乳化沥青实验的各项指标

乳化沥青实验的各项指标及其检测
江阴市鑫路建筑设备有限公司 唐炜
表征乳化沥青和乳化改性沥青主要技术性能的指标有两个：一是表征乳状液物理力学性
能的指标；二是表征路用性能的蒸发残留物性质指标。

1、实验用乳化沥青的制作
① 实验设备
小试可用 JM-5 乳化沥青实 中试可用 JM-30 乳化沥青实 专业实验室可用 JM-30A 乳
验机
验机
化沥青实验机
手工配比，循环过磨出料 调速配比，一次过磨出料 ② 实验数据（维实伟克实验室）
自动计量配比，一次过磨


2、筛上剩余量及其检测 剩余量包括粗颗粒、结皮和结块。

粗颗粒、结皮和结块造成喷洒设备的堵塞，或与集料 拌合不均，严重影响施工质量。

其来源是：机械分散的效果不好沥青颗粒粗大；乳化的效果 不好，形成结皮及沉淀。

所以从筛上剩余量可以看出乳化剂或乳化机械性能的好坏、配方或 工艺是否合理。

试验要在乳液完全冷却或基本消泡后进行，把规定数量的乳液徐徐注入 1.18mm(或 1.20mm)筛孔的筛中过滤，求出筛上残留物占乳液质量的百分比，以此来判定乳液的质量。

3、蒸发残留物含量及其试验 把乳化沥青中的水蒸发掉，留下的沥青(包含微量的助剂)叫蒸发残留物。

沥青是乳液中 实际要有的成分，从节省运输费用、降低助剂(乳化剂、稳定剂等)的生产成本考虑，乳液中 的沥青含量应高些；但是乳液的浓度高，增加了沥青颗粒碰撞、凝聚的机会，所以从乳液的 贮存稳定性角度考虑，乳液中沥青的含量应低些；再一方面乳液的浓度影响乳液的粘度，而 从施工角度考虑，特定场合应用的乳液，粘度必须保持在一定范围内，粘度过大会影响渗透 性，年度过低会使乳液流失，因此乳液中的沥青含量不能太高，也不能太低，必须保持在规 定范围内。

一般的乳液蒸发残留物在 50%～62%之间，根据具体使用场合，参见有关的乳化沥青和改 性乳化沥青技术标准。

将一定量的乳液加热脱水后，残留物占乳液的百分比即蒸发残留物含量。

4、粘度及其试验 不同的施工方法、施工季节和路面结构，对沥青乳液粘度的要求不同，透层油要求粘度 低些，否则渗不下去，贯入式路面工程中要求粘度大些，否则一下子流下去了，上面的砂石 料没有足够的沥青裹覆层；高温下粘度太低容易快裂。

低温下粘度太高容易慢凝等等，不恰 当的乳液粘度会给路面施工质量造成严重的影响。

我国乳液的粘度的表达方法与国外有所不同。

我国公路界普遍采用道路标准粘度。

以一 定量的乳液在规定的温度下通过规定直径的小孔所需要的时间(s)表达。

道路标准粘度的代 号 CT.d(T 为试验温度，℃；d 为孔径，mm)如 C25.3 为 50mL 乳液在 25℃条件下，经 3mm 孔流出。

国外普遍采用恩氏粘度计测定乳液粘度，恩格拉粘度的测定方法是：50mL 乳液在 25℃条件 下，经 2.9mm 孔流出所需的秒数与相同体积的蒸馏水在相同条件下流出所需秒数的比值，用 EV 表示。

美国多采用赛波特粘度计测定乳液粘度，在国内一些国际招标工程中，也有提出赛 比特粘度指标的。

上述三种粘度的换算关系分别为：
C25.3=5.9+2.47EV EV=0.28VS 式中：C25.3—道路标准粘度； EV—恩格拉粘度； VS—赛波特粘度。

5、储存稳定性及其试验 沥青乳状液是一个不稳定体系，受乳化剂、助剂、沥青微粒尺寸、外界温度、湿度等因 素的影响，乳液在储存过程中会产生一定程度的絮凝、沉淀和分离，从而影响乳液的施工性 能和应用效果。

把乳液试样在特制的量筒中静置所需天数后，分别取出一定量的上下层乳液，求出所含 沥青的百分数之差，表示了乳液的储存稳定性。

标准规定的要求是静置 5d 的蒸发残留物含 量小于 5%；美国 ASTM 标准的规定是静置 24h，上下层沥青含量之差小于 1%为合格。

6、破乳速度极其试验 破乳速度决定了乳液对于各种施工方法的适应性。

乳液的破乳速度是否合适，对工程质 量的影响很大。

但是乳液的破乳速度又不是固定不变的，它会随着使用条件的变化而变化。

所以在生产乳液时应针对具体的使用条件进行配方设计；在施工时，应根据现有乳液的破乳 速度对照实际使用条件采取合理的措施。

影响乳液破乳速度的因素，大致有如下几方面： (1)乳化剂的种类及用量：乳化剂品种是决定破乳速度的主要因素，同时，乳化剂用量 增加可延缓破乳速度。

(2)气候的影响：气温高、风速大、湿度小，水分蒸发快，破乳快，反之亦然。

(3)矿料品质的影响：矿料表面纹理粗糙、孔隙多、含水量小、乳液中的水分被吸收快， 就会缩短破乳时间；反之，即可延缓破乳时间。

(4)级配的影响：细矿料多、填充料多，比表面积大加速破乳。

(5)外部压力影响：车辆和压路机的压力，可以加快破乳速度。

7、沥青微粒离子电荷性质及其试验 美国 ASTM 标准中，用两极板之间的电流从 8mA 降到 2mA 所用的时间来描述电荷的强弱。

电荷强，微粒容易吸附到极板上，电阻增大就快，电流减弱到 2mA 的时间就短，反之亦然， 这样可得出一个大概的比较数。

8、粘附性及其试验 乳化沥青与矿料的粘附性表征了乳化沥青在石料表面的粘结能力，用以评定乳化沥青在 石料表面结成的薄膜抗水剥离的性能。

此试验对阳离子和阴离子乳化沥青采用了不同的方 法。

我国标准规定石料上沥青粘附的面积占整个石料面积 2/3 以上为合格。

有些国家对此项试验的条件比较严格，要求室温及水温为 25℃，环境湿度为 45%～50%， 周围无风的条件下进行测试，同时对石料也有规定。

考虑到我国的实际情况，只要求在常温 下进行此项试验，且所用石料都用工程实际使用的石料。

在美国 ASTM 标准中，评定乳化沥青的粘附性以优、良、差来评价。

“优”即沥青薄膜裹 覆了全部石料表面；“良”就是粘附的面积大于脱落的面积；“差”就是脱落的面积大于粘附 的面积。

我国的规定是参照日本标准订的。

9、蒸发残留物性质及其试验 沥青在乳化过程中加入乳化剂和其他添加剂，当水分蒸发后，这些外加剂的残留物混合 在沥青中，必然的影响沥青的性质。

此项试验要求将乳化沥青脱水后按沥青试验方法对蒸发 残留物作针入度、延伸度及溶解度进行试验；对改性乳化沥青(乳化改性沥青)再加一项软化 点试验，同时把延伸度的试验温度改为 5℃。

蒸发残留物的针入度要求，为配伍设计时重点供选择原沥青标号提供了依据。

乳化过程中添加的外掺剂，其残留物对沥青的延度影响较大，为保证乳液蒸发残留物必 要的延伸性，对乳化沥青提出了残留延度比不小于 80%的要求(即原沥青的延度损失不能大于 20%)；对改性乳化沥青(乳化改性沥青)，由于使用性能的要求提高，改成了低温延度，与原 沥青的 25℃延度没有可比性，因此在新的沥青路面技术规范中提出了 5℃延度≥20cm 的指标 要求。

在新的沥青路面技术规范中，对改性乳化沥青(乳化改性沥青) 的软化点要求分别为： 洒布型乳液蒸发残留物≥42℃，拌合型乳液蒸发残物≥50℃，美国用于微表处(拌合型)改性 乳化沥青的软化点大部分的标准规定大于 60℃，也有大于 57℃的，相比之下，我国的标准 要求较低。

但是，根据高等级路面的使用要求，如采用 SBS 为改性剂生产的乳化改性沥青， 则软化点大于 60℃是完全可以达到的。

乳化沥青、改性乳化沥青的溶解度指标均为≥97.5%，小于沥青或改性沥青溶解度指标 (≥99%),是考虑外加剂残留物的缘故。

10、低温储存稳定剂及其试验 乳液遭受冰冻后的状态变化，反映了试样在低温储存时的稳定性。

国外对该试验的冰冻温度及冻融循环的次数不同，美国 ASTM 规定为-17.8℃，三次冻融 循环，考虑到冷冻温度过低，乳液中必须掺有特殊的防冻剂。

我国实际上不可能在这样的低


温下使用乳化沥青，因此采用日本的试验方法，规定冰冻温度为-5℃，融化温度为 25℃，两 次循环。

11、乳化沥青水泥拌和试验 当沥青乳液用于加固稳定砂石土基层时，为了检验乳液与砂石土拌合的均匀性，就用普 通硅酸盐水泥和乳液做水泥拌和试验。

因为只有慢裂型乳液才有可能与水泥细料拌和均匀， 所以本试验也是慢裂型乳液的一种鉴定方法。

试验用水泥的品种，ASTM 规定为高级波特兰水泥，其表面为 1900cm2/g,日本规定采用普 通波特兰水泥，我国规定采用实际用水泥，通常为普通波特兰水泥。

水泥过筛孔径，ASTM 及日本规定为 80 号筛(筛孔为 0.18mm)，现我国无此筛孔的标准筛，改为 0.15mm，与国外规 定相近。

拌和试验温度，ASTM 规定为 25℃，日本未作规定。

为了符合施工实际情况，并考虑国 内实际条件，我国也未作规定，即在室温条件下进行。

12、乳化沥青与矿料的拌和试验 拌和试验是试样与规定级配的混合料在室温条件下拌合后，以矿料裹覆乳液均匀状态来 判断乳液类型的一种方法，也是检验沥青乳液拌和稳定性的方法。

试验份两种情况。

一种是沥青碎石拌合，级配混合料由石屑(2.36～4.75mm)及粗砂 (0.6～2.36mm)配合而成，一种是沥青混泥土拌和，级配混合料由石屑(2.36～4.75mm)和细 砂(0.15～0.6mm)及石灰石矿粉(<0.075mm)配合而成，与乳液拌和，观察拌和过程中或拌和 终了后有无粗团粒、结块等情况即可。

上述 11 个检验项目是规范规定的项目，另外还有两项试验没有列入规范，现简要介绍 如下： (1)沥青微粒直径的测定 沥青微粒直径是乳液微观的结构状态，其大小是乳液储存稳定性的一个重要因数，是检 验乳化剂乳化效果、乳化机使用效果的重要指标。

在乳化生产中，通过测定沥青微粒直径， 研究调整配伍和工艺，对于提高产品性能，降低生产成本都会起到积极的作用。

测定沥青微粒直径的主要仪器是显微镜，显微镜的放大倍数在 400～600 倍即可，要求 配有 2um 的标尺。

将乳液用 10～15 倍的分散剂溶液稀释，做成涂片，加上薄膜盖片，在显 微镜下观察和计测。

观察时动作要快，以防乳液破乳和凝聚，最好显微镜配有照相机，制成 图片后立即摄制下来，在相片上计测更为方便。

如用颗粒分析仪来测量乳液微粒就更好。

乳化沥青的微粒直径不可能非常均匀，总有一定的范围。

美国 ASTM 的标准为：小于 1um 的占 28%；1～5um 的占 57%；5～10um 的占 15%。

法国计算平均粒径的公式为：
δ=1/2 ㏒ D84/D16 式中：D84—颗粒曲线中占 84%的颗粒最大直径；
D16—颗粒曲线中占 16%的颗粒最大直径。

(2)乳液的 pH 值测定 此项试验用来确定乳液的酸碱度。

乳液的 pH 值只能代表其酸碱度，不能代表它属于哪 种类型的乳液。

pH 值小于 7 的乳液，沥青微粒电荷不一定是阳离子，也有属于阴离子的；pH 值大于 7 的乳液，沥青微粒电荷不一定是阴离子，也有属于阳离子的。

所以不能把 pH 值作 为分辨乳液离子电荷的依据。

测定乳液的 pH 值应使用酸度计。

由于沥青乳液颜色太深，无论是普通试纸或精密试纸， 测出的结果都不太准确。

尤其在 pH 至偏高或偏低时，试纸测出的误差就更大。

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