碱性环境中搅拌速度对乳化沥青稳定性的影响

碱性环境中搅拌速度对乳化沥青稳定性的影响

陈欢

TheInfluenceofStirringRateontheStabilityofEmulsifiedAsphaltunderAlkalineEnvironment陈欢CHENHuan（广东工业大学华立学院，广州511325）（HualiCollege，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou511325，China）

摘要院为了保证新拌水泥沥青砂浆的稳定性，采用标准试验方法，研究了碱性环境中搅拌速度对乳化沥青的储存稳定性、灼电位及流变性等性能的影响。试验结果表明：不论搅拌时间是5min还是10min，搅拌速度为1500r/min时，乳化沥青的储存稳定性最好，灼电位最大，塑性黏度和屈服应力都达到最大值。即此时乳化沥青的稳定性最好。

Abstract:Thestandardtestmethodwasadoptedinordertoensurethestabilityoffreshcementasphaltmortar.Theinfluenceofstirringrateonstoragestabilityofemulsifiedasphalt,灼potentialandrheologicalpropertywasinvestigatedunderalkalineenvironment.Theexperimentalresultsindicatethatthestoragestabilityofemulsifiedasphaltisthebest,the灼potential,theplasticviscosityandyieldstressallhasreachedmaximumwhenstirringrateis1500r/min,andwhetherthestirringtimeis5minutesor10minutes.Thatistosay,thestabilityofemulsifiedasphaltisthebestatthistime.

关键词院碱性环境；乳化沥青；搅拌速度；稳定性Keywords:alkalineenvironment；emulsifiedasphalt；stirringrate；stability中图分类号院TU535文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）19-0119-02

0引言

在水泥沥青砂浆拌制的过程中，水泥与水接触后会发生水化反应，水泥水化会生成碱性物质Ca(OH)2，会严重影响乳化沥青中沥青微粒表面的双电层结构，从而影响沥青乳液的稳定性。如果沥青乳液的稳定性不好，将会加速新拌水泥沥青砂浆中的沥青乳液发生乳，甚至导致新拌砂浆不稳定，在较短的时间内失去流动性和匀质性，从而影响到板式轨道结构中砂浆充填层的施工质量、力学与长期耐久性能[1]。

为了保证新拌水泥沥青砂浆的稳定性，首要的任务是确保所用的乳化沥青稳定性良好，本文针对水泥水化作用对沥青乳液稳定性的影响，模拟水泥水化特性，将乳化沥青的pH值用氢氧化钠溶液调节至12，研究碱性环境中不同的搅拌速度对乳化沥青稳定性的影响。

1试验条件1.1原材料SBS改性沥青乳液：主要性能指标见表1；盐酸：工业盐酸；氢氧化钠：分析纯，市售。

1.2试验方法淤SBS改性沥青乳液的储存稳定性试验。储存稳定性试验按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）中T0661-2000进行。试验测得的沥青乳液的储存稳定性值用稳定度来表示[2]。于SBS改性沥青乳液的灼电位试验。一般使用灼电位作为双电层的量度，灼电位的测试采用JS94H型微电泳仪，将沥青乳液按0.02%的浓度用去离子水进行稀释，稀释后用酸或碱将沥青乳液调整至稀释前的pH值。将制备好的沥青乳液进行灼电位的测定。盂SBS改性沥青乳液的流变性试验。沥青乳液的流变特性试验采用奥地利AntonPaar公司生产的同轴圆柱体流变仪进行测定，将测试转子连接到测量头上，取适量制备好的沥青乳液加入样品杯中，进行沥青乳液塑性黏度和屈服应力的测定。

2试验结果与分析在研究沥青乳液的pH=12时，不同的搅拌速度对SBS改性沥青乳液稳定性的影响时，采用多功能分散机进行搅拌，搅拌时间可控，搅拌速度可调[3]。

2.1储存稳定性首先将试验用的SBS改性沥青乳液的pH值用氢氧化钠溶液调节至12，然后采用多功能分散机进行强力搅拌，设定搅拌时间分别为5min、10min，搅拌速度可调，研究碱性环境中不同的搅拌速度对SBS改性沥青乳液储存稳定性的影响。试验结果如图1所示。

从图1的数据中可以看出，沥青乳液的pH=12时，不论搅拌时间为5min还是10min，SBS改性沥青乳液的储存稳定性值都随着搅拌速度的增大呈现出先增大后减小的趋势，说明随着搅拌速度的增大，沥青乳液的稳定性有先变差后又变好的趋势。搅拌速度小于1000r/min时，在相同的搅拌速度下，SBS改性沥青乳液的储存稳定性值随着搅拌时间的增加而增大，搅拌速度大于1000r/min时，SBS改性沥青乳液的储存稳定性值将不受时间的影响[4]。这可能是因为在已经生产好的沥青乳液中加入氢氧化钠溶液时，一开始搅拌速度较小，很难将乳液中的氢氧化钠溶液搅拌均匀，乳化剂的分子结构在强碱的作用下很容易受到破坏，使得沥青乳液的储存稳定性变差，搅拌速度大于1000r/min时，在多功能分散机的强剪切力的作用下，加入到乳液中的氢氧化钠溶液逐渐被搅拌均匀，从而又使沥青乳液的储存稳定性逐渐变好，搅拌速度为1500r/min时，SBS改性沥青乳液的储存稳定性最好。

2.2双电层结构取上述已经搅拌好的SBS改性沥青乳液适量，按标准试验方法将制备好的沥青乳液进行灼电位的测定，研究沥青乳液pH=12时，不同的搅拌速度对SBS改性沥青乳液双电层结构的影响。

试验结果如图2所示。从图2中可以看出，碱性环境下，不论搅拌时间为5min还是10min，SBS改性沥青乳液的灼电位都随着搅拌速度的增大呈现出先减小后逐渐增大的趋势，这说明搅拌速度对SBS改性沥青乳液的双电层结构有较大的影响。搅拌速度小于1000r/min时，由于搅拌不均匀，氢氧化钠溶液的加入，破坏了沥青微粒表面的双电层结构，压缩双电层结构中的扩散层，从而使沥青乳液的灼电位降低，当搅拌速度大于1000r/min时，沥青乳液中的氢氧化钠溶液逐渐被搅拌均匀，使得沥青微粒表面的双电层结构受碱性环境的影响相对减弱，沥青乳液的灼电位又逐渐增大。试验测得的SBS改性沥青乳液的灼电位表现出的规律与沥青乳液的储存稳定性结果是一致的，因为离子型乳化沥青中沥青微粒的扩散层和吸附层界面上的灼电位越大，微粒之间排斥力越大，沥青乳液的稳定性就越高。

2.3塑性黏度和屈服应力本试验采用采用标准试验方法，快速取适量已经搅拌好的沥青乳液加入样品杯中，进行沥青乳液流变性能的测定，测量时选取剪切速率范围为0.1~300s-1，碱性环境中不同的搅拌速度的SBS改性沥青乳液的剪切应力随剪切速率的变化如图3所示。

从图3中可以看出，SBS改性沥青乳液呈碱性时，仍为非牛顿型流体，受到剪切作用时存在初始剪切应力，其流变过程也表现出接近于宾汉塑性流体的特性。剪切应力与剪切速率接近于线性递增关系，图形为不通过原点的直线，直线的斜率为塑性黏度，直线在子轴上的截距为屈服应力。碱性环境中不同的搅拌速度对SBS改性沥青乳液的塑性黏度和屈服应力的影响如图4所示。

从图4的数据中可以看出，无论搅拌时间为5min还是10min，在碱性环境中，SBS改性沥青乳液的塑性黏度、屈服应力都随着搅拌速度的增大而增大，这可能是因为搅拌速度的增大，使得氢氧化钠溶液能够很好地与沥青乳液混合均匀。试验中还发现，呈碱性的沥青乳液在搅拌过程中很容易失去水分，这可能是因为碱性环境破坏了乳化剂的分子结构，从而使得基质沥青与水的比值增大，进而提高了沥青乳液的黏度。由于黏度和屈服应力对乳化沥青的稳定性有重要影响，沥青乳液的黏度越大，沥青微粒的热运动越慢，沥青微粒之间的碰撞和聚集越缓慢，同样地，沥青乳液的屈服应力越大，沥青微粒越不容易发生沉降[5]。所以，沥青乳液的黏度和屈服应力越大，沥青乳液的稳定性也越好，即搅拌速度为1500r/min时，SBS改性沥青乳液的稳定性最好。

3结语淤在乳化沥青的pH=12的条件下，搅拌速度小于1000r/min时，在相同的搅拌速度下，搅拌时间越长，乳化沥青的储存稳定性越差。搅拌速度大于1000r/min时，乳化沥青的储存稳定性将不受时间的影响，搅拌速度为1500r/min时，乳化沥青的储存稳定性最好。于碱性环境中，乳化沥青的灼电位表现出的规律与其储存稳定性结果一致。即搅拌速度小于1000r/min时，在相同的搅拌速度下，乳化沥青的灼电位随着搅拌时间的增加而减小，搅拌速度大于1000r/min时，乳化沥青的灼电位受搅拌时间的影响较小。盂碱性环境中的乳化沥青仍为非牛顿型流体，乳化沥青的塑性黏度对剪切速率的变化很敏感，塑性黏度、屈服应力都随着搅拌速度的增大而增大，无论搅拌时间为5min还是10min，搅拌速度为1500r/min时，乳化沥青的塑性黏度和屈服应力都达到最大值，即此时SBS改性沥青乳液的稳定性最好。

参考文献院[1]左景奇,姜其斌,蔡彬芬.板式轨道CA砂浆专用沥青乳液的试验研究[J].铁道建筑技术,2005(2):68-71.[2]JTJ052—2000,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].[3]陇伟,宋哲玉,陆忠义.高剪切机在乳化沥青中的应用研究[J].公路与汽运,2009(3):204-207.[4]王补宣,盛文彦,彭晓峰等.剪切力作用下颗粒的絮凝与破碎[J].热科学与技术,2007,6(3):189-192.[5]黄明奎.公路工程材料流变学[M].重庆:西南交通大学出版社,2010.