乳化沥青常温拌合特性之研究.docVIP

台湾公路工程 乳化沥青常温拌合特性之研究 *** 一、前言 乳化沥青系由沥青胶泥、水和乳化剂混合而成，常温下乳化沥青是以液态形式存在。因沥青胶泥 不溶于水，是以微粒其直径约 0.025~0.125mm 悬浮于水中，乳化剂依成份的不同而带有正或负电荷， 造成微粒间的相斥行为，而可以常温下保持液态形式存在，加水混合后的乳化剂依其化学成份不同， 而有不同的水份蒸发速率。 基于经济效益及环境污染的考虑，乳化沥青代替传统热拌沥青(HMA)于铺面的建造及维护，有日 愈增加的趋势，尤其是在欧美国家和中国大陆，乳化沥青已经部分取代热拌沥青于铺面的应用，经使 用后质量并不输传统的热拌沥青。台湾对于乳化沥青之使用普遍存有疑虑，乳化沥青目前主要使用于 铺面黏层和透层。 本研究除了探讨乳化沥青之分类与使用方式外，并以添加分散剂加水泥拌合后之马歇尔试体试验及铺筑结果探讨。 二、分类与作用 乳化沥青(Asphalt Emulsion)是由两种互不相溶之物质包括沥青与水组合而成之混合物。主要特性表现为储存及在混合过程中之稳定性、表面处理之黏度及养护速度。在这些特性中有许多是随着微粒 尺寸与微粒在乳液中之分布情况而决定，且随沥青型号、乳液生产所使用之设备与化学试剂之使用稳 定性而变化。通常乳化沥青系由沥青胶泥、水与乳化剂混合而成，在常温下乳化沥青保持液态。因沥 青胶泥不溶于水，是以微粒(直径约 0.025~0.125mm)悬浮于水中，如图 1 所示[1]。 图 1 沥青颗粒悬浮于水中 * 东南技术学院土木系暨防灾科技研究所助理教授 ** 中华大学营建管理研究所副教授 ***中华大学营建管理研究所硕士  18  乳化剂依成份不同而带有正或负电荷，造成微粒间之相斥行为，而可以在常温下以液态形式存 在，如图 2 所示，加水混合后之乳化剂依其化学成份不同，而有不同之还原速率，据其还原速率不同 乳化沥青可细分为快干、中干及慢干三种等级，此三等级各有其不同特性、与规范要求，其测试方法 可参考 ASTM D244 (AASHTO T59) Testing Emulsified Asphalts，而阴离子及阳离子乳化沥青之规范要求则 可分别参考 ASTM D977 (AASHTO M140) Requirements and Typical Applications for Emulsion Asphalt 及 ASTM D2397 (AASHTO M208) Standard Specification for Cationic Emulsion Asphalt。然而，选择适当等级之 乳化沥青极为重要，在 ASTM D3628 中有详细描述，其使用时机大致整理如下[2, 3]： 1. 快干型阳离子(CRS)与阴离子(RS)乳化沥青—面层处理及碎石道路封层用。 2. 中干型阳离子(CMS)与阴离子(MS)乳化沥青—开放级配冷拌合用。 3. 慢干型阳离子(CSS)与阴离子(SS)乳化沥青—黏层、面层及密级配冷拌合用。 图 2 阴离子与阳离子乳化沥青 因台湾目前只生产阳离子乳化沥青，阳离子乳化沥青为沥青颗粒周围被带正电之离子所包围，因 此其颗粒分散效果及稳定性取决于电量多寡或是 Zeta 电位之大小。但是 Zeta 电位愈高之乳化沥青与 带负电之粒料接触，则正负相吸结果其反应反而愈是激烈，如图 3 所示，当正负电子反应达到平衡后， 乳化沥青开始以凝聚(Flocculation)及凝结(Coalescence)方式如图 4 所示，达到还原亦就是所谓破乳阶段， 待水分蒸发后其强度才逐渐显现。 图 3 阳离子乳化沥青与带负电之粒料反应情形  19  图 4 乳化沥青还原(破乳)步骤 三、使用方式 目前使用乳化沥青最大的疑虑是养治时间过长，而造成施工时间拉长成本增加，此问题因乳化剂 的改良及制造技术改善而得于解决，现今的乳化沥青拌合已可在施工后 1.5~2.0 小时间开放通车[4]。 除了黏层和透层的传统用法外，乳化沥青尚可用于封层、面层及底层。以下将就其个别用途或施工方 法做一般性的探讨： 1.封层(Seal) 封层的意义在于使路面沥青再生(Rejuvenate)或延迟老化、维持路面防滑能力、修补表面细裂缝、 防水侵入底基层和防止因风化而骨材剥离。共有喷雾洒封层(Fog Seal)、泥浆封层(Slurry Seal)和碎石封 层(Chip Seal)三种型式使用乳化沥青。除了泥浆封层可应用于高级路面外，其它只适用低交通量路面。 A.喷雾封层(Fog Seal) 喷雾封层主要目的，为防止已老化或龟裂之沥青路面继续恶化。其施工方式为乳化沥青加入同等 水量稀释后以 0.26~0.4 1/m2 喷洒于路面，路面经过处理后可维持一至二年，但若喷洒后沥青含量过多