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原文传递乳化沥青稳定性与干燥性能的研究

论文题名：	乳化沥青稳定性与干燥性能的研究
关键词：	稳定性;平均粒度;Zeta电位;干燥性能;最大颗粒堆积密度
摘要：	基于乳化沥青的冷沥青技术由于具有施工便捷、节能环保、减轻沥青老化、延长施工季节等突出优势，符合《交通强国建设纲要》提出的绿色发展、节约集约、低碳环保的发展理念，因而越来越受到人们的青睐。其中，微表处是一种薄层乳化沥青混合料，可以对路面进行有效的预防性养护，并因其经济效益和环境效益而得到广泛的应用。　　尽管乳化沥青有着众多优点，应用也越来越广泛，但是稳定性一直是制约其发展的瓶颈。在工程应用中，为了恢复沥青原有的粘结性能，应将乳化沥青破乳形成沥青膜，并将大部分水分蒸发掉，如果在沥青膜和集料之间存在较多水分，则形成的沥青膜不易附着于集料。因此，残余含水量对乳化沥青混合料的性能有很大影响。对于微表处这种薄层结构，乳化沥青的干燥过程在很大程度上决定了乳化沥青混合料的强度发展和力学性能，因此，研究乳化沥青的干燥过程有助于了解乳化沥青材料的干燥和强度发展过程。为此，本文选用了两种微表处用阳离子乳化剂A和B,根据试验需要制备出乳化沥青，主要研究了乳化沥青稳定性和干燥过程的影响因素，对其作用机理进行了研究，并对乳化沥青稳定性和干燥过程的关联关系进行了分析。　　通过测定乳化沥青的1d储存稳定性、平均粒度和Zeta电位等宏观和微观性能，着重从微观结构方面研究了乳化沥青的稳定机理，分别探讨了乳化剂种类、乳化剂掺量、皂液pH值和无机稳定剂对乳化沥青稳定性的影响。结果表明，随着乳化剂用量的增加，乳化沥青的稳定性变好，其中乳化剂A的最佳掺量为4.0%，乳化剂B的最佳掺量为3.5%。在皂液pH值大于2时，随着pH值的增加，乳化沥青的稳定性逐渐降低，对于阳离子型乳化剂A和B，其最佳pH值均为2。无机稳定剂对乳液的平均粒度和Zeta电位值有很大的影响，对于乳化剂B，CaCl2的最佳掺量为0.5%，NH4Cl的最佳掺量为0.75%。乳化沥青1d储存稳定性随各个影响因素的变化趋势与平均粒度和Zeta电位随各个影响因素的变化趋势有密切关系，即1d储存稳定性越好，平均粒度越小，Zeta电位越大，乳化沥青越稳定。分析表明，这些因素对乳化沥青稳定性的影响都可以归结为乳化沥青中的离子变化导致双电层结构的变化。　　通过乳液干燥理论揭示了乳化沥青干燥的各个阶段及其相应的物理意义，并分析了干燥温度、乳化沥青厚度、乳化剂的种类和掺量、皂液pH值等因素对乳化沥青干燥过程的影响。结果表明，乳化沥青的干燥过程可分为三个阶段：（1）蒸发速率较高的第一阶段，（2）蒸发率迅速下降的中间阶段，（3）蒸发率急剧降低的最后阶段。层厚的增加、干燥温度的降低都会大大延长乳化沥青的干燥时间。沥青液滴的最大颗粒堆积密度(φm)是影响干燥过程的重要因素，大部分试样在干燥过程中的第二阶段达到最大颗粒堆积密度。提出了一种计算φm的方法，便于从干燥的角度判断乳化沥青的质量。　　最后，在前面研究的基础上探讨了乳化沥青稳定性与干燥性能的关联关系，结果表明，乳化沥青的1d储存稳定性越差，平均粒度越大，Zeta电位越小，φcrit和φm越大，即乳化沥青越不稳定,越容易破乳，乳化沥青微粒中的水越容易脱离油包水分子的形式而以自由水的形式存在，水分干燥得越充分。同时，乳化沥青1d储存稳定性对φcrit和φm的影响与乳化沥青平均粒度对φcrit和φm的影响趋势基本一致，且都与乳化沥青Zeta电位对φcrit和φm的影响趋势相反，由此可以推断出，乳化剂掺量对乳化沥青干燥过程的影响从根本上是通过对乳化沥青稳定性的影响实现的。
作者：	张正男
专业：	交通运输工程
导师：	任瑞波;申全军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2021