NSP-Ⅱ型水泥改性乳化沥青胶浆改进的研究

2020-10-14张峰宁王延宁吕正宗

四川建材 2020年9期

张峰宁，王延宁，吕正宗

(汕头大学土木与环境工程系，广东汕头 515063)

0 前言

目前国内路面主要使用热拌沥青路面，热拌沥青散发出的苯并芘等为致癌物，对筑路工人的生命健康造成重大威胁，若改用温拌沥青或冷拌沥青可以解决这一问题[1-4]。与传统的热拌沥青相比，乳化沥青混合料存在强度较低[5]和空隙率较高等问题[6]。由于乳化沥青混合料中存有水，因此，也存在抗水损害能力低和耐久性差等问题[7]。所以，在实际工程中乳化沥青混合料很少作为重要交通路面的结构层使用[8-9]。

吕正宗[10]首次尝试将快裂型阳离子乳化沥青使用萘系减水剂进行预处理。经过预处理后的快裂型阳离子乳化沥青受到萘系减水剂分子的保护，得以与水泥颗粒稳定拌和而不破乳，待水被消耗干净后，乳化沥青微胞才会发生破乳反应，还原成沥青胶泥[10]，得到了不同于传统意义上的CAC。何苗苗[11]继续吕正宗的研究，探索可用作结合料的CAM，并得到了NSP-Ⅱ型CAM(C/A=0.8，NSP/A=0.03)但由于所用乳化沥青属于中裂型阳离子乳化沥青，存在通车时间过久的问题(20 h龄期仍有车辙存在)。为了能使NSP-Ⅱ型CAM更有可行性，需要缩短其龄期，以缩短施工时间。根据吕正宗研究：可以通过增大C/A值来缩短CAC强度形成的龄期。但将C/A从0.8增加到1.0，并沿用原来的配制方法，得到新型CAM后，发现新型CAM与集料拌和形成的车辙试板出现了乳化沥青破乳的问题。经过对比数据，也发现CAC的马歇尔稳定度存在过低的问题。

在一次偶然的试验中，研究者发现了CAM拌合完毕后静置十余分钟后CAM性状发生较大改变，再经搅拌后的CAM与集料拌和形成的车辙试板便不会出现破乳现象，经过马歇尔试验发现，经静置后的CAM与集料拌和形成的CAC的马歇尔稳定度有了显著的提升。为了得到稳定高性能的CAM和CAC，需要对CAM后的静置时间的确定进行实验分析，并将制成的CAC各方面性能进行测定。

1 实验材料

本研究所用乳化沥青选用阳离子中裂型，购自维龙石化有限公司。

水泥采用广州塔牌股份有限公司的P·Ⅱ型硅酸盐水泥，强度等级为P·O42.5。

本研究所用超塑化剂为购自汕头市汇强外加剂有限公司所提供的萘磺酸甲醛缩合物钠盐(Sulphonated Naphthalene Formaldehyde condensates，SNF)，其外表为褐黄色，呈粉末状，易溶于水，液体为棕褐色黏稠液，本研究使用30%浓度的SNF水溶液进行试验，作为乳化沥青与水泥直接拌和的预处理药剂。集料选用潮汕地区的花岗岩人工破碎集料，实验级配参照表1。

表1 试验级配

2 实验计划

本研究分为两个步骤，首先确定CAM所需静置时间。因发现静置一段时间后，能够得到性能较好的CAM，所以可以利用方差分析，以3 min为步长，根据28 d龄期CAC的马歇尔稳定值是否与长期静置的CAM配制的CAC存在显著差异来确定。第二阶段为测定新型CAM拌合而成的CAC的马歇尔稳定值、流值、间接张力强度，比重、肯塔堡飞散磨损比，并与对照组进行对比。本研究所用试件采用标准马歇尔试件，使用马歇尔击实仪连续双面击实75次。

3 实验结果讨论

根据试验及两独立样本t检验的结果(如表2)可知，在置信区间95%以上时，8 min和11 min的28 d马歇尔稳定值与能够得到的最佳CAM拌和而成的28 d龄期马歇尔稳定值无显著差异。所以在制备CAM时，搅拌完毕后静置8～11 min较为合适。从试验分析的角度上来看，6～7 minCAM会出现硬化的过程，结合数据，可以认为CAM硬化这一过程是提升CAC强度的决定性因素。

表2 使用t检验确定CAM静置时间

间接张力强度主要评估沥青混凝土低温抗裂性以及间接反映其抗水剥脱的性质。试验结果如图1所示，SMCA各个龄期的间接张力强度为0.6～1.36 MPa，而SMA 间接张力强度为0.23 MPa。其中在1、7、14、28 d分别达到SMA的2.61倍、3.35倍、5.09倍、5.91倍。最主要的加强龄期是前14 d，14 d龄期的间接张力强度可以达到28 d龄期的86%。

图1 SMCA与SMA的间接张力强度比较

由图2可知，SMCA各个龄期的马歇尔稳定值为23.88 kN～50.90 kN，而级配相近的SMA马歇尔稳定值为10.95 kN，SMCA的马歇尔稳定值在1 d、7 d、14 d、28 d分别达到SMA的2.18倍、3.52倍、4.36倍、4.65倍。此外，SMCA在前7 d发展最为迅速，可以达到28 d马歇尔稳定值的70%以上。由图3知，SMCA的流值约为SMA的40%～80%，在1.528～2.706 mm。

图2 SMCA与SMA马歇尔稳定值比较

图3 SMCA与SMA流值的比较

根据比重测定，SMCA的平均比重为2.178，SMA的平均比重为2.375；根据肯塔堡飞散实验结果，SMCA的磨耗率为5.95，SMA的磨耗率为4.79。可以看出，SMCA比重比SMA更小8%，是一种轻量化的路面材料，而耐磨耗能力较SMA有所下降，经标准肯塔堡飞散试验后，SMCA较SMA多损失了24%的质量。