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    淺談高固含量改性乳化瀝青

    摘要
    改性乳化瀝青是作為高速公路瀝青路面養護材料,在常溫下具有良好的流動性,可以改善原瀝青的使用性能,自開發以來便備受關注。高固含量改性乳化瀝青是一種新型的改性乳化瀝青產品,在瀝青路面的保養和維護等方面有很好的優越性。本文主要對高固含量改性乳化瀝青的基本原理和路面應用做了簡單的介紹。
     
    **詞:SBS改性乳化瀝青;蒸發殘留物;乳化原理
     
    引言
    隨著交通量的日益增長,車輛大型化,重載超載嚴重,以及車輛普及化等,對交通路面的要求越來越高。為了提高瀝青路面的質量,隨著聚合物改性瀝青的普及應用,從上世紀60年代末開始,聚合物改性乳化瀝青也迅速的發展起來。改性乳化瀝青是指以瀝青為基料,以高分子聚合物為改性材料,在一定的設備和工藝條件下,通過乳化劑的作用,使瀝青、改性劑與水混溶而成的乳液[1]。改性乳化瀝青有兩大主要特點:①保留乳化瀝青的特性;②具有改性材料的優點[2]。
    時**今日,聚合物改性乳化瀝青稀漿封層已被認為是修復道路車轍以及其他多種路面的病害**有效、經濟的手段之一[3]。在近段時間,為了滿足更多的路面應用需求,部分客戶地對改性乳化瀝青提出了新的要求。
     
    1. 高固含量改性乳化瀝青簡介
    相比于普通乳化瀝青,改性乳化瀝青的性能更佳,更能夠滿足公路運輸交通量與汽車載重量的不斷增加。改性乳化瀝青具有許多優點,提高了高溫穩定性、感溫性、緩和料的粘結力,改善了低溫抗裂性、緩和料的耐磨耗能力,增強了粘附性,彌補了普通乳化瀝青的不足[4-5]。
    高固含量改性乳化瀝青是一種新型的路用瀝青產品,具有比普通乳化瀝青的更優良性能,并且在保證各種粘度符合技術要求的條件下,其蒸發殘留物含量高達65%以上。高固含量改性乳化瀝青以SBS改性瀝青為原料,添加乳化劑、穩定劑以及其他助劑,使產品的蒸發殘留物含量在不小于65%的情況下能夠穩定儲存。在實際生產中,生產高濃度的乳化瀝青比較難。受到乳液中顆粒體積的限制,一般乳化瀝青含量以70%為高濃度界限[6]。
     
    2. 乳化原理
    瀝青與水是不能互相混溶的液體,即使通過機械強力的剪切作用,將瀝青剪切成細小微粒均勻地分散在水中,形成瀝青乳狀液,但靜止后,瀝青微粒很快聚集并與水分離,而不能形成穩定的乳化瀝青。為了保持瀝青乳液的穩定性,在水中加入合適的乳化劑,能夠有效的降低瀝青與水兩相的界面張力,以達到熱力學上的平衡體系,并符合能量**低原則。瀝青乳化劑是表面活性劑的一種,它具有表面活性劑的基本特性,其HLB值在8~18之間[7]。瀝青乳化劑分子的結構由極性基團(親水基)和非極性基團(憎水基)兩部分構成,形成了一端明顯親水,另一端明顯親油的不對稱結構。
    在油水溶液中加入乳化劑后,乳化劑的兩個基團產生定向排列,將油水兩個界面連接起來,從而能夠防止他們之間的相互排斥作用,剪切分散后,瀝青就可以以微粒形式穩定地分散于水中。瀝青乳化劑**的結構特點與工作特性使其能有效降低表面張力,使瀝青與水相互混溶。
     
    3. 高固含量改性乳化瀝青的制備
    3.1 實驗原料與儀器
    改性瀝青(軟化點58℃,針入度68 0.1mm,延度41cm)、快裂慢凝陽離子乳化劑、鹽酸(質量分數為36%~38%)、無水氯化鈣、道維施DMV-005型實驗膠體磨、pH計、電動攪拌器
     
    3.2 實驗方案
    為了**可能接近工業生產條件,本次實驗用道維施DMV-005型實驗膠體磨來進行。將改乳原料和皂液分別倒入瀝青罐和皂液罐,分別保溫**160℃和60℃。通過調節道維施實驗膠體磨瀝青泵和皂液泵頻率的方法來控制流量。由于產品出口溫度較高,所以需要打開乳化瀝青產品出口冷凝器的進水口。實驗過程中采用皂液先行,原料后行的原則,制備出合格的高固含量改性乳化瀝青產品。
    3.3 實驗結果與分析
    實驗結果如表一所示。
     
    表1 產品常規分析結果與技術要求
    項目 結果 技術要求 普通改乳技術要求
    篩上剩余物(1.18mm)/%: 0.03; ≤0.05 0.1
    固含量% 65.5 ≥65 ≥50
    恩格拉粘度 7.4 1-10 1-10
    標準粘度/s 18 8-25 8-25
    1d儲存穩定性/% 0.52 ≤1 ≤1
    5d儲存穩定性/% 1.32 ≤5 ≤5
    彈性恢復/% 87 ≥60 ——
    溶解度(三氯乙烯)/% 98.7 ≥97.5 ≥97.5
    蒸發殘留物針入度/0.1mm 63.2 60-120 40-120
    蒸發殘留物軟化點/℃ 58.5 ≥55 ≥50
    蒸發殘留物5℃延度/cm 30.5 ≥20 ≥20
    從表1中,試樣的分析結果各項指標都符合技術要求,尤其是5d儲存穩定性好,表明生產出的產品能夠穩定的保存,而不會發生瀝青聚集后與水快速分離。產品的蒸發殘留物含量達到了65.5%,達到了高固含量改性乳化瀝青產品質量要求。
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