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低摻量乳化瀝青對水泥砂漿性能影響研究

文檔作者：彭博，吳開，陳宇亮文檔來源：湖南省交通科學研究路面工程研究中心		更新日期： 2026年05月19日	點擊數：
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·98· | 工程設備與材料 | Engineering Equipment and Materials 2018 年 10 月
低摻量乳化瀝青對水泥砂漿性能影響研究
彭 博，吳 開，陳宇亮
（湖南省交通科學研究路面工程研究中心，湖南 長沙 410015）
摘 要：為掌握低摻量乳化瀝青對水泥砂漿性能的影響，在水泥砂漿中摻加含量為0.1%、0.4%、0.7% 和1% 的乳化瀝青，
分析不同含量的乳化瀝青摻量對水泥砂漿初凝時間與終凝時間、抗折強度與抗壓強度的影響。研究結果表明，乳化瀝青
會在一定程度上延緩水泥的水化和硬化過程，降低水泥砂漿的力學性能，隨著乳化瀝青摻量的增加，抗折抗壓程度遞減，
柔性增加，抗裂能力增強。
關鍵詞：道路工程；乳化瀝青；水泥砂漿；凝結時間；強度特性
中圖分類號：U414 文獻標志碼：A 文章編號：2096-2789（2018）10-0098-03
作者簡介：彭博（1988-），男，本科，助理工程師，研究方
向：水泥穩定材料再生。
自1988 年滬嘉高速公路通車實現中國大陸高速公路
零的突破之后，中國高速公路建設一路突飛猛進。從起
步到高速公路通車1 萬公里，我們用了12 年的時間；從
1 萬公里到突破2 萬公里，只用了4 年時間；從2 萬公里
到3 萬公里只用了兩年時間，可以說僅僅17 年，中國高
速公路的發展創造了世界矚目的速度，這是經濟和社會發
展的現實需要，也是交通實現跨越式發展的重要標志。為
適應高等級公路重交通、重載對道路的需要，高等級公路
的里程不斷提高。采用瀝青混凝土為面層、無機結合穩定
粒料類（土）為基層的“半剛性路面”被大量應用于現今
的高等級公路路面。然而，隨著這種結構的大量使用，發
現其存在著嚴重的裂縫問題，并成為該結構形式的主要問
題。而裂縫中相當數量為半剛性基層先裂，從而導致瀝青
面層開裂的反射裂縫。裂縫的大量產生，使道路表面雨水
不可避免的進入結構層和路基，在一定程度上削弱了結構
強度，同時裂縫在車輛荷載的沖擊作用下形成動水效應，
使之出現唧漿和坑槽等病害。因此，有必要從分析裂縫產
生的機理出發，分析提出良好的防治措施[1]。目前國內解
決半剛性基層開裂的主要方法：第一，從原材料方面控制，
做好原材料的選取，優化材料組成設計；第二，從施工工
藝上控制，其中包括混合料級配、含水率、養護條件、鋪
設碎石層等；第三，通過在水泥穩定材料中加入適合的外
摻劑，從而減低混合料的干縮、溫縮的同時提高其抗彎拉
強度。研究表明，在水泥穩定材料中添加乳化瀝青能使水
泥穩定材料剛柔相濟，通過在水泥穩定材料中添加乳化瀝
青減少其剛度和彈性模量，是減小半剛性基層裂縫的有效
途徑之一[2]。水泥乳化瀝青砂漿的性能對水泥乳化瀝青混
合料的性能有重要影響，為了反映乳化瀝青對水泥砂漿的
影響，在水泥砂漿中摻加含量為0.1%、0.4%、0.7% 和1%
的乳化瀝青，分析不同含量的乳化瀝青摻量對水泥砂漿初
凝時間與終凝時間、抗折強度與抗壓強度的影響。
1 原材料性能
（1）乳化瀝青性能。乳化瀝青：試驗室自制。乳
化劑：蘇博特冷再生乳化劑。乳化瀝青性能如表1 所示。
表1 乳化瀝青性能
破乳
速度
粒子
電荷
恩格拉
粘度E25
固含量
（%）
溶解度
（%）
25℃針入
度（mm）
15℃延
度（cm）
1.18mm 篩上
殘留量（%）
慢裂非離子6.8 64 99.6 61.1 77 0.02
表2 普通硅酸鹽水泥性能
（2）水泥性能。水泥廠家：海螺牌普通硅酸鹽水
泥P·O42.5。水泥性能如表2 所示。
標準稠度
用水量（%）
初凝時
間（min）
終凝時
間（min）
抗折強度
3 天(MPa)
抗折強度
28天(MPa)
抗壓強度
3 天(MPa)
抗壓強度
28 天(MPa)
28.4 240 383 18.6 8.4 34.4 48.4
水泥初凝時間240min， 終凝時間383min， 滿足
JTG/TF20-2015《公路路面基層施工技術細則》[3] 第
3.2.2“所用水泥初凝時間應大于3h, 終凝時間應大于6h
且小于10h”要求。
2 試驗方案
試驗主要用乳化瀝青砂漿模擬乳化瀝青在水泥穩定
碎石混合料中的情況。試驗中基準水泥砂漿配合比為水
泥：標準砂：水=1:3:0.5。試驗中的乳化瀝青為外摻，
乳化瀝青中除去瀝青固含量的部分替代水分。試驗中乳
化瀝青中的瀝青摻量分別為水泥砂漿中水泥用量的0%、
1%、4%、7%、10% 五種。
（1）初凝時間和終凝時間。按照以上五種摻量的
乳化瀝青砂漿測定其乳化瀝青對水泥砂漿的凝結時間影
響；（2）抗折強度和抗壓強度。按照以上五種摻量的
乳化瀝青砂漿各成型三組試件，檢測不同摻量的乳化瀝
青砂漿在3 天、7 天、14 天齡期下的抗折和抗壓強度。
水泥試驗方法按照水泥標準稠度用水量、凝結時間、安
定性檢驗方法T0505-2005 進行。拌合物的標準稠度用
水量以及凝結時間的試驗，按照水泥膠砂強度檢驗方法
（ISO 法）T0506-2005 成型試件；乳化瀝青砂漿室內試
驗按照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》（JTG
E30-2005）進行。
3 試驗結果分析
（1）乳化瀝青用量對水泥砂漿凝結時間的影響。
乳化瀝青摻量為0%、1%、4%、7%、10% 分別對應的
水泥拌合物凝結時間如表3、圖1 所示。
由表3 和圖1 可知，隨著乳化瀝青砂漿中乳化瀝青
摻量的提高，初凝、終凝時間會隨之增長，其中初凝時
間增長明顯，終凝時間相對平緩。且隨著乳化瀝青摻量
的提高，其初、終凝時間之間的時間差縮短。實際試驗
過程中，0%、1%、4% 摻量的乳化瀝青砂漿在養護24h
后均可完整脫模，而7%、10% 摻量的乳化瀝青砂漿則
呈現圖2、圖3 的狀況，這說明乳化瀝青的加入使水泥
2018 年 10 月 Engineering Equipment and Materials | 工程設備與材料 | ·99·
表3 含乳化瀝青水泥拌合物凝結時間結果
乳化瀝青摻量
（%）
標準稠度用水
量（%）
初凝時間
（min）
終凝時間
（min）
初、終凝時間
差值（min）
0 28.4 240 383 143
1 28.6 250 390 140
4 28.8 290 400 110
7 29.2 330 410 80
10 29.4 390 430 40
水化及硬化過程均變得緩慢，不利于水泥早期強度發展。
（2）乳化瀝青用量對水泥砂漿抗折、抗壓強度的
影響。五組乳化瀝青摻配量分別為0%、1%、4%、7%、
10% 的乳化瀝青砂漿在養生3d、7d、14d 后的水泥砂漿
抗折強度和抗壓強度如表4、圖4、圖5 所示。
圖1 含乳化瀝青水泥拌合物凝結時間比對圖
圖2 7% 摻量的膠砂試件24h 脫模狀況
圖3 10% 摻量的膠砂試件24h 脫模狀況
表4 乳化瀝青砂漿抗折、抗壓結果
圖4 乳化瀝青砂漿抗折強度比對圖
圖5 乳化瀝青砂漿抗壓強度比對圖
從表4、圖4、圖5 可知，隨著乳化瀝青在乳化瀝
青砂漿的中摻量的增加，乳化瀝青砂漿的抗折抗壓強度
呈現遞減。當摻量在1% 時既能滿足力學性能，相比基
準水泥砂漿柔性增加，因此在本試驗中1% 摻量為最佳。
壓折比是反映材料柔韌性的物理量，壓折比越大脆性越
大，壓折比越低柔性越好，表明材料具有良好的抗裂能
力。從表5 可以看出隨著乳化瀝青摻量的增加，乳化瀝
青砂漿的壓折比逐漸降低，說明乳化瀝青砂漿的脆性降
低，柔性增大，抗裂性增強。
表5 乳化瀝青砂漿壓折比試驗結果
乳化瀝青摻量
(%)
齡期（d）
3 7 14 28
0 4.4 4.2 5.1 5.8
1 3.7 4.2 4.3 5.4
4 2.7 2.5 2.9 3.6
7 2.4 2.4 2.6 2.9
10 2.1 2.2 2.4 2.7
（2）養生時間對乳化瀝青水泥砂漿性能的影響。如
表6 所示，隨著乳化瀝青在乳化瀝青砂漿的中摻量的增加，
質量減輕也就是空隙率增加。如圖6 ～圖10 可知，乳化
瀝青的砂漿的孔洞會隨著乳化瀝青摻量的增加而增加，
乳化瀝青砂漿相比常規砂漿流動性更好，如用于工程上
可參考CA 砂漿[4] 摻入少量除泡劑減少孔洞，使之在保
證強度和結構形式下充分利用乳化瀝青砂漿的流動性。
乳化瀝青摻量
(%)
抗折強度（MPa） 抗壓強度（MPa）
3d 7d 14d 28d 3d 7d 14d 28d
0 4.2 5.7 6.7 8.4 18.6 24.1 34.4 48.7
1 3.9 5.0 6.7 8.1 14.8 21.1 29.1 43.7
4 2.2 3.0 3.7 7.0 6.0 7.6 10.8 25.2
7 2.0 2.7 3.0 6.2 4.8 6.6 7.9 17.9
10 1.7 2.3 2.8 5.9 3.6 5.1 6.7 15.9
·100· | 工程設備與材料 | Engineering Equipment and Materials 2018 年 10 月
4 結束語
通過本文研究，可以得出以下結論：在水泥砂漿中
加入乳化瀝青，在一定程度上延緩了水泥的水化和硬化
進程，不利于水泥強度的早前發展；隨著乳化瀝青摻量
的增加，乳化瀝青砂漿的脆性降低，柔性增加，說明乳
化瀝青砂漿在一定程度上能夠改善半剛性基層裂縫的問
題；乳化瀝青的摻量越大力學性能越低，因此在能保證
力學性能又能保證水泥乳化瀝青砂漿具有一定抗裂性的
情況下，具有一個最佳摻量1%( 本試驗)。
參考文獻：
[1] 彭明娟. 氯丁橡膠摻量對改性乳化瀝青水泥砂漿性能的影
響研究[J]. 西部交通科技,2017(8):11-14.
[2] 賈克聰. 乳化瀝青對水泥穩定碎石強度特性及力學性能的
影響[J]. 公路工程,2015,40(3):213-217+229.
[3]JTG/T F20-2015. 公路路面基層施工技術細則[S]. 北京:
人民交通出版社,2015.
[4] 梁冰瑞.CA 砂漿用復合乳化瀝青的制備及性能研究[D]. 重
慶大學,2010.
表6 乳化瀝青砂漿試件質量比對表
圖6 P·O42.5 純水泥膠砂試件
圖7 1% 乳化瀝青摻量膠砂試件
圖8 4% 乳化瀝青摻量膠砂試件
圖9 7% 乳化瀝青摻量膠砂試件
圖10 10% 乳化瀝青摻量膠砂試件
乳化瀝青摻量（%） 0 1 4 7 10
質量（g）
614.7 596.9 530.9 480.3 427.9
597.2 600.9 548.6 493.7 431.4
596.6 606.4 544.1 487.6 421.5
均值（g） 602.8 601.4 541.2 487.2 426.9

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