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影響乳化瀝青穩(wěn)定性的因素有哪些?
在筑養(yǎng)路工程中,乳化瀝青可用于路面的維修、層間的粘結(jié)層、橋面鋪裝的防水層、水泥穩(wěn)定碎石基礎(chǔ)上面的透層油、稀漿封層防水層等。它具有冷施工、安全、環(huán)保、節(jié)約資源、延長施工季節(jié),改善施工條件等優(yōu)點(diǎn)。
乳化瀝青在新路面的建設(shè)和老路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中起到了非常重要的作用,尤其是近些年來,乳化瀝青生產(chǎn)水平的提高,使乳化瀝青的應(yīng)用更廣泛,積極有效的推動(dòng)了乳化瀝青的技術(shù)革新。然而,在乳化瀝青生產(chǎn)和使用過程中往往會(huì)出現(xiàn)結(jié)皮、絮凝、油水分層、凝聚成團(tuán)等不良現(xiàn)象,給施工帶來不必要的麻煩。
為此,小編從乳化設(shè)備、瀝青乳化劑、基質(zhì)瀝青、PH值、溫度、儲(chǔ)存溫度、機(jī)械作用、凍結(jié)及熔化、長期放置等九個(gè)方面,進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn),總結(jié)出影響乳化瀝青穩(wěn)定性的因素,現(xiàn)分析如下:
1、乳化設(shè)備的影響
衡量乳化瀝青質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)是瀝青微粒的均細(xì)化程度。均細(xì)化程度越高,乳化瀝青的使用性能及貯存穩(wěn)定性越好。均細(xì)化程度的高低與生產(chǎn)乳化瀝青所用的核心設(shè)備乳化機(jī)有直接關(guān)系,它是乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備的心臟。用乳化機(jī)破碎、分散瀝青液相的過程是一個(gè)很復(fù)雜的力學(xué)作用過程,一般都是利用剪切、擠壓、摩擦、沖擊和膨脹擴(kuò)散等作用完成瀝青液相的粉碎分散,其性能的優(yōu)劣對(duì)乳液的質(zhì)量和穩(wěn)定性有重要影響。目前,應(yīng)用于瀝青乳化的設(shè)備主要有三類。按照生產(chǎn)乳化瀝青均細(xì)化程度由高到低的順序依次為:膠體磨類乳化機(jī)、均化器類乳化機(jī)、攪拌式乳化機(jī)。因而,在購置乳化設(shè)備時(shí)應(yīng)選擇均細(xì)化程度高的乳化機(jī),保證乳化瀝青的生產(chǎn)質(zhì)量和穩(wěn)定性。隨著稀漿封層和微表處的施工工藝普遍應(yīng)用,稀漿封層和微表處用的乳化瀝青要求濃度及穩(wěn)定性。此兩項(xiàng)性能影響到了施工質(zhì)量,所以建議在選用乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備的時(shí)候,應(yīng)盡量選用性價(jià)比高的設(shè)備,一機(jī)多用。新鄉(xiāng)市龍騰公路科技有限公司生產(chǎn)的瀝青膠體磨采用定子轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu),可生產(chǎn)普通乳化瀝青、改性乳化瀝青、慢裂快凝型乳化瀝青等多種乳化瀝青。
2、乳化劑對(duì)穩(wěn)定性的影響
瀝青乳化劑的種類、乳化劑的濃度以及影響乳化劑乳化作用的各種因素都會(huì)影響乳化瀝青的穩(wěn)定性。乳化劑分為快裂、中裂、慢裂、慢裂快凝、慢裂慢凝等。制備的乳化瀝青也相應(yīng)的分為快裂、中裂、慢裂、慢裂快凝、慢裂慢凝等。用相同的乳化劑制備乳化瀝青,所用的乳化劑劑量不同,在一定程度上也影響乳化瀝青的穩(wěn)定性。隨著乳化劑用量的增加,瀝青微粒變?nèi)橐旱馁|(zhì)量和穩(wěn)定性提高。但是,當(dāng)乳化劑增加到一定量后,其穩(wěn)定性不再發(fā)生明顯的變化。因而,正確選擇乳化劑適宜的用量范圍,既保證了乳化瀝青的質(zhì)量和穩(wěn)定性,又不造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。另外生產(chǎn)微表處用乳化瀝青需要加鹽酸,其中的酸性也會(huì)影響到乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備的性能,如若選用材質(zhì)一般的乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備,長期經(jīng)過酸性的腐蝕必然影響設(shè)備的使用性能。因此在選購乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備的時(shí)候需要考慮到防腐的因素。
3、基質(zhì)瀝青影響
乳化瀝青的主要成分就是瀝青和水,瀝青乳化劑的劑量占整噸乳化瀝青的成品的比例比較小。基質(zhì)瀝青是乳化瀝青***基本的成分之一,占總量的50%-70%。路用乳化瀝青大多選用針入度為100-250(0.1mm)基質(zhì)瀝青。基質(zhì)瀝青的針入度,組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)其乳化的難易有較大的影響。通常飽和分子含量高和酸值低的基質(zhì)瀝青較難乳化,要求乳化劑具有較長的烷基鏈。基質(zhì)瀝青的含量可以改變?nèi)榛癁r青的粘度和其他性能,其含量越高,乳液的粘度越大,儲(chǔ)存穩(wěn)定性越好。
4、PH值影響
乳液的PH值與其乳化穩(wěn)定性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性關(guān)系密切,不同類型乳化劑適應(yīng)PH值范圍不同,陰離子型乳化瀝青需加入堿性化合物,如NaOH、KOH等,將乳液的PH值調(diào)節(jié)到10-12。對(duì)于胺型乳化劑水溶液,必須添加無機(jī)酸或有機(jī)酸才能溶于水。這是因?yàn)榘奉惢衔镒鳛闉r青乳化劑時(shí)必須先轉(zhuǎn)化成胺鹽,用不同的酸調(diào)整PH值,就能得到不同的HLB值(親水親油平衡值)的胺鹽類瀝青乳化劑,其***佳PH值在3-5之間。使用季胺鹽類乳化劑時(shí),添加無機(jī)酸或有機(jī)酸,可以增強(qiáng)乳化劑的活性,在提高乳化瀝青的乳化穩(wěn)定性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性的同時(shí),可以降低乳化劑的用量;用季胺鹽類乳化劑制備乳化瀝青時(shí),其乳液的***佳PH值為5-6。
5、溫度的影響
瀝青和水的溫度是比較重要的工藝參數(shù),溫度過高或過低都將影響瀝青的乳化效果。溫度低了,流動(dòng)性不好,過高,不僅消耗能源,增加成本,而且還會(huì)使水汽化,導(dǎo)致乳液的濃度變化,即瀝青同水的比例發(fā)生變化,同時(shí)產(chǎn)生大量的氣泡,降低產(chǎn)品質(zhì)量,乳化瀝青的穩(wěn)定性下降。此外,對(duì)于非離子型乳化劑,隨著溫度升高,氫鏈逐漸被破壞,其親水性下降,尤其是接近乳化劑的“濁點(diǎn)”時(shí),乳液的穩(wěn)定性明顯下降。一般來說,瀝青和水混合后的平均溫度(即乳液溫度)控制在80℃-70℃以下為好。
6、儲(chǔ)存溫度
乳化瀝青隨著儲(chǔ)存溫度的升高,其穩(wěn)定性越來越差,甚至?xí)Y(jié)團(tuán)(塊),這是由于乳液的水分不斷蒸發(fā),溫度越高,蒸發(fā)的越快。尤以表層水分散失嚴(yán)重,明顯改變油水比,使得表層破乳結(jié)皮,從而分層結(jié)團(tuán),內(nèi)部乳液在較高溫度下,瀝青微粒布朗運(yùn)動(dòng)加快,微粒與微粒之間的碰撞機(jī)會(huì)增多,少部分乳液破乳,致使油水分離,從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此,產(chǎn)品生產(chǎn)出來后,要盡快將將乳液溫度降下來,避免影響產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。建議:選購乳化設(shè)備的時(shí)候應(yīng)選用配置有給乳化瀝青成品降溫的設(shè)備。
7、機(jī)械作用
在乳液存放,運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的泵送、轉(zhuǎn)移,以及在應(yīng)用過程中的混合、處理等都會(huì)使乳液受到各種形式的機(jī)械剪切作用。這會(huì)給予瀝青微粒相當(dāng)大的能量,當(dāng)這個(gè)能量超過了聚結(jié)活化能時(shí),瀝青微粒就會(huì)越過勢能屏障,使乳液失去穩(wěn)定性而發(fā)生凝聚。它會(huì)給乳液的生產(chǎn)、各種處理及應(yīng)用帶來困難,尤其是在需要直接利用乳液的場合,凝聚的結(jié)果就使其失去了使用價(jià)值。
8、凍結(jié)及溶化
當(dāng)乳液遇到低溫條件時(shí)就會(huì)發(fā)生凍結(jié),凍結(jié)和消融會(huì)影響乳液的穩(wěn)定性。凍結(jié)的乳液消融之后,輕則造成乳液表面粘度升高,重則造成乳液的凝聚。故在運(yùn)輸或存放過程中應(yīng)注意防凍。凍結(jié)之所以會(huì)影響乳液的穩(wěn)定性,是因?yàn)樗Y(jié)冰后要發(fā)生膨脹,對(duì)聚集在冰晶之間的瀝青微粒產(chǎn)生巨大的壓力迫使其相互接近,***終聚結(jié)在一起。***常用的防凍措施是向乳液中加入防凍劑。***常用的防凍劑有甲醇、乙二醇及甘油等,這些物質(zhì)可降低乳液的凍結(jié)溫度。
9、長期放置的影響
乳液在長期放置過程中由于布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生瀝青微粒之間的碰撞而導(dǎo)致凝聚。同時(shí),由于重力的作用也會(huì)導(dǎo)致瀝青微粒的沉降或升浮,而形成凝聚層。無論乳液具有多么高的穩(wěn)定性,在長期放置過程中終將不可避免的形成不可逆的凝聚體而遭破乳。所以,對(duì)于乳液應(yīng)規(guī)定存放期限。實(shí)踐證明,乳液放置穩(wěn)定性與瀝青微粒的大小,體系粘度及環(huán)境條件等因素有關(guān)。
綜上所述,乳化瀝青是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系,穩(wěn)定性只是相對(duì)而言的,瀝青乳液的破壞終究會(huì)發(fā)生,通過分析影響乳液穩(wěn)定性的因素,意在乳液生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)轉(zhuǎn)、使用過程中,盡量避開這些不利因素,保持乳液的相對(duì)穩(wěn)定性。
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