JK1沥青乳化剂技术性能研究

2015-01-12裴强

山西交通科技 2015年3期

裴强

（山西省交通科学研究院，山西太原 030006）

我国已建成通车的公路部分已进入维修养护期，所以公路沥青路面的养护工作得到了越来越广泛的关注[1]。而近年来预防性养护的理念已深入人心，其中稀浆封层技术因具有施工速度快、节能环保、综合效益好等优点，在国内已得到了广泛应用[2]。我国自20世纪70年代开始研究稀浆封层技术以来，取得了较好的成绩，但是其应用技术仍落后于欧美一些发达国家，原因是多方面的，其中主要的问题是国内应用于稀浆封层领域的慢裂快凝型乳化剂的品质不高，种类不多[3]。因此，我院开发了一种可应用于稀浆封层领域的阳离子慢裂快凝乳化剂JK1。考察了其表面活性、乳化性能及制备的稀浆混合料性能，并与国外产品作对比，为自制乳化剂的推广使用奠定一定的理论基础。

1 基本性能

本试验选用了两种慢裂快凝乳化剂进行测试。分别为：自制JK1；进口W-5（美德维实伟克公司生产，用于稀浆封层）。

临界胶束浓度是乳化剂的一个重要性能指标。乳化剂的临界胶束浓度越低，表明乳化剂的表面活性越高[4]。采用TX-500C表/界面张力仪测定25℃下不同浓度自制乳化剂JK1、进口乳化剂W-5的表面张力。结果如图1所示。

两种乳化剂的表面张力σ与lg c关系如图1所示，随着浓度的增加，表面张力均减小。两种乳化剂变化趋势相同，均具有良好的表面活性，其中自制JK1临界胶束浓度(即CMC值)为5 000 mg/L，而进口W-5 CMC值为2.6×104mg/L，相比较而言，自制乳化剂JK1具有更高的表面活性。

图1 两种乳化剂表面张力σ与lg c关系曲线

2 乳化性能

基质沥青选用SK90号，制备的乳化沥青基本情况如表1所示。

表1 制备乳化沥青基本情况 %

两种乳化剂制备的乳化沥青稳定性优异，均满足规范要求的静置稳定性1 d小于1%，5 d小于5%的要求。

3 稀浆混合料配合比设计

3.1 级配

集料采用优质石灰岩石屑，经筛分其级配符合规范中ES-3级配要求，级配曲线见图2。

由图2可知，级配设计合理，当尺寸大约0.3 mm时，合成级配与要求级配的中值基本一致，

图2 要求级配和合成级配曲线

但小于0.3 mm时，则小于中值。说明细料偏少，可能是水洗造成细料流失量大[5]。

3.2 稠度试验

按照JTG E20—2011规程“T0751—1993乳化沥青稀浆封层混合料稠度试验”方法，用圆锥体测定乳化沥青稀浆封层混合料的稠度，用于检验乳化沥青稀浆封层混合料的摊铺和易性及配合比设计中确定合适的用水量。一般情况下稠度为2～3 cm，加水量比较适宜，试验结果如表2所示。

表2 稠度试验结果

由表2结果可知，两种稀浆混合料均是含水率为14%，稠度适当，在施工过程中可根据温度和湿度进行适当调整。

3.3 拌合试验

按照JTG E20—2011规程“T0757—2011稀浆混合料拌合试验”要求，确定稀浆混合料的可拌合时间和成浆状态。要求可拌合时间大于120 s，当不符合要求时，重新调整混合料的配合比，直到可拌合时间符合要求[6]。结果见表3所示。

表3 拌合试验结果

两种稀浆混合料可拌合时间均大于120 s，其中自制乳化剂201可拌合时间稍长，拌合更加充分，拌合状态好。

3.4 湿轮磨耗试验

湿轮磨耗试验用于检验成型后的稀浆混合料的配伍性和抗水损害能力，用来确定稀浆混合料的最小沥青用量。湿轮磨耗损失要求（浸水1 h）不大于800 g/m2。两种稀浆混合料在不同油石比下的湿轮磨耗值如表4所示。

表4 湿轮磨耗试验结果

由测试结果可得，随着油石比的降低，两种稀浆混合料湿轮磨耗值均呈增大趋势，但自制JK1乳化剂制备的稀浆混合料湿轮磨耗值总体小于进口W-5乳化剂。说明自制JK1乳化剂制备的稀浆混合料配伍性、抗水损害能力好于进口W-5乳化剂。其中W-5制备的稀浆混合料在油石比较低时（小于7%）湿轮磨耗值增加明显，可能是由于W-5乳化沥青在低油石比下与石料裹附性不好，导致制备的稀浆混合料抗水损害能力明显变差。