冷拌超薄瀝青混合料乳化劑劑量研究

朱鴻斌，王 富，宋金苑，錢俊懿

(武漢工程大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430073)

1 概述

對(duì)于乳化劑來說，它們的種類多樣且復(fù)雜。例如離子的性質(zhì)即使是同一種，又或者是同一種的分解率的乳化劑也是有眾多選擇。選擇的乳化劑劑量不同，所得的三大指標(biāo)結(jié)果也變得不同。李純[1]對(duì)陰離子乳化瀝青性質(zhì)進(jìn)行探索與現(xiàn)階段使用分析。周李說等[2]指出陽離子瀝青乳化劑性能比陰離子瀝青好，適用條件低。既要降低瀝青用量又要省下成本，可以選用乳化效果較好且最適用的乳化劑[3-5]。決定乳化劑的乳化效果和乳化產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性的因素不多，主要受到乳化劑用量大小和水溶液pH值高低這兩個(gè)因素影響[6]。劉群等[7]指出由于陽離子瀝青乳化劑具有眾多優(yōu)點(diǎn)，使得陽離子乳化瀝青在建筑項(xiàng)目上廣受歡迎，產(chǎn)量和品種也隨之增多。眾多瀝青乳液蒸發(fā)殘留物的特性會(huì)因?yàn)槿榛瘎┯昧看笮〉母淖冎缕溆绊懮钸h(yuǎn)[8]。水溶液pH值也會(huì)導(dǎo)致乳化劑的乳化能力和乳化瀝青蒸發(fā)后殘留物損耗率這兩者數(shù)據(jù)的提高或降低[9-10]。例如乳化劑用量添加較少的話，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)反映出來像篩上剩余量的提高，還有瀝青的微小粒子會(huì)容易因?yàn)槟鄱鴮?dǎo)致它們之間的分層[11]。乳化劑用量添加較多的話，不僅僅會(huì)增加基質(zhì)瀝青的消耗，也會(huì)提高實(shí)驗(yàn)的成本。

2 冷拌超薄瀝青混合料乳化劑劑量確定

添加多大的乳化劑劑量和采用哪種乳化劑種類，不僅根據(jù)乳化劑的乳化效果，還有乳化瀝青的性質(zhì)來確定。以同種基質(zhì)瀝青分別與三種乳化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)為方向確定最佳乳化劑劑量，可根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行有目的性選取乳化劑添加量范圍，通過調(diào)整劑量的高低實(shí)驗(yàn)，最后總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來進(jìn)一步確定最佳劑量。

為了讓實(shí)驗(yàn)操作起來簡練，可以采用對(duì)不同類型的乳化劑制取得到的乳化瀝青做個(gè)編號(hào)，如表1所示。

表1 乳化瀝青編號(hào)

根據(jù)改變?nèi)榛瘎┯昧康膶?shí)驗(yàn)，可以分別檢測出，由于加入的乳化劑劑量的不同，三種乳化瀝青的三大指標(biāo)及破乳時(shí)間發(fā)生的變化。

2.1 潤強(qiáng)-300乳化劑最佳添加量

實(shí)驗(yàn)是通過調(diào)整潤強(qiáng)-300乳化劑百分比含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，得出乳化瀝青的三大指標(biāo)及破乳時(shí)間數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來得出當(dāng)前實(shí)驗(yàn)的最佳添加量，見表2，圖1～圖4。

表2 使用潤強(qiáng)300乳化劑的瀝青指標(biāo)

在圖1～圖4中得出以下結(jié)論，提高潤強(qiáng)-300乳化劑含量時(shí)，瀝青的針入度會(huì)表現(xiàn)出先上升后下降的走向。軟化點(diǎn)表現(xiàn)出先上升后下降的走向。當(dāng)加入潤強(qiáng)-300，針入度和軟化點(diǎn)到達(dá)峰值時(shí)添加的乳化劑含量為2.8%。在加大乳化劑含量時(shí)，15 ℃時(shí)的瀝青延度也表現(xiàn)出先上升后下降的走向，延度到達(dá)峰值的時(shí)候添加的瀝青乳化劑含量為2.8%。不小于40的延度數(shù)值才是乳化瀝青蒸發(fā)殘留物都能符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，由圖3可知在本實(shí)驗(yàn)里的延度數(shù)據(jù)都能符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于破乳時(shí)間也是先上升后下降，當(dāng)乳化劑含量高于3.2%時(shí)，會(huì)小幅度提升破乳時(shí)間，添加的劑量為2.8%時(shí)可以使破乳時(shí)間較長。剖析上述，2.8%的乳化劑含量可以使針入度、延度、軟化點(diǎn)三大指標(biāo)符合規(guī)范條件。因此，2.8%的乳化劑含量為當(dāng)前乳化劑最佳添加量。

2.2 潤強(qiáng)-303乳化劑最佳添加量

實(shí)驗(yàn)是通過調(diào)整潤強(qiáng)-303乳化劑百分比含量，得出乳化瀝青的三大指標(biāo)及破乳時(shí)間，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出當(dāng)前實(shí)驗(yàn)的最佳添加量，見表3，圖5～圖8。

表3 使用潤強(qiáng)303乳化劑的瀝青指標(biāo)

在圖5～圖8中得出以下結(jié)論，提高潤強(qiáng)-303乳化劑含量時(shí)，瀝青的針入度會(huì)表現(xiàn)出先下降后上升的走向。瀝青的軟化點(diǎn)表現(xiàn)出一直下降的走向。由于潤強(qiáng)-303乳化劑的加入，乳化瀝青蒸發(fā)后殘留物的針入度和軟化點(diǎn)成峰值的時(shí)候都是添加的乳化劑含量為1.3%。提高潤強(qiáng)-303乳化劑含量時(shí)，15 ℃時(shí)的瀝青延度會(huì)表現(xiàn)出先上升后下降的走向。不小于40的延度數(shù)值才是乳化瀝青蒸發(fā)殘留物能用來實(shí)驗(yàn)的規(guī)范條件，由圖7可知在本實(shí)驗(yàn)里的延度數(shù)據(jù)都能符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。同樣對(duì)于其破乳時(shí)間也是先上升后下降，但添加的乳化劑含量高于1.7%，會(huì)導(dǎo)致破乳時(shí)間急劇變小。添加的含量為1.7%時(shí)，乳化瀝青蒸發(fā)后殘留物的延度到達(dá)峰值，同時(shí)瀝青破乳經(jīng)歷的時(shí)間最長。剖析上述試驗(yàn)結(jié)果得出，任何含量的瀝青乳化劑都能符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但在乳化劑含量為1.7%時(shí)，由于破乳時(shí)間最長，1.7%的乳化劑含量為當(dāng)前乳化劑最佳添加量。

2.3 美德乳化劑最佳添加量

實(shí)驗(yàn)是通過調(diào)整美德乳化劑百分比含量，得出乳化瀝青的三大指標(biāo)及破乳時(shí)間，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來得出當(dāng)前實(shí)驗(yàn)的最佳添加量，見表4，圖9～圖12。

表4 使用美德乳化劑的瀝青指標(biāo)

在圖9～圖12中得出以下結(jié)論，提高美德乳化劑含量時(shí)，瀝青的針入度會(huì)表現(xiàn)出一直下降的走向。軟化點(diǎn)表現(xiàn)出先上升后下降的走向。在加大乳化劑含量時(shí)，15 ℃ 時(shí)的瀝青延度也表現(xiàn)出先上升后下降的走向，針入度到達(dá)上限值時(shí)，添加乳化劑含量為1.3%。乳化瀝青蒸發(fā)后殘留物的軟化點(diǎn)和延度到達(dá)峰值的時(shí)候都是添加乳化劑含量為1.6%。不小于40的延度數(shù)值才是乳化瀝青蒸發(fā)殘留物能用來實(shí)驗(yàn)的規(guī)范條件，由圖11可知在本實(shí)驗(yàn)里的延度數(shù)據(jù)都能符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于瀝青的破乳時(shí)間也是表現(xiàn)出先下降后上升的走向，轉(zhuǎn)折點(diǎn)是乳化劑含量為1.5%時(shí)，1.7%乳化劑含量可以讓瀝青的破乳時(shí)間比較長。上述幾種乳化劑百分比含量都能符合規(guī)范條件，只要不是添加乳化劑含量為1.5%，其他的乳化劑含量都能對(duì)拌合有所幫助。所以此時(shí)的最佳添加量為1.6%。

3 結(jié)語

1)乳化劑是瀝青延度的重要影響因素，雖然其他乳化瀝青蒸發(fā)后殘留物的針入度和軟化點(diǎn)有所變化，但延度的變化程度更明顯。

2)使用的乳化劑為潤強(qiáng)-300時(shí)，潤強(qiáng)-300含量為2.8%時(shí)可以讓70號(hào)基質(zhì)瀝青更好地發(fā)揮乳化作用。潤強(qiáng)-303乳化劑含量為1.7%時(shí)，會(huì)使70號(hào)基質(zhì)瀝青更好地發(fā)揮乳化作用；當(dāng)美德乳化劑含量為1.6%時(shí)，會(huì)使70號(hào)基質(zhì)瀝青更好地發(fā)揮乳化作用；三種乳化劑生產(chǎn)的乳化瀝青都能符合規(guī)范，同時(shí)針入度和軟化點(diǎn)的數(shù)值沒有顯示出較大差異。由于采用潤強(qiáng)-303乳化劑制成的瀝青的延度是三者中最低的，因此另外兩者乳化劑都比潤強(qiáng)-303效果更顯著。