水泥乳化瀝青復合膠漿作為結(jié)合料在水泥乳化瀝青混合料中起粘結(jié)作用，并將集料粘結(jié)成為一個整體，結(jié)合料的性能也在很大程度上決定了瀝青路面的服務性能[1]。其中水泥乳化瀝青復合膠漿的粘度是與水泥乳化瀝青混合料力學行為聯(lián)系*密切的一種性質(zhì)。因此，研究水泥-乳化瀝青復合膠漿的粘度對進一步研究水泥乳化瀝青膠漿混合料的路用性能具有重要意義。
為了準確的分析水泥用量、拌和時間及溫度對水泥乳化瀝青復合膠漿粘度的影響，本文研究了在不同的水泥用量、不同的拌和時間及不同溫度的條件下，水泥乳化瀝青膠漿的粘度變化規(guī)律。
1原材料與試驗方案
1.1原材料及配合比
本文所用乳化瀝青為自制慢裂型陽離子乳化瀝青，其性能指標如表1所示：
表1乳化瀝青性能指標
水泥采用42.5的普通硅酸鹽水泥，其性能指標如表2所示；
表2水泥性能指標
種類 比表面積／(m2/kg) 初凝時間／min 終凝時間／min 抗壓強度／MPa 抗折強度／MPa
3d 28d 3d 28d
P·O42.5 3510 118 360 18.6 45.7 4.2 7.5
礦粉為石灰?guī)r礦粉，比表面積為3300 m2/kg。膠漿采用固定粉膠比1：1，每組樣品總質(zhì)量為60g，即乳化瀝青量為30g，水泥與礦粉質(zhì)量之和為30g。試驗具體配比方案如表3所示：
表3 水泥乳化瀝青膠漿試樣配比
1.2 試驗原理
本試驗采用Brookfield
粘度計，屬于旋轉(zhuǎn)式
粘度計。由電機經(jīng)變速帶動轉(zhuǎn)子作恒速旋轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)子在某種液體中旋轉(zhuǎn)時，液體會產(chǎn)生作用在轉(zhuǎn)子上的粘性力矩。液體的粘度越大，該粘性力矩也越大；反之，液體的粘度越小，則粘性力矩也越小。由傳感器檢測作用在轉(zhuǎn)子上的粘性力矩，經(jīng)計算機處理后可得出被測液體的粘度。
1.3 試驗方法
本次試驗采用SD-0625型瀝青布氏旋轉(zhuǎn)粘度計對水泥乳化瀝青復合膠漿的粘度進行測定。本儀器屬于數(shù)字式的粘度計，可以直接設(shè)定轉(zhuǎn)子號及轉(zhuǎn)速，并且采用微電腦技術(shù)對檢測到的數(shù)據(jù)進行數(shù)字處理，觀察3-digit LED的顯示便可直接讀出設(shè)定的轉(zhuǎn)子號、轉(zhuǎn)速、被測液體的粘度值及其滿量程百分比值等內(nèi)容。本儀器有四種轉(zhuǎn)子（21、27、28、29號），和四種轉(zhuǎn)速（5、10、20、50r/min），由此組成的各種組合，可以測量出測定范圍內(nèi)的各種液體的粘度值。粘度實驗主要參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTJ 052-2000)T 0625進行。
2 粘度特征研究
粘度是指流體內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)之間的引力形成內(nèi)摩擦，在外部表現(xiàn)為抵抗流體流動的能力。 因此，它間接地反映了流體分子結(jié)構(gòu)和分布狀態(tài)。 瀝青結(jié)合料的粘度與瀝青混合料的施工溫度及施工和易性能密切相關(guān)[2]。 在高于瀝青軟化點的溫度范圍內(nèi)，瀝青結(jié)合料主要體現(xiàn)了粘性流動的特性， 其中*為理想的流動形態(tài)是牛頓層流流體， 如圖1所示：面積為A，相對距離為dx的兩個液體平面以速度差dv相對移動時， 它們之間將產(chǎn)生抵抗內(nèi)部流動的趨勢和阻力，即剪應力。
圖1牛頓流體的層流模型圖
2.1 膠漿粘度隨水泥含量變化趨勢研究
圖3為室溫下水泥乳化瀝青膠漿粘度隨水泥用量變化的規(guī)律曲線。對比膠漿拌和1h和6h的變化曲線，可以看出隨著拌和時間的延長，膠漿粘度總體呈增加趨勢。且拌和6h的粘度曲線的增長不如1h時粘度曲線增長平緩。說明隨著時間延長，膠凝材料粘度的增大隨水泥含量增加的趨勢越發(fā)明顯。
同時，拌和時間1h曲線，隨著水泥含量不斷增加，直到水泥替代礦粉比例增加到50%前，膠漿的粘度曲線是上升的，但水泥替代礦粉比例超過50%的時候，粘度略有降低，之后粘度曲線開始繼續(xù)上升。
a) 20℃時膠漿粘度隨水泥含量變化曲線
b) 40℃時膠漿粘度隨水泥含量變化曲線
c) 60℃時膠漿粘度隨水泥含量變化曲線
圖3 水泥含量對水泥乳化瀝青膠漿粘度影響曲線
這是因為水泥水化消耗部分水分，分散介質(zhì)體積分數(shù)減小，生成的水化產(chǎn)物，水泥水化產(chǎn)物會增加顆粒間的摩擦力，所以隨著水泥含量的增加膠漿粘度曲線總體上呈上升趨勢[3]。但是，部分水泥水化之后，產(chǎn)生水化熱足夠促使部分乳化瀝青破乳，成為瀝青薄膜，隨機的粘附在未水化的水泥及水化產(chǎn)物上，隔斷了水泥與水的“接觸”，水化反應減慢，所以粘度明顯降低。
2.2膠漿粘度隨溫度變化趨勢研究
一般情況下，瀝青粘度隨溫度變化而變化，近似的服從Arrhenius函數(shù)關(guān)系：
η=Ae-B/T（1）
式中： T——絕對溫度
A、B——材料常數(shù)
由式1可知，在不參加水泥的情況下，乳化瀝青的粘度是隨著溫度的升高而降低的。當摻加水泥之后，從圖4中可以看出，溫度的升高會促進水泥水化，生成水化產(chǎn)物，所以粘度會略有增高 [4]。圖5膠漿拌和6h的粘度曲線變化比1h時更規(guī)律，特別是水泥含量為10%~40%的膠漿，說明隨著時間的延緩，水泥含量小的膠漿中水泥水化已經(jīng)基本完成，所以溫度的升高隨水泥水化的影響已經(jīng)變小，變化趨于穩(wěn)定。而水泥含量在50%~60%的膠漿，由于水泥含量較多，依然存在未水化的水泥，溫度的升高為部分未水化的水泥提供水化條件，所以粘度仍然受溫度影響。
圖41h時溫度對水泥乳化瀝青 圖56h時溫度對水泥乳化瀝
膠漿粘度影響曲線 青膠漿粘度影響曲線
2.3膠漿粘度隨時間變化趨勢研究
水泥乳化瀝青膠漿分別在1h、6h、12h時的粘度測定結(jié)果見下表4。水泥乳化瀝青膠漿粘度隨著時間的延長而增加，且水泥含量越多膠漿粘度增長越多。因為隨著時間的延長，水泥水化反應及瀝青破乳的不斷進行，越多的水分參與水泥水化反應，微觀絮凝結(jié)構(gòu)增多，膠漿粘度不斷增加，同時乳化瀝青破乳，恢復瀝青本質(zhì)，漿體逐漸喪失流動性[5]。
表4膠漿試樣1h、6h、12h時的粘度（單位：pa·s）
注：**表示試樣已凝固無法進行粘度測量。
3 結(jié)論
水泥替代礦粉比例增加到50%前，膠漿的粘度曲線是上升的，但水泥替代礦粉比例超過50%的時候，粘度略有降低，之后粘度曲線開始繼續(xù)上升。
隨著時間的延長，水泥含量小的膠漿中水泥水化已經(jīng)基本完成，各試樣粘度在拌和6h時粘度的變化趨勢較拌和1h時變化平穩(wěn)，特別是水泥比例為10%~40%的膠漿。水泥比例為50%~60%的膠漿試樣存在部分未水化的水泥，粘度仍然受溫度影響。
