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影响乳化沥青稳定性因素有哪些?

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   乳化沥青广泛应用在筑养路工程中,?#27426;?#22312;工程实践中经常出现乳液的结皮、絮凝、油水分层、聚团等不良现象。本文针对这些现象,从九个方面分析了影响乳化沥青稳定性的因素。

乳化沥青稳定性因素

    乳化沥青是将沥青热融,经过机械作用,以细小的微粒状态分散于含有乳化剂的水溶液之中,形成水包油状的沥青乳液。在筑养路工程中,乳化沥青可用于路面的维修、路面层间的粘结、桥面铺装、水泥稳定碎石基础上的透层油、稀浆封层防水层等。它具有冷施工、安全、环保、节约?#35797;础?#33410;省能?#30784;?#24310;长施工季节,改善施工条件等优点。它在市政等道?#26041;?#35774;和养护中起到了非常重要的作用,尤其是近些年来,乳化沥青生产水平的提高,积极推动了乳化沥青的技术进?#33014;?#25512;广应用。?#27426;?#22312;乳化沥青生产和使用过程?#22411;?#24448;会出现结皮、絮凝、油水分层、凝聚成团等不良现象,给施工带来不必要的麻烦。为此,笔者从乳化设备、乳化剂、基质沥青、PH值、温度、储存温度、机械作用、冻结及熔化、长期放置等九个方面,进行了大量的实验研究,总结出影响乳化沥青稳定性的因素,现分析如下:

1、乳化设备的影响

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衡量乳化沥青质量的一项重要指标是沥青微粒的均细化程度。均细化程度越高,乳化沥青的使用性能及贮存稳定性?#33014;謾?#22343;细化程度的高低与生产乳化沥青所用的核心设备一乳化机有直接关系,它是乳化设备的心脏。用乳化机破碎、分散沥青液相的过程是一个很复杂的力学作用过程,一般都是利用剪?#23567;?#25380;压、摩擦、冲击?#22242;?#32960;扩散等作用完成沥青液相的粉碎分散,其性能的优劣对乳液的质量和稳定性有重要影响。目前,应用于沥青乳化的设备主要有三类。按照生产乳化沥青均细化程度?#31579;?#21040;低的顺序依次为:胶体磨类乳化机、均化器类乳化机、搅拌式乳化机。因而,在购置乳化设备时应选择均细化程度高的乳化机,保证乳化沥青的生产质量和稳定性。随着稀浆封层和微表处的施工工艺普遍应用,稀浆封层和微表处用的乳化沥青要求浓度及稳定性。此两项性能影响到了施工质量,所以建议在选用乳化沥青生产设备的时候,应尽量选用质量好持久耐用的才好。正通公司生产沥青胶体磨采用定子转子的结构,可生产普通乳化沥青、改性乳化沥青、慢裂快凝型乳化沥青等各种乳化沥青。

 

2、乳化剂对稳定性的影响

沥青乳化剂

    乳化剂的种类、乳化剂的浓度以及影响乳化剂乳化作用的各种因素都会影响乳化沥青的稳定性。乳化剂本身就有快裂、中裂、慢裂、慢裂快凝、慢裂慢凝。制备的乳化沥青也相应的分为快裂、中裂、慢裂、慢裂快凝、慢裂慢凝。它们的稳定性逐次增强。用相同的乳化剂制备乳化沥青,由于所用乳化剂用量的不同,在一定程度上也影响乳化沥青的稳定性。随着乳化剂用量的增加,沥青微粒变乳液的质量和稳定性提高。但是,当乳化剂增加到一定量后,其稳定性不再发生明显的变化。因而,正确选择乳化剂适宜的用量范围,既保证了乳化液的质量和稳定性,又不造成经济上的浪?#36873;?#21478;外生产微表处用乳化沥青需要加盐酸,其中的酸性?#19981;?#24433;响到乳化沥青生产设备的性能,如若选用材质一般的乳化沥青生产设备,长期经过酸性的腐蚀必然影响乳化沥青的稳定性。因此在选购乳化沥青生产设备和沥青乳化剂的时候应当慎重。

3、基质沥青影响

    基质沥青是乳化沥青最基本的成分之一,占总量的50%-70%。路用乳化沥青大多选用针入度为100-250(0.1mm)基质沥青。基质沥青的针入度,组成和化学结构对其乳化?#21738;?#26131;有较大的影响。通常饱和分子含量高和酸值低的基质沥青较难乳化,要求乳化剂具有较长的烷基?#30784;?#22522;质沥青的含量可以改变乳化沥青的粘度和其他性能,其含量越高,乳液的粘度越大,储存稳定性?#33014;謾?/p>

4、PH值影响

    乳液的PH值与其乳化稳定性和储存稳定性关系密切,不同类型乳化剂适应PH值范围不同,阴离?#26377;?#20083;化沥青需加入碱性化合物,如NaOH、KOH等,将乳液的PH值调节到10-12。对于胺型乳化剂水溶液,必须添加无机酸或有机酸才能溶于水。这是因为?#38450;?#21270;合物作为沥青乳化剂时必须先转化?#30722;费危?#29992;不同的酸调整PH值,就能得到不同的HLB值(亲水?#23376;推胶?#20540;)的?#36153;?#31867;沥青乳化剂,其最佳PH值在3-5之间。使用季?#36153;?#31867;乳化剂?#20445;?#28155;加无机酸或有机酸,可以增强乳化剂的活性,在提高乳化沥青的乳化稳定性和储存稳定性的同?#20445;?#21487;以降低乳化剂的用量;用季?#36153;?#31867;乳化剂制备乳化沥青?#20445;?#20854;乳液的最佳PH值为5-6。

5、温度的影响

    沥青和水的温度是比?#29616;?#35201;的工艺?#38382;?#28201;度过高或过低都将影响沥青的乳化效果。温度低了,流动性不好,过高,不仅消?#21738;?#28304;,增加成本,而?#19968;?#20250;使水汽化,导致乳液的浓度变化,即沥青同水的比例发生变化,同时产生大量的气泡,降低产品质量,乳化沥青的稳定性下降。此外,对于非离?#26377;?#20083;化剂,随着温度升高,氢链逐渐被破坏,其亲水性下降,尤其是接近乳化剂的“浊点?#31508;保?#20083;液的稳定性明显下降。一般来说,沥青和水混合后的平均温度(即乳液温度)控制在80℃-70℃以下为好。

6、储存温度

    乳化沥青随着储存温度的升高,其稳定性越来越差,甚至会结团(块),这是由于乳液的水分?#27426;?#33976;发,温度越高,蒸发的越快。尤以表层水分散失?#29616;兀?#26126;显改变油水比,使得表层破乳结皮,从而分层结团,内部乳液在较高温度下,沥青微粒布?#35797;?#21160;加快,微粒与微粒之间的碰撞机会增多,少部分乳液破乳,致使油水分离,从而影响产品质量。因此,产品生产出来后,要尽快将将乳液温度降下来,避免影响产品的储存稳定性。建议:选购乳化设备的时候应选用配置有防腐性能换热器的乳化沥青生产设备,既节能又保证了乳化沥青的稳定性。

7、机械作用

    在乳液存放,运转过程中的泵送、转移,以及在应用过程中的混?#31232;?#22788;理等都会使乳液受到各?#20013;问?#30340;机械剪切作用。这会给予沥青微粒相当大?#21738;?#37327;,当这个能量超过?#21496;?#32467;活化能?#20445;?#27813;青微粒就会越过势能屏障,使乳液失去稳定性而发生凝聚。它会给乳液的生产、各种处理及应用带来困难,尤其是在需要直接利用乳液的场合,凝聚的结果就使其失去了使用价值。

8、冻结及溶化

    当乳液遇到低温条件?#26412;?#20250;发生冻结,冻结和消融会影响乳液的稳定性。冻结的乳液消融之后,轻则造成乳液表面粘度升高,重则造成乳液?#21738;?#32858;。?#35797;?#36816;输或存放过程中应注意防冻。冻结之所以会影响乳液的稳定性,是因为水结冰后要发生膨胀,对聚集在冰晶之间的沥青微粒产生巨大的压力迫使其相互接近,最?#31449;?#32467;在一起。最常用的防冻措施是向乳液中加入防冻剂。最常用的防冻剂有?#29366;肌?#20057;二?#25216;?#29976;油等,这些物质可降低乳液的冻结温度。

9、长期放置的影响

    乳液在长期放置过程中由于布?#35797;?#21160;会发生沥青微粒之间的碰撞而导致凝聚。同?#20445;?#30001;于重力的作用?#19981;?#23548;致沥青微粒的?#20004;?#25110;升浮,而形成凝聚层。无论乳液具有多么高的稳定性,在长期放置过程中终将不可避免的形成不可逆?#21738;?#32858;体而遭破乳。所以,对于乳液应规定存放期限。实践证明,乳液放置稳定性与沥青微粒的大小,体系粘度及环?#31243;?#20214;等因素有关。

   

 综?#32420;?#36848;,乳化沥青是一种热力学不稳定体系,稳定性只是相对而言的,沥青乳液的破坏?#31449;?#20250;发生,通过分析影响乳液稳定性的因素,意在乳液生产、储存、运转、使用过程中,尽量避开这些不利因素,保持乳液的相对稳定性。


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