水泥沥青砂浆用SBS改性沥青乳液的稳定性研究

我国正在建设的铁路客运专线（高速铁路）主要采用板式无砟轨道结构，水泥沥青砂浆是该轨道结构中充填层的关键工程材料。试验研究与工程实践表明：乳化沥青的性能，特别是稳定性对充填层的施工质量和使用性能有重大影响；采用SBS改性沥青乳液可显著提高充填层的低温粘弹性与耐久性。本项目拟针对适用于水泥沥青砂浆配制的SBS改性沥青乳液，以表面物理化学、胶凝材料学和材料流变学理论为基础，应用理论分析与试验研究、宏观性能测试与微观结构分析相结合的研究方法，研究SBS改性沥青乳液在贮存、运输和其与水泥、砂拌合过程中的稳定性，通过分析SBS改性沥青乳液在上述过程中发生的界面物理化学变化，探索SBS改性沥青乳液在贮存及其与水泥、砂长时间强力搅拌时的稳定机理和稳定性影响因素，提出改善水泥沥青砂浆用乳化SBS改性沥青稳定性的技术措施与控制指标。

本项目根据乳化体系、乳化工艺和贮运环境等条件的特点，通过测试SBS改性沥青乳液的粘度、稳定性和ζ电位的变化，并结合颗粒粒径大小和分布，分析SBS改性沥青乳液在贮运过程中稳定性产生变化的机理和影响因素，从而提出改善SBS改性沥青乳液贮运稳定性的技术措施；通过测试水泥-乳化沥青、砂-乳化沥青体系的ζ电位、吸附性和稳定性等变化，分析SBS改性沥青乳液与水泥和砂之间的物理化学作用机理；通过测试碱性环境中水泥沥青砂浆的粘度、ζ电位等的变化，分析搅拌速度和时间以及碱性环境对SBS改性沥青乳液稳定性的影响。主要得到以下研究成果：.(1)主要研究SBS改性工艺、乳化体系、乳化工艺等因素对SBS改性沥青乳液稳定性的影响，试验结果表明：乳化体系中乳化剂种类和掺量、外加剂种类和掺量，乳化工艺中胶体磨的转速、pH值、温度等都对SBS改性沥青乳液稳定性有重要影响。提高SBS改性乳化沥青的储存稳定性，选择合适的乳化体系和乳化工艺是关键。.(2) 模拟SBS改性沥青乳液目前的贮运条件，主要研究贮存和运输条件等因素对SBS改性沥青乳液的性能、颗粒粒度大小与分布等的影响。研究结果表明：存放时间长、存放温度高、采用铁质容器储存以及处于运输状态都会增大乳化沥青的颗粒粒径，降低SBS改性乳化沥青的稳定性。生产出的乳化沥青成品应储存在密封的防腐蚀容器内，储存时间一般不宜超过25天，储存温度不宜超过25℃，另外，乳化沥青不宜长距离运输。.(3)根据乳化沥青使用的实际情况，主要研究SBS改性沥青乳液-水泥体系、沥青乳液-砂体系的性能，提出了沥青乳液与砂吸附性测试方法，试验结果表明：乳化沥青ζ电位受pH值影响较大，pH值由酸到碱，乳化沥青ζ电位由正变为负，出现等电点，外掺乳化剂和稳定剂都会提高乳化沥青ζ电位，乳化沥青ζ电位绝对值越大，乳化沥青-水泥体系的稳定性越好，砂与乳化沥青的粘附性也越好。.(4) SBS改性沥青乳液应用于水泥乳化沥青砂浆中，在生产过程中处于搅拌的碱性环境中，试验模拟自然和碱性条件下搅拌条件对SBS改性沥青乳液稳定性的影响。试验结果表明：SBS改性沥青乳液的稳定性随着搅拌速度和搅拌时间的增加逐渐变差，ζ电位随搅拌速度的增加先变大后变小，随搅拌时间的延长而变大，沥青乳液的塑性黏度和屈服应力随搅拌速度的增大先增大后减小。