慢裂快凝乳化沥青性能改良试验研究.docxVIP

慢裂快凝乳化沥青性能改良试验研究

一、研究背景与技术目标

（一）工程应用痛点与技术需求

在我国辽西地区，包括锦州、阜新、葫芦岛以及北镇等地，稀浆封层施工面临着严峻的挑战。当地现有的乳化剂与本地石料之间存在着严重的配伍性问题，这一问题直接导致在进行稀浆封层施工时，不得不从外地长途运输矿料。异地运输矿料不仅使辽西地区公路建设承担了高额的运费，大幅提高了工程成本，还严重影响了稀浆封层的施工效率。频繁的运输过程也增加了时间成本和管理难度，进一步降低了施工的整体效率。

依据《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的严格要求，研发适配本地石料的AEA-1型慢裂快凝乳化沥青迫在眉睫。在研制过程中，需要突破多个关键性能瓶颈。首先是常温稳定性，乳化沥青在常温环境下必须保持良好的稳定性，确保在储存和运输过程中不会出现破乳、分层等现象，从而保证其性能的可靠性。破乳速度也是关键因素之一，需要精确控制破乳速度，以满足施工过程中的操作要求。在与石料拌和时，破乳速度不能过快，否则会影响混合料的均匀性和施工的顺利进行；但在施工完成后，又需要较快地破乳，以实现快速凝结成型。此外，石料粘附性也至关重要，乳化沥青必须能够与本地石料牢固粘附，形成稳定的结构，从而提高路面的耐久性和抗滑性能。

（二）核心改良目标

本研究以“慢裂特性保障施工操作时间、快凝特性缩短开放交通周期”作为设计的基本原则。在实际施工中，慢裂特性使得乳化沥青在与石料拌和以及摊铺过程中，能够保持较长时间的稳定性，为施工人员提供充足的操作时间，确保施工的质量和效率。而快凝特性则能使乳化沥青在完成摊铺后迅速凝固，大大缩短路面开放交通的周期，减少对交通的影响。

为实现这一目标，研究团队通过乳化剂复配、助剂添加及工艺优化等多种手段，对乳化沥青的性能进行综合提升。在乳化剂复配方面，通过深入研究不同类型乳化剂的特性和作用机制，将多种乳化剂进行合理搭配，以达到最佳的乳化效果和性能调控。助剂添加也是关键环节，选择合适的助剂，如稳定剂、增稠剂等，能够有效地改善乳化沥青的性能。在工艺优化上，对乳化沥青的生产工艺进行精细调整，包括温度、搅拌速度、反应时间等参数的优化，以确保各项性能指标的实现。

通过这些改良措施，期望实现乳化沥青在储存稳定性、混合料拌和性能、早期强度形成速率及耐磨耗性等方面的全面提升。在储存稳定性方面，确保乳化沥青在长时间储存过程中不会出现质量下降的情况；在混合料拌和性能上，保证乳化沥青与石料能够充分拌和，形成均匀稳定的混合料；早期强度形成速率的提高，能够使路面更快地达到开放交通的强度要求；而耐磨耗性的增强，则可以延长路面的使用寿命，降低维护成本。最终构建起一个低成本、广适配的新型乳化沥青体系，使其能够在辽西地区以及其他类似地质条件的地区得到广泛应用，推动公路建设和养护技术的发展。

二、关键性能指标改良试验研究

（一）乳化条件与常温稳定性能优化

在乳化沥青的制备过程中，乳化工艺参数对其性能有着至关重要的影响。研究团队开展了基于胶体磨剪切速率、皂液温度、乳化剂浓度及pH值的多因子正交试验。其中，胶体磨剪切速率设定为8000转/分钟，这一速率能够提供足够的剪切力，使沥青能够均匀地分散在皂液中，形成稳定的乳液。皂液温度控制在60-70℃，在这个温度范围内，乳化剂的活性较高，能够更好地发挥乳化作用，同时也有利于沥青与皂液的充分混合。乳化剂浓度在1.8%-2.5%之间进行调整，浓度的变化会直接影响乳化沥青的稳定性和乳化效果。pH值则在1-3的酸性范围内进行测试，合适的pH值有助于维持乳液的电荷平衡，提高其稳定性。

在不同的试验条件下，研究人员对乳化沥青的颗粒粒径分布、储存5d分层率及蒸发残留物含量进行了精确测定。颗粒粒径分布反映了乳化沥青中沥青颗粒的大小和均匀程度，较小且均匀的粒径有助于提高乳液的稳定性。储存5d分层率则是衡量乳化沥青在常温下储存稳定性的重要指标，较低的分层率意味着乳液在储存过程中不易出现分层现象。蒸发残留物含量则能反映乳化沥青中有效成分的含量。通过对这些指标的综合分析，研究团队成功确定了最佳乳化工艺窗口，确保乳液在常温下储存稳定性≥98%。在这个工艺窗口下制备的乳化沥青，能够在长时间的储存和运输过程中保持良好的稳定性，为后续的施工应用提供了可靠的保障。

除了优化乳化工艺参数，研究团队还深入研究了稳定剂与助剂的协同作用。羟甲基纤维素、柠檬酸等稳定剂对乳液胶体结构有着重要的影响。羟甲基纤维素具有增稠和稳定的作用，能够增加乳液的粘度，防止沥青颗粒的聚集和沉降。柠檬酸则可以调节乳液的pH值，改善乳液的稳定性。研究人员结合电位测试，深入分析了界面电荷平衡机制。电位测试能够揭示乳液中颗粒表面的电荷分布情况，通过调整稳定剂的种类和