5第五章 (改性)乳化沥青的评价方法

第五章（改性）乳化沥青的评价方法1.检测乳化沥青中的沥青含量的方法有哪些？2.我国乳化沥青蒸发残留物含量具体试验方法是什么？3.我国筛上剩余量试验的目的、方法、步骤是什么？4.我国乳化沥青微粒离子电荷实验的方法、目的、步骤是什么？5.我国乳化沥青与矿料的粘附性试验的目的、方法、步骤是什么？6.我国乳化沥青储存稳定性试验的目的、方法、步骤是什么？7.我国乳化沥青低温储存稳定性试验的目的、方法、步骤是什么？8.我国乳化沥青水泥拌合试验的目的、方法、步骤是什么？与国外方法有何差异？9.乳化沥青破乳速度试验的目的、方法、步骤是什么？10.我国乳化沥青与矿料的拌合试验的目的、方法、步骤是什么？第五章（改性）乳化沥青的评价方法1.检测乳化沥青中的沥青含量的方法有哪些？乳化沥青是沥青分散在水中形成的乳状液，其中的水只是沥青中暂时存在的介质，待乳化沥青喷洒或者拌和施工后破乳，乳化沥青中的水分是要蒸发掉的。

乳化沥青中水和沥青的比例，不仅影响乳化沥青的生产与运输成本，而且对乳化沥青的储存稳定性、黏度等指标等都有显著的影响，因此需要对乳化沥青中的沥青含量进行检测。

为了检测乳化沥青中的沥青含量，需要将乳化沥青进行脱水。

但是如何将乳化沥青进行脱水，不同的国家和组织有不同的方法，汇总起来主要包括蒸馏法、烘箱蒸发法、直接加热蒸发法和自然干燥法四类。

（1）蒸馏法蒸馏法中比较有代表性的是美国ASTM的蒸馏法、ASTM的低温减压蒸馏法以及美国很多州采用的不同蒸馏温度和蒸馏时间的蒸馏法①ASTM蒸馏法。

美国D244-00规定有三种乳化沥青残留物提取方法：蒸馏法（Residue and oil distillate by distillation）、蒸发法（Residue by evaporation）和低温（135℃）减压蒸馏法。

ASTM的蒸馏法是将200g改性乳化沥青倒入特制的铝合金容器中，在260℃的温度下蒸馏15min,从而实现乳化沥青中水与沥青的分离。

该方法得到的残留物还可以接着用来进行残留沥青性质实验。

②ASTM的低温减压蒸馏法。

有的乳化沥青，特别是改性乳化沥青在高温情况下蒸馏，获得的残留沥青的性质会受到很大的影响，无法真正反映乳化沥青使用过程中的真实状态，因此采用低温减压蒸馏法。

该方法是使用蒸馏法的仪器，在135℃的温度下蒸馏60min。

③美国很多州采用的不同蒸馏温度和蒸馏时间的蒸馏法，具体方法不尽相同：有的采用177℃温度下蒸馏15min的方法，有的采用177℃温度下蒸馏20min 的方法，有的采用204℃温度下蒸馏15min的方法等等。

（2）烘箱蒸发法比较有代表性的是ASTM的蒸发法和美国加利福尼亚州的方法。

ASTM的蒸发法是取四个容量为1000mL的烧杯，分别倒入搅拌均匀的乳液50g ±0.1g，然后放入温度已升至163℃±2.8℃的烘箱中加热2h，取出并彻底搅拌，在放入烘箱中加热1h后取出，进行残留物的指标测定。

美国加利福尼亚州的方法是取乳化沥青40g±0.1g，在118℃条件下保温30min，然后升温到138℃条件下保温1.5h，搅拌，再在138℃条件下保温1h，将获得的残留物制成相关的试件测指标。

（3）直接加热蒸发法日本和我国均采用这样的方法。

我国的乳化沥青蒸发残留物试验就是将300g乳液在电炉上加热搅拌20～30min，确认水分已完全蒸发，再在163℃±3℃条件下保持1min，灌模后进行蒸发残留物的指标测试。

该试验方法是参照日本标准制订的。

2.我国乳化沥青蒸发残留物含量具体试验方法是什么？乳液的蒸发残留物含量是检验乳液中实际沥青的含量。

沥青含量过高，就会使乳液粘度变大，贮存稳定性不好，不利于施工和贮存；而沥青含量过低，就会使乳液粘度变小，施工时容易流失，不能保证一定的油石比，同时也增加了乳液的运输费用，相对地提高了乳化剂用量，从而得不到理想经济效益。

因此，保持适当的沥青含量是很重要的。

试验方法：将一定量的乳液经过加热脱水后，求出其蒸发残留物占乳液的百分比。

如需要快速得到乳液的蒸发残留物含量，可用少量的凝聚剂——酒精来离析出水，然后可缩短加热脱水的时间。

根据沥青乳液的不同用途，蒸发残留物的含量有不同规定、要求。

PC-1型乳液蒸发残留物含量为60%±2%，PC-2、PC-3型乳液为50％±2％，BC-1、BC-2型乳液55％±2％。

我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）中规定了乳化沥青蒸发残留物含量试验方法（T0651-1993）。

2000年试验规程修订时没有对该试验方法进行修改。

（1）试验仪具与材料○1容量1500mL、高约60mm、壁厚0.5～1mm的金属盘，或者小铝锅、瓷蒸发皿等，用作盛放乳化沥青试样的容器。

○2天平，感量不大于1g，用于称取所需的各材料和容器的质量。

○3烘箱，装有温度控制器，用于烘干所需的试验器具。

○4电炉或燃气炉，带有石棉垫，用于试样的加热。

○5玻璃棒，用于称取乳化沥青试样前和试样加热过程的搅拌。

○6其他：温度计、溶剂、洗液等。

（2）方法与步骤○1将试样容器、玻璃棒等洗净、烘干并称其合计(m)。

1○2称取搅拌均匀的乳化沥青试样300g±lg，称取容器、玻璃棒及乳液的合计(m)，准确至1g。

2○3将盛有试样的容器连同玻璃棒一起置于电炉或燃气炉(放有石棉垫)上缓缓加热，边加热边搅拌，其加热温度不应致乳液溢溅，直到确认试样中的水分已安全蒸发(通常20～30min)，然后在163℃±3.0℃温度下加热1min。

)，○4取下试样容器冷却至室温，称取容器、玻璃棒及沥青一起的合计(m3准确至1g。

（3）计算与报告乳化沥青试样的蒸发残留物含量按下式计算，并以整数表示。

P b=(m3-m1)／(m2-m1)式中：P b——乳化沥青中的沥青含量(％)；m1——试样容器、玻璃棒合计质量(g)；m2——试样容器、玻璃棒及乳液的合计质量(g)；m3——试样容器、玻璃棒及残留物合计质量(g)。

同一试样至少做两次平行试验，两次试验结果的差值不大于0.4％时，取其平均值作为试验结果。

重复性试验的允许差为0.4％，复现行试验的允许差为0.8％。

（4）试验注意事项我国的直接加热蒸发法获得乳化沥青蒸发残留物的方法，优点是简便易行，对试验设备要求不高，缺点是受试验人员的主观影响偏大。

造成这一现象的主要原因是试验过程中加热强度和升温速度不一致，以及不同试验人员对乳化沥青加热中止点的判断各不相同。

直接加热获取蒸发残留物过程中，可以根据乳化沥青在加热锅中的性状大致判断试验温度：开始加热一段时间后，乳化沥青开始出现并维持沸腾状态，此时乳化沥青温度维持在100℃上下，乳化沥青表面有大量气泡逸出；随着加热的继续，乳化沥青表面的大气泡逸出的越来越少，乳化沥青开始变成稠糊状，此时乳化沥青温度大致在110～130℃之间，此时如果维持原来的加热速度，温度会迅速上升并超过163℃。

因此，这时可采用小火慢慢加热，使乳化沥青温度逐渐上升至163℃，如果加热速度过快，163℃时水分很难蒸发完全。

如果沥青表面还有气泡逸出，说明水分没有蒸发完全，应继续加热；而如果发现沥青表面冒出青烟了，说明加热时间太长，沥青可能已经老化了，应考虑重新进行试验。

3.我国筛上剩余量试验的目的、方法、步骤是什么？我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）中规定了乳化沥青筛上剩余量的试验方法（T0652-1993）。

此项试验是为了检验乳液中沥青微粒的均匀程度。

在乳化完成后，乳化颗粒可能分布均匀和稳定，或者含有乳化不完全的粗颗粒及结块。

如果乳化质量不高，含有大量的粗颗粒及结块，就会使乳液产生结皮或沉淀，这也影响到乳液中的沥青含量。

另外，在用此乳液施工时，容易造成喷洒设备的堵塞，或与骨料拌和不匀影响施工质量。

因此，此项检验是确定乳化剂或乳化机械性能好坏的重要指标，也是乳液质量的重要指标。

此项试验是待乳化完的乳液完全冷却或基本消泡后(一般在乳化后，将乳液密封存放24h)，通过1.2mm筛孔筛子，求出筛上残留物占乳液重量的百分比，以此来判定乳液的质量。

此项检验的标准是：所测乳液的筛上剩余量小于0.3 %为合格。

（1）仪具与材料○1筛孔为1.18mm的滤筛，用于乳化沥青的过筛。

○2尺寸不小于100mm的金属盘、750mL和2 000mL烧杯各1个，用于盛放乳化沥青试样。

○3感量不大于0．1g的天平，用于称取所需各材料和器具的质量。

○4蒸馏水或者含量2％油酸钠溶液，用于湿润筛子。

○5装有温度控制器的烘箱，用于将筛子和筛余沥青颗粒加热脱水。

○6玻璃棒、溶剂、干燥器等其他物品。

（2）方法与步骤将滤筛、金属盘、烧杯等用溶剂擦洗干净，再用水和水洗涤后用烘箱(105℃±5℃)烘干，分别称其质量，准确至0.1g，然后按照以下步骤进行试验。

○1在一烧杯中称取充分搅拌均匀的乳化沥青试样500g±5g(m)，准确至0.1g。

○2将筛(框)网用油酸钠溶液(阴离子乳液)或蒸馏水(阳离子乳液)润湿。

○3将滤筛支在烧杯上，再将烧杯中的乳液试样，边搅拌边徐徐注入筛内过滤。

在过滤畅通情况下，筛上乳液试样仅可保留一薄层，如发现筛孔有堵塞或过滤不畅时，可用手轻轻拍打筛框。

过滤通常在室温条件下进行，如乳液稠度大，过滤困难时可将试样在水槽上加热至50℃左右后过滤。

○4试样全部过滤后，移开盛有乳液的金属盘，并换置另一空金属盘。

○5用蒸馏水多次清洗烧杯，并将洗液过筛，再用蒸馏水冲洗滤筛，直至过滤的水完全清洁为止。

○6将滤筛置于另一已称质量和洁净的金属盘中，并置于烘箱(105℃±5℃)中烘干2～4h。

○7取出滤筛，连同金属盘一起置于干燥器中冷却至室温(一般为30min以上)后称其(m2)，准确至0.1g。

（3）计算与报告乳化沥青试样过筛后筛上残留物含量按下式计算，准确至小数点后1位。

Pr=100·(m2-m1)／m式中：Pr——筛上残留物含量(％)；m——乳化沥青试样质量(g)；m1——滤筛及金属盘质量(g)；m2——滤筛、金属盘与筛上残留物合计质量(g)。

同一试样至少做两次平行试验，两次试验结果的差值不大于0．03时，取其平均值作为试验结果。

重复性试验的允许差为0.03％，复现性试验的允许差为0.08％。

4.我国乳化沥青微粒离子电荷实验的方法、目的、步骤是什么？我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）中规定了乳化沥青微粒离子电荷试验的方法（T0653-1993）此项试验是检验乳液沥青微粒的离子电荷，以区别阳离子乳液还是阴离子乳液。

方法是在乳液中放入正负两块电极板(铜片)，通入直流电，然后观察在哪个电极板上吸附有沥青微粒，从而确定乳液是阴离子型还是阳离子型。