微表处混合料破乳速度的影响因素

表３不同外加水量下的可拌和时闻
外加水量／％
８ ９ １０ １１ １２
可拌和时间／ｓ
３０ ６０ １２５ ２０５
拌和后状态 无法拌匀 表面干涩，迅速破乳抱团 破乳很快，粘稠状 表面湿润，稀浆状 自由水较多。出现离析
４结论 （１）微表处混合料的可拌和时间和破乳速度受
集料的级配与砂当量、填料、集料或乳化沥青温度以 及外加水量的影响较明显，拌和试验表明，集料的级 配越靠近下限，可拌和时间越长，破乳速度越慢；砂 当量和外加水量的增大均会使破乳速度减慢；随着 温度的升高，可拌和时间减小，破乳速度加快；破乳 速度随填料添加量的增加先减慢后加快，转折点出 现在掺量的Ｏ．５％处。
级配范围／％
１００
７０～９０
４５～７０
Ｚ８～５０
１９～３４
１Ｚ～２５
７～１８
５～１５
设计级配／％
ｌＯＯ
８１
５４
３５
２７
１９
１４
１１
３试验结果及分析 ３．１矿料级配与砂当量的影响
石料的级配对微表处的施工性能有很大影响，石 料中要有一定量的粗料起骨架作用，粗料过少会造成 粗细集料间的嵌挤力下降，导致微表处的强度和高温 稳定性降低；但如果混合料的级配过粗，又会由于混
无论是阳离子型沥青乳液还是阴离子型沥青乳 液，在与集料接触初始阶段都有两个界面（如图１）。 第一界面是沥青橡胶与水之间的界面，第二界面是 水与集料之间的界面。当破乳过程完成时，第一、第 二界面消失，第三界面出现。第三界面就是沥青与
耋蠡藿鎏童幽茎二界面 集料之间的界面（如图２）。第三界面在乳液破乳、
凝结成型之后将一直存在下去，不再消失。
图４可拌和时间随砂当■的变化
范１２０ ｓ的可拌和时间要求，级配Ⅱ与细集料相对 较多的级配Ⅲ的混合料可拌和时间分别为１４０ ｓ、 １１０ ｓ，呈明显的下降趋势。随着砂当量ＳＥ的增大， 混合料的可拌和时间有很大的变化，特别是ＳＥ在 ６０％～７０％之间时，可拌和时间相差１５５ ｓ之多，ＳＥ 低于５６％时混合料已经无法完成拌和，ＳＥ超过 ７０％后可拌和时间曲线逐渐变得缓和。试验结果表 明石料颗粒越细，矿粉含量越高，可拌和时间越短， 破乳速度越快，因为矿粉比表面积大，对乳化沥青中 的极性组分吸附性强，吸水性更强，容易使混合料破 乳。石料的洁净程度对可拌和时间影响更加显著， 随着黏性土和杂质含量的增加，砂当量减小，可拌和 时间迅速下降。 ３．２填料的影响
妻１００
枯
ｌ五，５０
圜
Ｏ 级配Ｉ
闲 瞳嘲 鞘
豳誊
级配Ⅱ
级配Ⅲ
圈３级配对可拌和时间的影响
砂当量主要用来测定石料中黏性土或杂质的含 量，根据文献［４］，石料中的土主要集中来源于粒径 在Ｏ．０７５ ｍｍ以下的部分，试验通过改变石料粒径 小于Ｏ．０７５ ｍｍ部分的土含量来改变集料的洁净 度，分析不同砂当量对可拌和时间的影响，试验结果 如图４所示。
力的作用，使沥青与集料紧密结合，均匀裹覆，良好 成膜，最终形成破乳嘲。
２试验方案 结合１０７国道东莞中堂段微表处预防性养护工
程，通过混合料的小样拌和试验，研究了矿料的级配 与砂当量、填料、温度、外加水量对混合料可拌和时 间及破乳速度的影响，试验方法严格按照《微表处和 稀浆封层技术指南》的有关规定进行。
苏卫国 李晓华：微表处混合料破乳速度的影响因素
～１９３一
乳化剂具有以上功能是由它的组成和结构决定的。 阳离子乳化剂分子亲油基端一般都是由直链烷基组 成（木质素胺除外），亲水基端一般都是由胺基组成。 胺基中的氮原子由于其结构和构型，在水溶液中能 以氢键缔合的方式与水结合，具有亲水性，胺基中的 氮原子又具有强烈的亲和性和吸附性，当与集料接 触时，亲水基端可深入到集料表层内，同时带动亲油 基端也向集料表面靠近，因为亲油基端具有斥水的 性质，从而使集料表面活化，产生疏水作用。乳化剂 分子亲油基端的存在使得其对沥青微粒有牵引作 用，沥青微粒在牵引力作用下与乳化荆分子瞬间接 触发生碰撞，产生巨大挤压力，吸附于集料表面的水 分由于附着力较弱，将被挤出集料表面让位于沥青 微粒。水分的去除使第一、二界面消失，第三界面产 生。这时乳化剂分子将再起到降低第三界面界面张
公路２０１０年１１月 第１１期 文章编号：０４５１一０７１２（２０１０）１１一０１９２一０４
中图分类号：Ｕ４１８．６
ＨＩＧＨＷＡＹ Ｎｏｖ．２０１０ Ｎｏ．１１ 文献标识码：Ａ
微表处混合料破乳速度的影响因素
苏卫国，李晓华
（华南理工大学土木与交通学院广州市５１０６４０）
摘要：微表处混合料的破乳速度直接影响其摊铺、成型和开放交通时间，而材料性质、材料组成或环境因素等 任何轻微改变均会使破乳速度产生显著变化。从阳离子改性乳化沥青的破乳机理出发，通过微表处混合料的拌和试 验，研究了矿料的级配与砂当量、填料、温度、外加水量对混合料可拌和时间及破乳速度的影响，结果表明随着矿粉的 增加、温度的升高，混合料可拌和时间缩短；砂当量与外加水量的增加均使混合料的可拌和时间延长；而填料对混合 料可拌和时间的影响由填料的掺加量决定。
由试验结果可以看出，不同矿料级配的微表处 混合料的可拌和时间有明显的差别，集料较粗的级 配Ｉ的混合料可拌和时间达到了１８０ ｓ，远远超出规
万方数据
一１９４一
公路
２０１０年第１１期
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４５
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５５
６０
６５
７０
７５
砂当量／％
工程所用石料为取自广东湛江的玄武岩，级配 满足微表处ＭＳ一３型要求，如表１所示。乳化沥青 采用茂名产ＳＢＳ改性阳离子乳化沥青，乳液的各项 指标符合道路用乳化石油沥青的技术要求。填料分 别采用普通的硅酸盐水泥与消石灰粉。
裹ｌ矿料级配
筛孔／ｍｍ
９．５
４．７５
２．３６
１．１８
０．６
０．３
Ｏ．１５
Ｏ．０７５
ｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｂｕｃｈａｒｅｓｔ，１９６９．
（２）微表处的拌和试验应当尽量模拟施工现场的 环境，拌和时集料的温度应该是施工过程中可能遇到 的最高温度；试验用的集料与施工用的集料的级配和 砂当量不能相差太大，因此集料在堆放时应该注意防 尘，施工前集料要稍加拌和；外加水量虽能调节破乳 时间，但过量的水会引起离析、泛油和剥落等。
参考文献： ［１］中国人民共和国交通部．交公便字［２００５］３２９号，微
微表处施工前必须进行充分的室内拌和试验， 以确定混合料的配合比。微表处为冷拌冷铺施工， 施工过程中混合料呈稀浆状态，摊铺后要求迅速固 化成型，因此微表处混合料必须要有合理的可拌和 时间。若混合料的可拌和时间太短，破乳速度过快， 容易造成稀浆混合料在摊铺中出现松散和抱团的现 象，导致施工无法继续进行；但如果可拌和时间过 长，破乳速度太慢，又无法满足快速开放交通的要 求。因此，控制适宜的破乳速度和可拌和时间是微 表处混合料获得良好施工性能的重要保证。
关键词：微表处；乳化沥青；破乳速度；可拌和时间；影响因素
微表处是指采用专用机械设备将聚合物改性乳 化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配 比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上，并很快开放 交通的具有高抗滑和耐久性能的薄层表面ｕ－。微表 处区别于普通稀浆封层的主要特点是使用了改性乳 化沥青，缩短了开放交通时间，延长了路面使用寿 命，并且可以进行车辙填充，是一种经济、有效的高 等级公路养护技术，目前在我国的应用越来越广泛。
表处和稀浆封层技术指南［ｓ］．北京：人民交通出版 社，２００５． ［２］杨林江，编著．改性沥青及其乳化技术［Ｍ］．北京：人 民交通出版社，２００５． ［３］宋哲玉，韩世合，徐培华．沥青橡胶乳液破乳机理研究 口］．石油沥青，１９９６，（６）． ［４］徐剑，秦永春，黄颂昌，沈金安．关于细集料砂当量指 标的探讨［Ｊ］．东南大学学报，２００２，（３）． ［５］ Ｊ Ｃｒａｕｓ．Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｌｌｅｒ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔｉｃ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ Ｍｏｒｔａｒｓ［Ｄ］．Ｄ．Ｓｃ．ｔｈｅｓｉｓ，ｉｎ—
第二界面 集料 图ｌ第一、二界面
第三界面
１微表处混合料的破乳机理 沥青乳化剂按离子类型可分为阳离子型和阴离
子型乳化剂，阳离子型乳化剂起步较阴离子型晚，但 阳离子乳化沥青具有乳化能力强，与路用集料黏附 能力好且快，存储稳定性优良等优点，其发展和应用 非常迅速嵋１。本文以阳离子改性乳化沥青为例，阐 述微表处混合料的破乳机理。
筛孔／ｍｍ
９．５
４．７５
２．３６
１．１８
Hale Waihona Puke Baidu
０．６
０．３
Ｏ．１５
Ｏ．０７５
级配范围／％
１００
７０～９０
４５～７０
２８～５０
１９～３４
１２～Ｚ５
７～１８
５～１５
级配Ｉ／％
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级配Ⅱ／％
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级配Ⅲ／％
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在混合料的拌和试验中，发现混合料的温度对 可拌和时间的影响也很明显，如刚刚生产出来的乳 化沥青温度达到了８０℃以上，用这种温度的乳化沥 青进行拌和试验，发现混合料可拌和时间不到３０ ｓ。 本试验通过分别改变乳化沥青和集料的温度，研究 温度对可拌和时间的影响。
如图６所示，随着石料和乳化沥青温度的升高， 可拌和时间不断减少，在２０℃～３０℃时，温度的变 化对可拌和时间的影响不是很大，当温度继续升高， 可拌和时间下降的速度越来越快，石料的温度在超 过４０℃后，混合料就几乎不能满足规范的可拌和时 间要求。究其原因主要是因为温度升高，布朗运动 加剧，沥青液珠相互碰撞的几率及能量显著增加，沥 青微粒与溶液的界面黏度降低，乳液界面吸附膜更 易破裂，小液珠聚结成大液珠的概率增大，破乳速度 明显加快，可拌和时间缩短［８］。其中石料温度变化 对拌和时间的影响较大，这是因为石料几乎占混合 料的８０％，对体系的热量贡献大。
Ｉｏｏ ９０ ８０
圈５可拌和时间随填料剂量的变化
水泥和消石灰对可拌和时间的影响随剂量的增 加有略微变化，在Ｏ～Ｏ．５％时可拌和时间随剂量的 增加而增大，超过０．５％之后可拌和时间逐渐下降， 相同剂量的水泥与消石灰对混合料可拌和时间的作 用有细微差别，消石灰对延长可拌和时间更有利。 产生这种现象的主要原因是当加入以上填料后，填 料与混合料中的水发生了一系列的物理化学变化， 反应后产生的大量Ｃａ２＋可以中和集料表面的负电 荷，使集料与阳离子乳化沥青的化学反应速度减缓， 拌和时间增长，破乳速度减慢［５－７３；但当填料添加到 一定量后，由于混合料的比表面积增大，吸水量也增 大，拌和时间将缩短，破乳速度加快。 ３．３温度的影响
图２第三界面
阳离子乳化剂可以降低第一界面的界面张力， 使沥青乳液保持稳定；也可以降低集料的表面张力， 迅速、彻底地去除第一、第二界面间的水分，使沥青 乳液快速破乳；还可以降低第三界面的界面张力，使 沥青薄膜与集料牢固结合，增强其黏附性。阳离子
收稿日期：２０１０一０３一０４
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２０１０年第１１期
图６可拌和时间随石料和乳液温度的变化
３．４外加水量的影响 外加水既是为了满足混合料配合比的要求，同
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苏卫国 李晓华：微表处混合料破乳速度的影响因素
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时也可以调节混合料的破乳速度。如表３所示，增 大外加水量可以减慢混合料的破乳速度，这是因为 乳化沥青被稀释，沥青颗粒间相互碰撞的几率降低， 延缓了破乳时间。但是外加水量不能太大，如果混 合料过稀，粗细集料间易产生离析，混合料摊铺后集 料下沉、沥青上浮容易形成泛油，同时水份的流淌会 带走部分沥青，使集料间的黏结力不够，造成日后路 面的松散和剥落。
合料的空隙率偏大，拌和时容易离析分散，大颗粒沉 淀不能形成稠度适宜的黏稠浆体，石料中要掺加适当 数量的细料以保证微表处的密实性、黏结性和和易 性。试验分别采用微表处ＭＳ一３级配范围内的上 限、中值、下限三种不同级配（如表２），分析矿料级配 对可拌和时间的影响，试验结果如图３所示。
表２试验用三种不同的矿料级配
在微表处混合料的施工过程中，常掺入水泥或消 石灰粉用以改善混合料的成型速度和提高混合料的 早期强度，而水泥和消石灰粉的添加将会使混合料的 破乳速度发生变化。通过拌和试验，分析不同剂量的 水泥和消石灰粉对混合料破乳速度的影响，如图５。
１８０ １７０ １６０ １５０ 厘１４０ 扫
屋１３０
社１２０
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