求，確定稀漿混合料的可拌合時(shí)間和成漿狀態(tài)。要求可拌合時(shí)間大于120 s，當(dāng)不符合要求時(shí)，重新調(diào)整混合料的配合比，直到可拌合時(shí)間符合要求[6]。結(jié)果見表3所示。

表3 拌合試驗(yàn)結(jié)果

兩種稀漿混合料可拌合時(shí)間均大于120 s，其中自制乳化劑201可拌合時(shí)間稍長，拌合更加充分，拌合狀態(tài)好。

3.4 濕輪磨耗試驗(yàn)

濕輪磨耗試驗(yàn)用于檢驗(yàn)成型后的稀漿混合料的配伍性和抗水損害能力，用來確定稀漿混合料的最小瀝青用量。濕輪磨耗損失要求（浸水1 h）不大于800 g/m2。兩種稀漿混合料在不同油石比下的濕輪磨耗值如表4所示。

表4 濕輪磨耗試驗(yàn)結(jié)果

由測(cè)試結(jié)果可得，隨著油石比的降低，兩種稀漿混合料濕輪磨耗值均呈增大趨勢(shì)，但自制JK1乳化劑制備的稀漿混合料濕輪磨耗值總體小于進(jìn)口W-5乳化劑。說明自制JK1乳化劑制備的稀漿混合料配伍性、抗水損害能力好于進(jìn)口W-5乳化劑。其中W-5制備的稀漿混合料在油石比較低時(shí)（小于7%）濕輪磨耗值增加明顯，可能是由于W-5乳化瀝青在低油石比下與石料裹附性不好，導(dǎo)致制備的稀漿混合料抗水損害能力明顯變差。

3.5 負(fù)荷輪黏砂試驗(yàn)

瀝青用量過多易引起路面泛油，本方法適用于控制稀漿混合料中瀝青用量的上限。結(jié)果見表5。

表5 負(fù)荷輪黏砂試驗(yàn)結(jié)果

表5可得出自制JK1稀漿混合料最大瀝青用量7.1%，進(jìn)口W-5稀漿混合料最大瀝青用量7.5%。

3.6 最佳油石比

根據(jù)濕輪磨耗值（WTAT）、LWT的值繪圖確定乳化瀝青用量范圍，見圖3～圖4。

圖3 自制乳化劑JK1確定最佳油石比

圖4 進(jìn)口乳化劑W-5確定最佳油石比

由普通稀漿封層濕輪磨耗值不大于800 g/m2，LWT不大于450 g/m2可知，自制JK1稀漿混合料油石比范圍為6.8%～7.1%；進(jìn)口W-5稀漿混合料油石比范圍為7.4%～7.5%。

因此，稀漿混合料的配合比設(shè)計(jì)為：

礦料∶JK1乳化瀝青∶外加水=100∶11.5∶9.4，

礦料∶W-5乳化瀝青∶外加水=100∶12.5∶9。

3.7 黏結(jié)力試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)用于確定稀漿混合料的初凝時(shí)間和開放交通時(shí)間。

表6 黏結(jié)力試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知，兩種乳化劑制備的稀漿混合料初凝時(shí)間及開放交通時(shí)間相差不多，早期開放交通需要4 h。實(shí)際施工中，可通過添加無機(jī)結(jié)合料或重新設(shè)計(jì)級(jí)配來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4 結(jié)論

a）自制乳化劑JK1具有良好的表面活性，制備的乳化瀝青符合道路用乳化瀝青要求，靜置穩(wěn)定性可達(dá)到1 d 0.82%，5 d 4.5%。

b）通過對(duì)兩種稀漿混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)，自制乳化劑JK1基本可達(dá)到進(jìn)口W-5的水平，其中制備的JK1乳化瀝青與石料裹附性、可拌合時(shí)間稍好于進(jìn)口產(chǎn)品。因此，自制乳化劑JK1在稀漿封層領(lǐng)域的推廣具有一定意義。