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

(武漢工程大學土木工程與建筑學院，湖北 武漢 430073)

1 概述

對于乳化劑來說，它們的種類多樣且復雜。例如離子的性質即使是同一種，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，所得的三大指標結果也變得不同。李純[1]對陰離子乳化瀝青性質進行探索與現階段使用分析。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品的儲存穩定性的因素不多，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點，使得陽離子乳化瀝青在建筑項目上廣受歡迎，產量和品種也隨之增多。眾多瀝青乳液蒸發殘留物的特性會因為乳化劑用量大小的改變致其影響深遠[8]。水溶液pH值也會導致乳化劑的乳化能力和乳化瀝青蒸發后殘留物損耗率這兩者數據的提高或降低[9-10]。例如乳化劑用量添加較少的話，實驗結果會反映出來像篩上剩余量的提高，還有瀝青的微小粒子會容易因為凝聚而導致它們之間的分層[11]。乳化劑用量添加較多的話，不僅僅會增加基質瀝青的消耗，也會提高實驗的成本。

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，不僅根據乳化劑的乳化效果，還有乳化瀝青的性質來確定。以同種基質瀝青分別與三種乳化劑進行實驗為方向確定最佳乳化劑劑量，可根據相關文獻的數據為基礎進行有目的性選取乳化劑添加量范圍，通過調整劑量的高低實驗，最后總結實驗結果來進一步確定最佳劑量。

為了讓實驗操作起來簡練，可以采用對不同類型的乳化劑制取得到的乳化瀝青做個編號，如表1所示。

表1 乳化瀝青編號

根據改變乳化劑用量的實驗，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及破乳時間發生的變化。

2.1 潤強-300乳化劑最佳添加量

實驗是通過調整潤強-300乳化劑百分比含量(質量分數，下同)，得出乳化瀝青的三大指標及破乳時間數據，并根據實驗數據來得出當前實驗的最佳添加量，見表2，圖1～圖4。

表2 使用潤強300乳化劑的瀝青指標

在圖1～圖4中得出以下結論，提高潤強-300乳化劑含量時，瀝青的針入度會表現出先上升后下降的走向。軟化點表現出先上升后下降的走向。當加入潤強-300，針入度和軟化點到達峰值時添加的乳化劑含量為2.8%。在加大乳化劑含量時，15 ℃時的瀝青延度也表現出先上升后下降的走向，延度到達峰值的時候添加的瀝青乳化劑含量為2.8%。不小于40的延度數值才是乳化瀝青蒸發殘留物都能符合相關規范標準，由圖3可知在本實驗里的延度數據都能符合相關規范標準。對于破乳時間也是先上升后下降，當乳化劑含量高于3.2%時，會小幅度提升破乳時間，添加的劑量為2.8%時可以使破乳時間較長。剖析上述，2.8%的乳化劑含量可以使針入度、延度、軟化點三大指標符合規范條件。因此，2.8%的乳化劑含量為當前乳化劑最佳添加量。

2.2 潤強-303乳化劑最佳添加量

實驗是通過調整潤強-303乳化劑百分比含量，得出乳化瀝青的三大指標及破乳時間，并根據實驗數據得出當前實驗的最佳添加量，見表3，圖5～圖8。

表3 使用潤強303乳化劑的瀝青指標

在圖5～圖8中得出以下結論，提高潤強-303乳化劑含量時，瀝青的針入度會表現出先下降后上升的走向。瀝青的軟化點表現出一直下降的走向。由于潤強-303乳化劑的加入，乳化瀝青蒸發后殘留物的針入度和軟化點成峰值的時候都是添加的乳化劑含量為1.3%。提高潤強-303乳化劑含量時，15 ℃時的瀝青延度會表現出先上升后下降的走向。不小于40的延度數值才是乳化瀝青蒸發殘留物能用來實驗的規范條件，由圖7可知在本實驗里的延度數據都能符合相關規范標準。同樣對于其破乳時間也是先上升后下降，但添加的乳化劑含量高于1.7%，會導致破乳時間急劇變小。添加的含量為1.7%時，乳化瀝青蒸發后殘留物的延度到達峰值，同時瀝青破乳經歷的時間最長。剖析上述試驗結果得出，任何含量的瀝青乳化劑都能符合相關規范標準，但在乳化劑含量為1.7%時，由于破乳時間最長，1.7%的乳化劑含量為當前乳化劑最佳添加量。

2.3 美德乳化劑最佳添加量

實驗是通過調整美德乳化劑百分比含量，得出乳化瀝青的三大指標及破乳時間，并根據實驗數據來得出當前實驗的最佳添加量，見表4，圖9～圖12。

表4 使用美德乳化劑的瀝青指標

在圖9～圖12中得出以下結論，提高美德乳化劑含量時，瀝青的針入度會表現出一直下降的走向。軟化點表現出先上升后下降的走向。在加大乳化劑含量時，15 ℃ 時的瀝青延度也表現出先上升后下降的走向，針入度到達上限值時，添加乳化劑含量為1.3%。乳化瀝青蒸發后殘留物的軟化點和延度到達峰值的時候都是添加乳化劑含量為1.6%。不小于40的延度數值才是乳化瀝青蒸發殘留物能用來實驗的規范條件，由圖11可知在本實驗里的延度數據都能符合相關規范標準。對于瀝青的破乳時間也是表現出先下降后上升的走向，轉折點是乳化劑含量為1.5%時，1.7%乳化劑含量可以讓瀝青的破乳時間比較長。上述幾種乳化劑百分比含量都能符合規范條件，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拌合有所幫助。所以此時的最佳添加量為1.6%。

3 結語

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后殘留物的針入度和軟化點有所變化，但延度的變化程度更明顯。

2)使用的乳化劑為潤強-300時，潤強-300含量為2.8%時可以讓70號基質瀝青更好地發揮乳化作用。潤強-303乳化劑含量為1.7%時，會使70號基質瀝青更好地發揮乳化作用；當美德乳化劑含量為1.6%時，會使70號基質瀝青更好地發揮乳化作用；三種乳化劑生產的乳化瀝青都能符合規范，同時針入度和軟化點的數值沒有顯示出較大差異。由于采用潤強-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-303效果更顯著。