微表处混合料可拌和时间的影响因素
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级配范围 （ 8 ） 366 56 < 26 ,. < 56 ’; < .6 32 < #, 3’ < ’. 5 < 3; . < 3. 设计级配 （ 8 ） 366 55 ., #3 ’; 31 3# 36
试验用土的物理常数
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土样分类 液限 （8） 塑限 （8） 塑指 （8）自由膨胀率 （8） %49 线膨胀率 （8） 高液限粘土 .;:3 ’2:’ ’;:2 ,# ,:’’
作者简介：徐剑（%&A= B ） ，男，山东潍坊人，东南大学博士研究生，现在交通部公路所从事改性稀浆封层技术的研究 $
微表处混合料可拌和时间的影响因素
徐
剑等
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概述
下随水分浮到表面形成一层油膜，导致泛油的出现， 并使下面的混合料因水分无法进一步蒸发而迟迟难以 成型。因此，探讨拌和时间的影响因素十分必要。 = 稀浆混合料的破乳机理
微表处（<IQC" FLCRDQIEK）是一种由聚合物改性乳 ! 化沥青、集料、填料、水和外加剂按合理配比拌和并 摊铺到原路面上，达到迅速开放交通要求（% 小时以 内）的薄层结构。它区别于普通稀浆封层和普通改性 稀浆封层的主要特点是其开放交通时间的缩短和使用 寿命的延长，目前国外最快的可以达到 %) 分钟开放 交通，大大减少了长时间封闭交通造成的种种不良影 响，使用寿命通常为 Z [ > 年，是一种经济、有效的 高等级公路维修养护技术，在欧美等发达国家得到了 广泛应用。 微表处施工前必须进行充分的室内试验设计，以 确定乳化沥青和混合料的配方，其中拌和试验对于微 表处施工意义格外重大。拌和时间不足，混合料在摊 铺到路面之前便已经结团硬化，使施工无法顺利进 行；但如果混合料的破乳时间过长，不仅无法满足迅 速开放交通的要求，同时，由于沥青在未破乳的情况
图! 相同砂当量时拌和时间随外加水量的变化
值，而外加水量的增加对于延长 !、 " 两种混合料体 系拌和时间的作用很不明显，水量增加到 #$% （规 范要求范围为 &% ’ ##% ）拌和时间仍小于 #()*，不 能满足拌和时间的要求。 ! "# 温度的影响 试验所得的拌和时间 温度曲线如图 + 所示，曲 ! 线可以分为直线型和分段直线型两类。 可以看出，混合料的温度对拌和时间有不同程度 的影响，其中石料温度要比乳液温度的影响大，这主 要是由于石料所占比例较大，对体系的热量贡献也较 多的原因。 随着石料温度的升高，各混合料体系的拌和时间 均有所减少，但减少幅度各不相同。混合料体系 ,
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试验结果 砂当量（ !" ）的影响 目前我国公路工程中石料尤其是石屑的质量普遍
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不够理想，经常出现一车料与一车料相差较大、室内 试验设计所用集料与工程实际所用集料相差较大的情 况，因此，探讨砂当量对拌和时间的影响十分必要。
石料中的铝、铁等成分也可以与 ( $ 发生类似反应， 即随着 ( $ 浓度的不断增大，石料表面可以从带负电 变为带正电荷。 当带正电的阳离子乳液与带负电的石料相遇，沥 青微粒吸附到集料表面，乳液迅速破乳，水与沥青分 离并逐步蒸发。微表处混合料的破乳过程主要是石料 与乳液之间的静电相互作用过程，石料与乳液表面电 荷的正负与强弱是决定破乳速度的关键，集料砂当 量、乳液 /( 值、水泥和消石灰、 !"’ （ )+, ） # 和乳化 剂水溶液等对拌和时间的影响也主要是通过改变石料 与乳液表面电荷强弱来实现的；此外，可以改变微粒 的能量（如温度） 、改变微粒运动阻尼（如掺加聚乙 烯醇等增稠剂）的因素也影响稀浆混合料的破乳速 度。 ! 试验方案 笔者通过混合料的拌和试验，探讨了在乳化剂用 量一定的情况下，其它各主要影响因素（砂当量、温 度、外加剂）对拌和时间的影响程度，试验方法严格 按照《路面稀浆封层施工规范》 （%0011 2.）的有关规 ! 定进行。 试验所用石料为取自山东昌乐的玄武岩，级配如 表 3 所示。 试验选用了目前国内较为常用的国产或进口的 # 种阳离子慢裂快凝型乳化剂，在此分别以 !、 4、 % 表示；基质沥青选用滨洲 56 7 ，采用后加法掺加 ,8 )49 进行改性，乳液的各项指标符合道路用乳化石油 沥青的技术要求。 通过外加土的办法实现集料砂当量的变化，试验 用土取自宁夏，物理常数如表 ’ 所示。
图"
拌和时间随石料和乳液温度的变化
万方数据
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微表处混合料可拌和时间的影响因素
徐
剑等
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通
科
技
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文章编号：%))( )(=>（())(）)% )))? )? ! ! !
微表处混合料可拌和时间的影响因素
徐
（%$ 东南大学交通学院，江苏 南京
剑% ，秦永春(
(%))&=；($ 交通部公路科学研究所，北京 %)))>>）
摘要：通过石料与 @ 种常用乳化剂所制得的乳化沥青的拌和试验，探讨影响微表处混合料施工性能的主要因素及各因 素的影响程度，得出对微表处施工具有指导意义的结论。 关键词：微表处；可拌和时间；乳化沥青 中图分类号：,?%=$()@ 文献标识码：.
收稿日期：())% )@ (( ! ! 万方数据
乳化沥青是一种将沥青以极小微粒状态均匀而稳 定地分散于乳化剂水溶液中的乳状液。电离的乳化剂 分子可以使沥青微粒表面带电。带电微粒间的静电排 斥作用是乳化沥青可以稳定而不破乳的原因。以阳离 子乳化剂中常有的二胺类物质为例，其在酸性条件下 可以发生如下反应
试验所用集料的级配
筛孔 （） 2:. ,:5. ’:#1 3:3; 6:1 6:#
图!
拌和时间随集料砂当量的变化
砂当量对拌和时间的影响如图 3 所示。从图中可 以看出，同一集料的砂当量的变化对不同乳液拌和时 间的影响程度各不相同。对于乳液 !，集料砂当量 !" 在 1## < 5## 之间，对拌和时间影响较大， !" 从 11:.# 降到 1,:.# ，拌和时间便从 3’6=（规范要 求的拌和 时 间 低 限）下 降 到 16= （无 法 保 证 正 常 摊 铺） ，但 !" 在 5## < ;6# 之间时，拌和时间没有明 显变化；而 4 乳液（乳化剂用量 3:;# ）对 !" 最为 敏感，在 !" 从 ;6# 降到 51:.# 时，拌和时间从 ’66= 降至 3#=； % 乳 液 的 敏 感 程 度 介 于 !、 4 乳 液 之 间， 它在 !" 从 5;:5# 降到 51# 时，拌和时间从 3’6= 下 降到了 16=。但工程实际中石屑砂当量要达到 5.# 是 很困难的，所以 4、 % 两种乳液不适合用于该石料。 对于某一砂当量水平，各乳液与集料的拌和时间也相 差悬 殊，同 样 是 15# 的 砂 当 量，乳 液 ! 可 以 拌 到 3.6=，而乳液 4（乳化剂用量 3:;# ）和乳液 % 无法 与集料拌和， 4 乳化剂采用 ’:.# 的剂量时可以达到 这一拌和时间，且拌和时间在砂当量 .5# < 5## 的 范围内变化趋势相对较缓，这将有利于施工的顺利进 行，但乳液的生产成本也相应增加。外加水量对拌和 时间的影响如图 ’ 所示。 增大外加水量作为一种简单、方便的缓破方法， 在工程实际中得到了广泛采用，但试验发现，不同混 合料体系对外加水的敏感性各不相同。随着外加水量 的增加，! 的拌和时间迅速延长，可以达到规范要求
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也就越稳定。 酸性石料由于普遍具有较好的抗磨耗能力而在微 表处混合料中得到广泛采用。在有水存在的情况下， 酸性石料表面的 1 带一个正电荷离去，使石料表面
间。乳液 ! （ ! 乳 化 剂 用 量 (2)% ） 的 温 度 在 低 于 -(. 时对拌和时间影响不大，当乳液温度继续升高 后，拌和时间迅速缩短，乳液温度 &+. 时的拌和时 间只有 &$*，而当 ! 乳化剂的用量为 #20% 时，乳液 温度即便只有 ($. 也无法满足拌和时间的要求。 施工现场的石料温度是随时变化的， 中午和早上 的料温有时可以相差 (). 以上， 因此， 为确定乳液配 方而进行的室内拌和试验， 应在工程实际可能遇到的 最高施工温度下进行。此外， 我国的实际国情是乳化 沥青往往来不及冷却便 要 使 用， 温 度 一 般 在 &). 以 上， 因此， 不仅要模拟石料的现场最高温度， 而且还应 该特别注意乳化沥青的温度也要模拟实际情况。在不 影响其他技术要求的情况下， 应选用众多可行方案中 对温度敏感性较弱的乳化沥青配方用于生产实际。
万方数据
公路交通科技
())( 年
第#期
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 在通常的石料温度下（() ’ -). ）均有充足的拌和时 间，且拌和 时 间 在 石 料 温 度 () ’ +(. （ !" / &+% ） 和 +$ ’ -$. （ !" / 0)% ）范围内不随石料温度的变 化而 变 化；而 体 系 ! 对 温 度 最 敏 感，石 料（ !" / &-% ）温度从 (+. 升至 +). ，拌和时间便从 #-)* 降 至 -)*，而且集料砂当量的提高（ !" / 1#% ）并不能 显著改善乳液 ! 对温度的敏感性；乳液 " 对石料温 度也较敏感。 此外，乳液的温度也会不同程度地影响拌和时
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概述
下随水分浮到表面形成一层油膜，导致泛油的出现， 并使下面的混合料因水分无法进一步蒸发而迟迟难以 成型。因此，探讨拌和时间的影响因素十分必要。 = 稀浆混合料的破乳机理
微表处（<IQC" FLCRDQIEK）是一种由聚合物改性乳 ! 化沥青、集料、填料、水和外加剂按合理配比拌和并 摊铺到原路面上，达到迅速开放交通要求（% 小时以 内）的薄层结构。它区别于普通稀浆封层和普通改性 稀浆封层的主要特点是其开放交通时间的缩短和使用 寿命的延长，目前国外最快的可以达到 %) 分钟开放 交通，大大减少了长时间封闭交通造成的种种不良影 响，使用寿命通常为 Z [ > 年，是一种经济、有效的 高等级公路维修养护技术，在欧美等发达国家得到了 广泛应用。 微表处施工前必须进行充分的室内试验设计，以 确定乳化沥青和混合料的配方，其中拌和试验对于微 表处施工意义格外重大。拌和时间不足，混合料在摊 铺到路面之前便已经结团硬化，使施工无法顺利进 行；但如果混合料的破乳时间过长，不仅无法满足迅 速开放交通的要求，同时，由于沥青在未破乳的情况
图! 相同砂当量时拌和时间随外加水量的变化
值，而外加水量的增加对于延长 !、 " 两种混合料体 系拌和时间的作用很不明显，水量增加到 #$% （规 范要求范围为 &% ’ ##% ）拌和时间仍小于 #()*，不 能满足拌和时间的要求。 ! "# 温度的影响 试验所得的拌和时间 温度曲线如图 + 所示，曲 ! 线可以分为直线型和分段直线型两类。 可以看出，混合料的温度对拌和时间有不同程度 的影响，其中石料温度要比乳液温度的影响大，这主 要是由于石料所占比例较大，对体系的热量贡献也较 多的原因。 随着石料温度的升高，各混合料体系的拌和时间 均有所减少，但减少幅度各不相同。混合料体系 ,
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石料中的铝、铁等成分也可以与 ( $ 发生类似反应， 即随着 ( $ 浓度的不断增大，石料表面可以从带负电 变为带正电荷。 当带正电的阳离子乳液与带负电的石料相遇，沥 青微粒吸附到集料表面，乳液迅速破乳，水与沥青分 离并逐步蒸发。微表处混合料的破乳过程主要是石料 与乳液之间的静电相互作用过程，石料与乳液表面电 荷的正负与强弱是决定破乳速度的关键，集料砂当 量、乳液 /( 值、水泥和消石灰、 !"’ （ )+, ） # 和乳化 剂水溶液等对拌和时间的影响也主要是通过改变石料 与乳液表面电荷强弱来实现的；此外，可以改变微粒 的能量（如温度） 、改变微粒运动阻尼（如掺加聚乙 烯醇等增稠剂）的因素也影响稀浆混合料的破乳速 度。 ! 试验方案 笔者通过混合料的拌和试验，探讨了在乳化剂用 量一定的情况下，其它各主要影响因素（砂当量、温 度、外加剂）对拌和时间的影响程度，试验方法严格 按照《路面稀浆封层施工规范》 （%0011 2.）的有关规 ! 定进行。 试验所用石料为取自山东昌乐的玄武岩，级配如 表 3 所示。 试验选用了目前国内较为常用的国产或进口的 # 种阳离子慢裂快凝型乳化剂，在此分别以 !、 4、 % 表示；基质沥青选用滨洲 56 7 ，采用后加法掺加 ,8 )49 进行改性，乳液的各项指标符合道路用乳化石油 沥青的技术要求。 通过外加土的办法实现集料砂当量的变化，试验 用土取自宁夏，物理常数如表 ’ 所示。
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拌和时间随石料和乳液温度的变化
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摘要：通过石料与 @ 种常用乳化剂所制得的乳化沥青的拌和试验，探讨影响微表处混合料施工性能的主要因素及各因 素的影响程度，得出对微表处施工具有指导意义的结论。 关键词：微表处；可拌和时间；乳化沥青 中图分类号：,?%=$()@ 文献标识码：.
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乳化沥青是一种将沥青以极小微粒状态均匀而稳 定地分散于乳化剂水溶液中的乳状液。电离的乳化剂 分子可以使沥青微粒表面带电。带电微粒间的静电排 斥作用是乳化沥青可以稳定而不破乳的原因。以阳离 子乳化剂中常有的二胺类物质为例，其在酸性条件下 可以发生如下反应
试验所用集料的级配
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拌和时间随集料砂当量的变化
砂当量对拌和时间的影响如图 3 所示。从图中可 以看出，同一集料的砂当量的变化对不同乳液拌和时 间的影响程度各不相同。对于乳液 !，集料砂当量 !" 在 1## < 5## 之间，对拌和时间影响较大， !" 从 11:.# 降到 1,:.# ，拌和时间便从 3’6=（规范要 求的拌和 时 间 低 限）下 降 到 16= （无 法 保 证 正 常 摊 铺） ，但 !" 在 5## < ;6# 之间时，拌和时间没有明 显变化；而 4 乳液（乳化剂用量 3:;# ）对 !" 最为 敏感，在 !" 从 ;6# 降到 51:.# 时，拌和时间从 ’66= 降至 3#=； % 乳 液 的 敏 感 程 度 介 于 !、 4 乳 液 之 间， 它在 !" 从 5;:5# 降到 51# 时，拌和时间从 3’6= 下 降到了 16=。但工程实际中石屑砂当量要达到 5.# 是 很困难的，所以 4、 % 两种乳液不适合用于该石料。 对于某一砂当量水平，各乳液与集料的拌和时间也相 差悬 殊，同 样 是 15# 的 砂 当 量，乳 液 ! 可 以 拌 到 3.6=，而乳液 4（乳化剂用量 3:;# ）和乳液 % 无法 与集料拌和， 4 乳化剂采用 ’:.# 的剂量时可以达到 这一拌和时间，且拌和时间在砂当量 .5# < 5## 的 范围内变化趋势相对较缓，这将有利于施工的顺利进 行，但乳液的生产成本也相应增加。外加水量对拌和 时间的影响如图 ’ 所示。 增大外加水量作为一种简单、方便的缓破方法， 在工程实际中得到了广泛采用，但试验发现，不同混 合料体系对外加水的敏感性各不相同。随着外加水量 的增加，! 的拌和时间迅速延长，可以达到规范要求
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