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礦料巖性關(guān)系到瀝青與礦料的粘附性進而影響瀝青混合料的路用性能，目前，針對礦料巖性是根據(jù)組成礦料的礦物成分中SiO2的含量來判定，SiO2含量大于65%即認(rèn)為礦料呈酸性，SiO2含量小于52%即認(rèn)為礦料呈堿性，而介于52%和65%之間時，認(rèn)為礦料呈中性，由于要準(zhǔn)確測定礦料中SiO2的含量比較困難，導(dǎo)致依據(jù)SiO2含量來判定礦料的巖性實際當(dāng)中難以操作。本文對礦料巖性方法進行了探討，嘗試了采用PH值法、堿值法和表面Zata電勢法來評價礦料的巖性，并采用上述方法對石灰?guī)r、花崗巖、石英巖和玄武巖四種典型礦料的巖性進行了試驗研究，試驗結(jié)果表明，采用PH值法對礦料巖性進行判別其區(qū)分度不好，但堿值法和表面Zata電勢法對礦料的巖性有較好的判別能力。

1 礦料巖性的PH值表征方法

1.1 PH值定義

pH值，亦稱氫離子濃度指數(shù)、酸堿值，是溶液中氫離子活度的一種標(biāo)度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下(25℃、298K左右)，當(dāng)pH＜7的時候，溶液呈酸性，當(dāng)pH＞7的時候，溶液呈堿性，當(dāng)pH=7的時候，溶液為中性。

1.2 實驗方法

(1)儀器:雷磁pHSJ-3F型精密pH計。

(2)測定方法:pH值是表征溶液酸堿程度的指標(biāo)，固體和液體的pH值一般不能直接測量。為了考察幾種礦料的pH值，先將過量的礦料加入到蒸餾水中，在隨后放入130℃油浴鍋中回流煮沸30分鐘，冷卻后放置24小時，測量上層清液的pH值。

1.3 結(jié)果與討論

本文使用上述方法測定了四種礦料的pH值，如表1所示。

表1 四種礦料的pH值

如表1所示，四種礦料pH值由大到小順序為花崗巖、玄武巖、石灰?guī)r、石英巖，而通常情況下石灰?guī)r是堿性石料，其他幾種是酸性礦料，試驗結(jié)果與實際情況不符。此外，從試驗數(shù)據(jù)來看，不同礦料水溶液的PH值相差無幾，表明采用礦料水溶液的PH值來判定礦料的巖性區(qū)分度不是太好。

2 礦料堿值的測定

2.1 堿值的定義

礦料的巖性通常是按礦料化學(xué)成分中SiO2含量的多少來區(qū)分的，SiO2含量大于65%的礦料為酸性礦料，SiO2含量小于52%的礦料為堿性礦料，SiO2含量在52%～65%的礦料為中性礦料。各種礦料中SiO2的含量雖有一定的范圍，但要較準(zhǔn)確地確定礦料的巖性，必須對礦料的化學(xué)組成進行分析。而礦料成分分析比較麻煩，需要時間長。本文提出了用相對比較的方法來確定礦料的巖性強弱，即用分析純的碳酸鈣作為標(biāo)準(zhǔn)，其它礦料的巖性強弱都與碳酸鈣比較，這樣就可得到各種礦料的巖性相對強弱。該方法的理論依據(jù)是酸堿質(zhì)子理論:“凡能與質(zhì)子(H+)結(jié)合的物質(zhì)都是堿。”測定方法是采用一定濃度的酸對一定粒徑的礦料進行侵蝕，然后測定溶液中消耗掉的H+離子濃度進行比較，并定義二者的比值為該礦料的“堿值”。

各種礦料接受質(zhì)子的能力不同，消耗掉的氫離子濃度也不相同，故堿值的大小不一樣，因此，可以根據(jù)礦料的堿值大小，確定其巖性的相對強弱。

2.2 結(jié)果與討論

我們用上述方法測定了四種礦料的堿值，其結(jié)果見表2。

表2 四種礦料的堿值

由試驗結(jié)果可知，四種礦料的堿值由大到小的順序為:石灰?guī)r、玄武巖、花崗巖、石英巖。這與前述礦料的巖性通常按礦料中SiO2的百分含量分類是吻合的。如典型的石灰?guī)r中SiO2的含量為1.01%，屬堿性礦料，堿值大;花崗巖中SiO2含量為69.62%，屬酸性礦料，其堿值小。試驗結(jié)果與事實吻合。

用該方法測定的雖是“堿值”，但對堿性礦料或酸性礦料都適用。因為“堿值”是選擇純的碳酸鈣作標(biāo)準(zhǔn)而得到的相對數(shù)值，所以不論什么礦料都可以與標(biāo)準(zhǔn)物進行比較而得到“堿值”。

3 礦料表面Zeta電勢的測定

3.1 Zeta電勢的定義

Zeta電位所代表的就是剪切面的電位，很多情況下它是用來衡量膠體分散系穩(wěn)定性的一個重要指標(biāo)，它還有其它的名稱也可以稱為電動電位或者電動電勢。

正反離子相吸性就是它的原理所在。原理其實很簡單，即分散的細(xì)小粒子表面帶有電荷，如果在它旁邊有反號離子那么它就會吸引反號離子。兩相界面所包含的反號離子會呈擴散狀態(tài)分布從而形成一種特殊的電層，既擴散雙電層。雙電層可以分類成2部分，說的具體一點就是Stern層以及擴散層。在這里有一個概念剪切面，指的就是穩(wěn)定層和擴散層相互之前發(fā)生了相對位移的滑動面面，當(dāng)然有一個前提條件就是分散例子處于外電廠作用下。Zeta電位或電動電位指的就是遠(yuǎn)離剪切面的流體的某點相對于剪切面的電位。Zeta電位可以直接測得依據(jù)的是電動現(xiàn)象。

Zeta電位的數(shù)值與膠態(tài)分散的穩(wěn)定性有著十分重要的聯(lián)系，這也是Zeta電位的重要意義。Zeta電位是對顆粒之間相互排斥或吸引力的強度的度量。分散粒子的半徑越小，Zeta電位(正或負(fù))越高，從而體系越來越穩(wěn)定，理解的簡單些就是溶解或分散可以用來抵抗聚集。從相反的方面來說，Zeta電位(正或負(fù))越低，越傾向于凝結(jié)或凝聚，即吸引力超過了排斥力，分散被破壞而發(fā)生凝結(jié)或凝聚。

圖1 雙電層模型圖

公路所使用的用礦物材料，屬與混合物，而這種混合物是由很多種單質(zhì)化合物組成的，混合物的礦物材料的配比決定了她的材料性質(zhì)。當(dāng)?shù)V物材料被粉碎成細(xì)小的顆粒作為分散相分散于介質(zhì)水中，從而在每一個顆粒的附件都會形成雙電層。多余的反離子的凈電荷被包含在擴散層內(nèi)，在電場的作用下這些離子發(fā)生了位移。因為所包含的離子是水合離子，所以當(dāng)離子本身運動的時候會帶動水一起發(fā)生位移，礦物材料表面普遍帶有電荷的性質(zhì)決定了水的運動方向，簡單點闡述礦物材料表面普遍帶有電荷的性質(zhì)不同，其導(dǎo)致的水的運動的方向也不同。由此可見礦物材料表面所帶有的電荷的性質(zhì)可以根據(jù)液體的運動方向來判斷。電荷密度越大，Zeta電位也就越大。礦物材料表面占主導(dǎo)地位的電荷密度在雙電層厚度確定的條件下決定了電勢的大小。這個電勢就是被我們測試出來的電勢，這個電勢就是礦料與水兩相發(fā)生相對運動的邊界處與液體內(nèi)部的電位差。

3.2 實驗方法

使用OPTION菜單中的SETTING，進行電壓等的設(shè)定，并輸入樣品的pH值，按啟動，圖象上顆粒會隨電極的切換左右移動，使用快捷鍵調(diào)節(jié)所需畫面和畫質(zhì)，稍后按存盤，程序截取圖象供分析計算用。選取清晰顆粒進行zeta電勢的計算，同時判斷顆粒的帶電狀態(tài)。

3.3 結(jié)果與討論

按照上述方法測定了4種礦料的Zeta電勢，如表3所示。

表3 四種礦料的Zeta電勢

從試驗結(jié)果來看，四種礦料中石灰?guī)r和玄武巖帶正電荷，而花崗巖和石英巖帶有負(fù)電荷。以Zeta電勢來看，石灰?guī)r和玄武巖應(yīng)當(dāng)屬于堿性礦料，花崗巖和石英巖屬于酸性礦料。試驗結(jié)果與事實吻合。

4 結(jié)論

通過“堿值法”和“表面Zata電勢法”進行礦料巖性實驗得出以下結(jié)論:

(1)“堿值法”和“表面Zata電勢法”可以有效評價礦料酸堿性，并且該實驗方法具有極好的可靠性以及區(qū)分度?？梢赃M行進一步相關(guān)巖性檢驗推廣應(yīng)用。

(2)試驗結(jié)果表明:礦料浸水溶液酸堿性與礦料巖性無明顯相關(guān)性。因此，通過測定礦料溶液PH值并以此來判斷礦料巖性精確度離散型較大，不具有可靠性。

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［2］POIRIER，J.E.，BOURREL，M.，CASTILLO，P.，et al.AspHalt emulsions:Experimental study of cationic surfactant adsorption at the aspHalt water interface［J］Programme of Colloid Polymer Science ，1989，79，p.106.

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