改性方式对乳化沥青性能的影响
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0引言木质素是木质纤维素生物质的典型生物聚合物,在造纸和生物燃料工业领域大量产生[1]。
木质素约占草本植物生物质重量的30%,在自然界中来源广泛。
木质素主要由苯环中的碳氢化合物组成,其中木质素化学结构由大量的芳香环与烷基链连接而成[2],它是一种高度支化和无定形的生物大分子,平均分子量在1000~20000g/mol。
作为石油提炼的副产品,沥青已被广泛地应用于沥青路面铺筑,以黏合松散的骨料、提高路面的服役性能。
沥青的性能在很大程度上决定了路面的性能,而不同种类的改性剂的应用对沥青性能的改善作用是不同的[3]。
通常,沥青改性剂可以降低沥青结合料的温度敏感性,使其在高温条件下更硬,在低温条件下更软,从而提高路面的高温和低温性能及其使用寿命[4]。
虽然大量的研究已经证明利用木质素作为沥青改性剂的可行性,但是对杨木屑木质素(KL)和玉米秸秆木质素(CL)作为沥青改性剂的研究相对较少[5];并且,杨木屑木质素(2500万吨/年)和玉米秸秆木质素(2.5亿吨/年)都是丰富的废料来源,均来自造纸业和农业生产[6]。
因此,本研究通过一系列实验测试,对木质素改性沥青结合料的力学性能进行全面研究。
1试验材料及方法1.1原材料和样品的制备1.1.1原材料本研究使用70#沥青作为基质沥青,70#沥青由广东广州新粤交通科技有限公司提供。
选用2种不同的木质素粉末(尺寸小于100目)作为研究对象,通过湿法制备改性基质沥青结合料,木质素粉末粒径均低于0.15mm,其特性指标见表1。
杨木屑木质素(KL)粉末来自棕色牛皮纸,玉米秸秆木质素(CL)粉末从玉米秸秆残留物中提取[7]。
木质素改性剂对道路沥青结合料的影响黄全富(广西路建工程集团有限公司,广西南宁530001)摘要:木质素约占草本植物生物质重量的30%,在沥青路面中加入木质素可以提高路面的力学性能。
文章选择从杨木屑和玉米秸秆中提取的木质素制备木质素改性沥青结合料,通过室内试验,研究木质素改性沥青结合料的力学性能。
改性乳化沥青纤维同步碎石封层技术探讨
随着我国经济的不断增长,公路运输承担了越来越重要的责任,所以公路质量的好坏直接关系到服务水平。
目前,我国大多数公路进入了养护维修阶段,如果公路得不到及时的养护和维修,将会直接影响到行车的安全。
因此在出现早期病害的路段采用合适的预防性养护措施,能够起到良好的效果。
现有的公路预防性养护措施主要有稀浆封层、微表处、同步碎石封层和表面处治等,其中改性乳化沥青纤维同步碎石封层技术具有良好的抗滑性能和防水性能以及较高的实用价值,有效地延长了道路的使用寿命。
纤维碎石封层在施工过程中,将纤维通过专门的工艺进行切割,保证纤维在沥青混合料中能够均匀分布,与沥青混合料相互衔接在一起,形成网络结构,这一层网络结构具有较高的弹性和强度,能够有效分散路面的受力。
改性乳化沥青纤维同步碎石封层的优势
吸收应力
改性乳化沥青纤维同步碎石封层具有鲜明的网络结构,同时纤维材料自身的抗拉度和弹性都比较强,能够在很大程度上提高普通的改性沥青同步碎石封层的强度,提供更好的抗拉和抗剪应力。
这一优势主要体现在公路的大修、重铺工程中,将改性乳化沥青纤维同步碎石封层铺设到新旧两层路面中间,利用纤维同步碎石封层自身的网状结构优势,分散路面所受应力,并均匀地向外分散,减少路面在行车荷载作用下产生的局部应力集中现象,减缓了反射裂缝的发生和发展,减少下层所受到。
TLA、TLA改性沥青、SBS改性沥青、重交沥青技术性能比较TLA非常坚硬(针入度1-4,软化点93-99℃),结构稳定(最高至500℃)。
从而使湖沥青有独特的特点和使用性能。
科研工作者们曾尝试通过在石油中混入极细小的填充物,以制作“合成湖沥青”,但最终失败了。
TLA的物理性能精制湖沥青精制湖沥青中的地沥青的性质被英国征服。
1962年独立,并成为英联邦成员国。
特立尼达湖沥青是世界上最大的可作为商业用途的天然沥青矿。
据说该矿最早是在1595年三月由沃尔特•罗利爵士(SirWalterRaleigh)发现的。
1617年他再次考察该湖时,在日记中首次记录了对该湖的描述。
他不叫其为“湖”而称其为“平原”。
他加以解释说。
整个地区遍地都是沥青,四处横溢,流向大海。
TLA沥青湖深90米,周长36公顷(360,000平方米)。
贮量约有1千万至1千5百万吨。
湖中心不断喷出天然气和沥青浆,湖中的沥青呈半固体、乳化状,但湖的表面又很硬,该湖的成因至今未完全揭露,比较科学的推测是:该沥青湖底部为一火山口,常年保持一定的高温,火山口附近蕴藏着丰富的石油资源,在以几千万年计的长时间内,在地壳压力与温度的作用下形成的。
由于该沥青是在低温下完全充分氧化而形成的,且作用时间长、分子量大、聚合度高、不含油及蜡成分,因而它具有软化点高、热稳定性好、抗氧化能力强、耐油、耐酸碱性能等及其宝贵的特性。
该湖被认定为世界奇观之一。
人们最初尝试使用特立尼达湖沥青时只是在海岸边或海岸附近捞出大量沥青。
罗利本人就是使用过这种沥青修补其船只的裂缝,他发现修补的效果极佳。
人们反复尝试利用这种沥青的独一无二的特点,亦曾尝试应用于其它方面的用途。
然而,直到1888年由美英商人成立千里达沥青公司(TrinidadAsphaltCompany),这种简单的利用才真正发展到商业性的水平,从那时起,这种沥青成为修筑路面的首选材料,使用量急剧上升。
1870年德士美公司(E.J.DeSmedt)使用特立尼达湖沥青在美国新泽西州的纽华市铺设了第一条沥青道路。
2019年度中国公路学会科学技术奖提名公示养护型沥青乳化剂的研制及应用研究公示信息1 项目名称:养护型沥青乳化剂的研制及应用研究2 项目简介本项目从目前养护需求出发,针对性的研发出养护型系列乳化剂,制备出满足超薄罩面、微表处和厂拌冷再生等养护工程用乳化沥青,并结合室内试验与工厂小试,建成了生产线。
结合试验路实施和路用性能的检测,确定系列养护型乳化剂及其乳化沥青的使用指南,并编写技术指南和陕西省地方标准。
主要科技内容如下:(1)研发出三个养护型沥青乳化剂产品。
(2)提出了室内模拟夏季高温施工条件的微表处混合料拌和方法。
改进了乳化沥青厂拌冷再生混合料配合比设计方法,鉴于试件成型后的养生条件不同会直接影响乳化沥青冷再生混合料最终的强度。
推荐采用常温下养生23h,用塑料袋将试件密封起来,15℃水浴养生1h的方式养生干湿劈裂强度的试件。
(3)编制了技术指南《陕西省微表处路面施工技术指南》和陕西省地方标准《公路沥青路面乳化沥青厂拌冷再生技术规范》(DB 61/T 1144-2018)及《沥青路面微表处设计与施工技术规范》(DB 61/T 1154-2018)。
(4)授权专利10项(其中发明专利1项),发表论文11篇。
(5)养护型沥青乳化剂材料和技术的应用及推广。
经合室内试验与工厂试验,建设了集试验、研发、生产、检测于一体的生产基地,项目累计投资超过100万元。
该成果在全国多个省市,30多个工程项目,20多家企业推广应用。
该成果在各类培训及交流会议上累计培训工程技术人员800人次以上。
该成果经济、社会效益显著。
对我省自主研发、生产养护型沥青乳化剂有巨大的促进作用,研制的BE-Q型乳化剂填补了可生产超薄磨耗层粘层用改性乳化沥青的乳化剂国产化的空白。
主要创新如下:(1)研制的BE-Q型乳化剂可以生产超薄磨耗层粘层用改性乳化沥青,填补了这类乳化剂国产化的空白。
BE-SS乳化剂可用于生产冷再生用乳化沥青,较国内其他产品,具有生产无需调酸、破乳慢等特点。
乳化沥青科技名词定义中文名称:乳化沥青英文名称:emulsified asphalt定义:将熔化的沥青微粒(1—6μm)分散在乳化剂的水介质中而成的乳状液,毋需加热,就可拌成沥青胶、沥青砂浆、沥青混凝土等。
所属学科:水利科技(一级学科);工程力学、工程结构、建筑材料(二级学科);建筑材料(水利)(三级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布沥青微粒均匀分散在含有乳化剂的水溶液中所得到的稳定的乳液。
乳化沥青是将通常高温使用的道路沥青,经过机械搅拌和化学稳定的方法(乳化),扩散到水中而液化成常温下粘度很低、流动性很好的一种道路建筑材料。
可以常温使用,且可以和冷的和潮湿的石料一起使用。
当乳化沥青破乳凝固时-- 还原为连续的沥青并且水分完全排除掉,道路材料的最终强度才能形成。
在众多的道路建设应用中,乳化沥青提供了一种比热沥青更为安全、节能和环保的系统,因为这种工艺避免了高温操作、加热和有害排放。
乳化沥青主要用于道路的升级与养护,如石屑封层,还有多种独特的、其它沥青材料不可替代的应用,如冷拌料、稀浆封层。
乳化沥青亦可用于新建道路施工,如粘层油、透层油等。
乳化剂中文名称:乳化剂英文名称:emulsifying agent;emulsifier定义1:能降低互不相溶的液体间的界面张力,使之形成乳浊液的物质。
所属学科:机械工程(一级学科);表面工程(二级学科);电镀与化学镀(三级学科)定义2:能与油质物质反应,使之易于用水洗涤的物质。
分为亲水性乳化剂和亲油性乳化剂两种。
所属学科:机械工程(一级学科);试验机(二级学科);无损检测仪器-渗透探伤机(三级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布。
改性沥青和乳化沥青行业分析报告2010年2月目录一、行业现行管理体制及主要法律法规及政策 (5)1、在项目采购和招投标方面 (6)2、在项目管理方面 (6)3、在技术和质量管理方面 (6)4、其他规范要求 (6)二、行业上下游情况 (8)1、沥青行业产业链 (8)2、上下游对本行业的影响 (9)三、行业发展概况 (10)1、国外改性沥青市场发展状况 (10)2、国内改性沥青市场发展状况 (10)3、改性沥青市场应用状况 (11)(1)适应于繁重交通状况和恶劣气候的需要 (12)(2)提高公路使用性能,方便公路维修养护,减少维修养护费用 (13)(3)提高高速公路建设的性价比 (13)(4)提高行车安全性和舒适性,延长汽车车轮使用寿命 (13)四、行业特性 (13)1、改性沥青生产的季节性 (13)2、对改性沥青企业的短时间生产供应能力要求高 (15)3、对改性沥青储存稳定性技术要求高 (15)4、改性沥青企业流动资金需求量大 (16)5、对技术应变要求高 (16)五、进入本行业的主要障碍 (17)1、技术壁垒 (17)2、资金壁垒 (17)3、市场壁垒 (17)4、退出壁垒 (18)六、市场容量 (18)1、“十五”公路建设目标和实际完成情况 (19)2、公路水路交通“十一五”发展规划的相关内容 (19)3、国家对高速公路的中长期规划内容 (20)4、近期国家出台的扩大内需的十项措施进一步加大了公路交通建设投资 (21)5、改性沥青行业的市场前景分析 (22)(1)新建道路带来的需要 (22)(2)道路改建升级带来的需求 (24)(3)原有公路养护带来的需求 (25)(4)对沥青未来需求的预测 (25)七、技术水平 (26)1、改性沥青技术发展现状 (26)3、沥青改性技术水平 (28)(1)改性沥青稳定剂技术 (28)(2)SBS 和基质沥青的配比选择 (29)(3)应对不同需求开发不同品种的改性沥青产品 (29)4、改性沥青产品的发展趋势 (30)(1)环保、节约资源的改性沥青产品 (30)(2)特殊功能的改性沥青产品 (31)八、影响行业发展的有利和不利因素 (32)1、影响行业发展的有利因素 (32)(1)改性沥青行业是国家产业政策鼓励发展的产业 (32)(2)改性沥青市场需求持续增长 (32)(3)行业技术替代相对缓慢 (32)2、影响行业发展的不利因素 (33)(1)原油价格的影响 (33)(2)国际市场竞争 (34)九、行业竞争情况 (35)1、行业竞争格局 (35)2、主要企业简要情况 (35)(1)壳牌(中国)有限公司 (35)(2)韩国SK 能源株式会社 (36)(3)泰普克沥青(大众)有限公司 (37)(4)广州路翔股份有限公司 (37)(5)深圳路安特沥青高新技术有限公司 (37)(6)湖北国创高新材料股份有限公司 (38)改性沥青是一种高分子复合材料,是在基质沥青中掺加热融性高聚物改性剂,经过混合研磨或高速剪切处理,使性能得以改善的沥青,属于高聚物改性沥青的范畴。
大连理工大学硕士学位论文橡胶胶乳改性乳化沥青稀浆封层在公路工程中的应用研究姓名:郭留红申请学位级别:硕士专业:结构工程指导教师:康海贵;曹永民20000401摘要本文依据河南省干线公路的交通特征,沥青路面的使用性能,养护管理目前的现状及养护工程存在的急需解决的问题,针对交通量急剧增加,重载车辆增多,传统的养护方式、养护材料不适应的情况,通过化学分析、材料力学试验、室内试验以及试验路的铺筑及大面积韵推广应用,定性分析和定量分析相结合,研究了橡胶胶乳改性沥青的改性机理、生产技术和性能参数。
应孀工程经济、道路工程、管理科学等多种科学知识。
研究提出了橡胶胶乳改性沥青稀浆封层技术特征、施工技术方法、技术要点。
总结出了橡胶胶乳改性沥青稀浆封层从新材料、新工艺、新工具韵有机结合与叠加,在推广应用方面表现出了巨大的生命力和广阔的前景。
美键词:橡胶胶乳祝理研究稀浆封层簏工技术AbstractBasedonthenatureoftra舾c,performanceofasphaltpavement,conditionofmaintenanceandmanngement,andproblemsofmaintenanceprojectofthetrunkhighways,inaccordingtothesituationthatthetraditionalmaintenancetechniqtic.mater:,lscallnotcopewiththerapidlyincreasedtramcvolumeandover-load妇gtJ’uekstthepapeJ’employresultsofchemicala毋a]ysis,testingofmaterialsmechanics,indoortestingandexpcrhnentroadconstruetionandlurgescaleappHcatioaaudcombinethequantitativeanalysisandqualitativeanalysistostudythemechanism,manufacturingtechnology,andindexofpe_rfo_cffla_ncf硝rubberemn!sJo_nlugd砸ed鼬pbMt,Ⅶjjo娜ndfIsoftcchnologY,suchasengineeringeconomy,roadengineering,managementscience.havebeenadoptedtoadvancetheteehnicalnature,constructionmethodology,andCOl‘edisciplinesofrubberemulsionmodifiedasphaltslurryseating.Thepapersummarizedrubberemulsionmodi费edasplm!tslurrysea晒ngastbPorgaMccombinationofnewmaterials,newtechnique,andnewequipmentandrevealitsgreatvRatityandtn'ightfutureinspreadingandappHcafion.Keyword:Rubberemulsion,mechanismstudy,slurrysealing,constructiontechnique第一章绪论§I--1选题背景及研究意义我国自改革开放以来,经济发展取得了令世人瞩目的成就,而交通事业作为经济发展的前提,其重要地位已为人们所共识,尤其是公路交通,其落后现状已经越来越不能满足经济发展的迫切镒耍,成为制约经济发展的一个重要因素。
弹性丙烯酸乳液改性水性沥青防水防锈涂料的研制与性能陈中华;张耀宗;彭亮【摘要】选用3种不同的弹性丙烯酸乳液Carboset AE-960、Carboset RPT 3030和Carboset 26930分别与乳化沥青共混,制备水性沥青防水防锈涂料.讨论了不同弹性丙烯酸乳液的用量对漆膜力学性能和防腐性能的影响,确定其较佳用量为25%(质量分数),颜填料体积浓度(PVC)为20.5%,以此用量制备的水性沥青漆膜的撕裂强度为3.6~4.5 kN/m,断裂伸长率为624%~843%,漆膜粘结强度为0.7~1.0 MPa,耐高温110°C以上,耐低温低于-20°C,产品性能高于水乳型沥青防水涂料的行业标准.此3种改性水性沥青涂料作为面漆分别与环氧富锌底漆配套使用后,所得漆膜的防腐性能明显提高,耐水时间均超过50 d,耐盐雾时间为384~600 h.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2019(038)006【总页数】6页(P235-240)【关键词】乳化沥青;防水涂料;丙烯酸乳液;改性;防锈;力学性能【作者】陈中华;张耀宗;彭亮【作者单位】华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州 510640;华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州 510640;广州集泰化工股份有限公司,广东广州510700【正文语种】中文【中图分类】TQ630建筑防水材料是一种功能材料,它涂在建筑物表面能够起到防止水渗透的作用。
目前主流的建筑防水材料主要是堵漏防水材料、刚性防水材料、柔性防水材料、防水卷材、防水涂料等五大类。
防水涂料成膜致密程度高,防水效果好,易于施工及维护,并且水性涂料具有无毒、无味、不燃等特点,是未来涂料发展的主要方向[1]。
由于沥青具有疏水性,对沥青进行改性可以制备多种防水材料,而沥青类防水涂料在建筑防水涂料中占有很大比重[2]。
水乳型沥青防水涂料是一种水性涂料,以乳化沥青作为主要成膜物质,再通过加入高分子材料进行改性而得到。
关于改性乳化沥青的概述摘要针对改性乳化沥青一些性能指标符合道路施工应用,而且对环境不产生污染的要求。
建议改性乳化沥青的推广应用。
关键词原理;性能指标;前景0 引言随着国民经济的发展,人民的物质、精神生活、文化素质在逐步提高的同时,也认识到了生存环境的重要性,意识到保护环境是人类共同的使命,我们只有一个地球,保护环境是每个企业、每个公民必须尽到的社会责任。
目前对于道路热拌沥青混合料产生的污染,已经严重影响了人们的日常生活。
针对这一点,我公司研制了一种几乎零污染的能冷拌冷铺、喷洒型的改性乳化沥青。
此沥青施工简便,现场不需要加热,不污染大气环境,节省能源,效果显著。
以下是对改性乳化沥青的简单应用的介绍,如有不足之处还请指教.1 改性乳化沥青的原理所谓乳化沥青的研制也就是将热熔沥青倒入乳化机机械里经过高温机械研磨作用,使沥青以细小的微滴状态分散于含有乳化剂的水溶液中,形成水包油状的沥清乳液,在常温下这种乳液呈液状。
此种生产加工过程是在密闭的容器中进行的,不会对大气造成污染。
改性乳化沥青是用相同的原理在制作过程中对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青产品。
其实也就是沥青乳化技术和沥青改性技术的结合。
改性乳化沥青施工简便不需要加热,在常温下可以进行喷洒或拌合摊铺,对于铺筑各种结构的路面适用性强,更值得一提的是,在常温下改性乳化沥青可以自由流动,并且可以根据添加剂的不同做出各种使用性很广的改性乳化沥青,做贯入式或透层容易达到所要求的沥青膜厚度,这一点是热沥青不可能达到的。
乳化沥青分阳离子和阴离子两种类型,根据选择的水质和乳化剂、添加剂不同,生产出来的乳化沥青就不同。
由于阴阳离子乳化沥青微粒周围所带的电荷不同,其与矿料接触时所产生的作用也不相同,因矿料表面也普遍带有阴离子电荷,所以就会产生阴离子乳化沥青与矿料排斥,阳离子乳化沥青与矿料相互吸附,也就进一步说明了阴离子乳化沥青与矿料的黏附力降低,而阳离子乳化沥青与矿料有较好的黏附力。
乳化沥青稀浆封层技术及其在“白改黑”应用摘要:近几年来,我国城市道路建设飞速发展,为使建成的路网能够长期有效地发挥应有的经济效益,根据目前城市道路的发展形式,就向我们提出了更高的发展要求。
“稀浆封层技术”作为城市道路新建、大修和“白改黑”的预防性新技术措施和最经济有效的施工工艺,正在被市政和公路部门迅速推广并应用到重点工程项目之中。
关键词:乳化沥青作用应用1、乳化沥青稀浆封层的作用和使用范围由于稀浆封层是在常温条件下将乳化沥青、级配矿料、填料、水及添加剂按一定的比例采用专用设备按一定比例掺配、拌和成糊状流动的混合料,并及时摊铺在路面上而形成的一层厚为0~13毫米的路面薄层,他可以使城市道路中新建、大修和“白改黑”的道路结构层更加稳定,同时也可以使磨损、老化、裂缝、光滑、松散但基础较好的老旧沥青路表面的病害迅速得到修复,从而起到防水、防滑、耐磨、整平及恢复路面使用功能的作用。
所以,稀浆封层施工方法无论是对低等级道路或高等级道路,还是对城市道路或郊区道路,都可以产生显著的经济效益和社会效益。
乳化沥青稀浆封层对水泥混凝土具有良好的附着性,当水泥混凝土路面因多年行车后,路面产生裂缝、麻面或轻微不平时,在进行“白改黑”大修施工中,在清理干净的水泥混凝土路面上采用乳化沥青稀浆封层后,可进一步提高路面结构的防水性和路面结构的平整度、同时吸收了道路行车时下部旧水泥混凝土路面板产生的震动,避免反射裂缝的产生。
在桥梁的行车表面层采用乳化沥青稀浆封层处治可起到罩面作用,并且很少增加桥面的自重。
2、稀浆封层具有良好的经济和社会效益(1)用稀浆封层作有计划预防性养护路面比重建和加铺一层沥青的费用都要要低55%~60%,而且路面性能要好的多。
(2)减少环境污染,改善施工条件。
稀浆封层施工各工序始终都在常温下操作,乳化沥青和集料均不需加热,无繁重体力劳动,完全由机械自动作业,劳动强度低可显著降低有害物质排放。
(3)节约能源。
2021年4月石油沥青PETROLEUM ASPHALT第35卷第2期两种不同pH调节剂对微表处乳化沥青性能的影响分析陈晨,余春林,张树领,邱先锋,绅进忠,张吉敛(湖北国创高新材料股份有限公司,武汉430023)摘要:微表处是一种经济有效的预防性养护技术,具有功能全面、适应性广泛、施工简单、快速开放交通等特点。
改性乳化沥青是影响微表处工作性能的重要因素之一,而改性乳化沥青的性能也极易受到pH调节剂和pH值的影响。
试验研究了盐酸和磷酸两种乳化沥青pH调节剂及其pH值对微表处乳化沥青体系稳定性及其混合料性能的影响。
关键词:微表处乳化沥青pH值pH调节剂微表处混合料微表处作为一种重要的道路养护技术,广泛应用于高速公路及一级公路的预防性养护和填补轻度车辙。
微表处具有功能全面、适用性广泛、施工简单、快速开放交通等特点,可以有效提高路面抗滑性能、防止水分下渗、延长路面使用寿命。
微表处工作性能和路用性能主要受乳化沥青和集料及配比的影响,其中,改性乳化沥青的特性是保证微表处混合料性能的关键因素口7]。
研究表明,乳化沥青制备过程中皂液的pH值对其性能有着重要的影响,从而直接影响微表处的工作性能4°打目前,常见微表处用乳化沥青为阳离子改性乳化沥青,其pH调节剂常用的有盐酸和磷酸两种,本文对比了不同pH值下,盐酸和磷酸两种不同pH调节剂对微表处乳化沥青性能的影响。
1试验部分1.1试验原材料阳离子慢裂乳化剂、磷酸(含量85%)、盐酸(含量36%)、SBR胶乳。
1.2试验仪器ENH乳化试验机,陕西依恩驰机电科技有限公司;pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司;粘聚力试验仪BMCT,美国BENEDICT SLURRY SEAL公司;湿轮磨耗试验仪,美国BENEDICT SLURRY SEAL公司;电炉。
1.3微表处乳化沥青制备用阳离子慢裂乳化剂制备微表处乳化沥青,其中SBR胶乳掺量为3.5%,本文分别选用磷酸和盐酸作为pH调节剂,取pH值1.5~3.0区间内的四个点,制备了8个乳化沥青样品,配比见表1。
改性方式对乳化沥青性能的影响
乳化沥青是将基质沥青热熔,经机械分散以细小沥青微粒分散在含乳化剂的水溶液中形成液态沥青材料,乳化沥青的乳化颗粒粒径约为1~10um。
CRTSI型板式无砟轨道结构用水泥乳化沥青砂浆采用阳离子型乳化沥青,为了改善水泥乳化沥青砂浆的弹韧性和耐久性常采用聚合物来改性沥青。
乳化沥青的改性方式主要有两种:外掺法和内掺法。
外掺法是先制作出普通乳化沥青,再在普通乳化沥青中加人聚合物胶乳改性剂,混合搅拌制备而成,聚合物乳液通常为CR乳液、SBR乳液以及丙烯酸类乳液等。
内掺法是先在热沥青中掺人橡胶、塑料等聚合物和其它助剂,经混合均匀、并发生一定的聚合物与沥青间的反应,得到聚合物改性沥青,然后再经乳化工艺生产改性沥青乳液,内掺法常采用的聚合物是SBS。
国内外已有很多关于改性剂对沥青性能影响的研究。
冯雷雷等以丁苯(SBR)胶乳为改性剂,选用了三种不同乳化剂来配制SBR改性乳化沥青,并测试了SBR改性乳化沥青的各项性性能的影响。
王红等研究了对改性沥青进行乳化和对乳化沥青进行改性,并对其生产工艺、乳化设备和稳定性进行了研究。
何会成等比较了掺1.8%SBS改性乳化沥青和掺3%SBR改性乳化沥青的性能,试验结果表明,两者的针人度和5d贮存稳定性相近,前者软化点高,后者5℃延度更高。
毛宇等研究了SBR 胶乳改性剂对改性乳化沥青的黏度和其残留物的针入度、软化点及延度的影响。
研究改性方式对乳化沥青性能的影响是相当必要的,这主要是因为乳化沥青是水泥乳化沥青砂浆的重要组成材料之一,其性能直接影响到水泥乳化沥青砂浆的性能。
本文以乳化沥青体系作为研究对象,通过
试验研究不同改性剂掺量对SBR外掺和SBS内掺改性乳化沥青性能的影响。
试验
原材料
采用70#基质沥青,一种先用SBS进行改性,再对改性沥青进行乳化;另一种先进行乳化,再在乳化沥青中掺入SBR胶乳搅拌均匀。
乳化沥青均为阳离子型,固含量控制在60%左右。
试验方法
针人度、软化点、延度和恩格拉黏度的测试均按照JTGE20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行。
平均粒径采用激光粒度分析仪测试,平均粒径均指的是体积平均直径。
试验结果与分析
针入度
针人度是测定沥青稠度的一种指标,针人度越小则表示沥青的稠度越大。
人度值降低,且掺SBS的降低幅度更大。
普通乳随着改性剂掺量的增加,乳化沥青残留物的针人度值降低,且掺SBS的降低幅度更大。
普通乳化沥青针人度为721/10mm,掺人4%SBR的针人度为681/10mm,掺人4%SBS的针人度为591/10mm。
针入度值减小意味着沥青改性后的稠度增大,且SBS的影响更大。
软化点
软化点既可以反映沥青的感温性,也是其黏度的一种量度方法,还可以用来评价沥青的高温稳定性。
软化点越高则沥青的耐热性能越好,也就是温度稳定性越好。
普通乳化沥青软化点为49℃,掺入4%SBR 的软化点为55℃掺入4%SBS的软化点为60℃。
随着改性剂掺量的增加,改性乳化沥青残留物的软化点增大,各个掺量下掺SBS的软化点要高于掺SBR的。
由于改性剂分子量大,掺入沥青后使得改性沥青平均分子量增大,而且改性剂的大分子在沥青中起着缠绕作用,因而沥青的高温性能增强。
延度
延度反映沥青的柔靭性,延度越大,沥青的柔韧性越好。
普通乳化沥青5℃延度约为0cm,掺人4%SBR的5℃延度为94cm,掺人4%SBS的5℃延度为32cm。
随着改性剂掺量的增加,改性乳化沥青残留物的5℃延度增大,且掺人SBR的5℃延度增大幅度更大。
乳化沥青的低温延度大,则沥青的低温抗裂性得到提高。
改性剂的分子量与沥青相差太大,在低温下由于沥青硬而改性剂相对较软,胶粒的变形拉伸起到一定程度的增初增塑作用,降低了整体材料的脆性,使得低温性能得到改善。
相对SBS,SBR能显著提高沥青的低温变形能力。
恩格拉黏度
恩格拉黏度是评价沥青性能的一个常用指标,它代表了乳化沥青的粘稠状态,直接影响到改性乳化沥青的施工及粘附性能。
普通乳化沥青黏度为3.13,掺人4%SBR的恩格拉黏度为3.51,掺人4%SBS的恩格拉黏度为5.3。
随着改性剂掺量的增加,改性乳化沥青的恩格拉黏度增加,掺SBS对乳化沥青的恩格拉黏度影响较大。
平均粒径
乳化沥青的粒径直接影响到乳化沥青乳液的稳定性和破乳速度。
普通乳化沥青的平均粒径为 1.705um掺人4%SBR的平均粒径为1.432um,掺入4%SBS的平均粒径为5.213um。
随着SBS掺量的增加,沥青乳液的平均粒径增加,而SBK的掺入对乳化沥青平均粒径的影响较小。
SBS掺量增加,SBS改性沥青的乳化难度增大,且SBS的分子量大,乳化后的平均粒径随着SBS掺量的增加而逐渐增大。
结论
a)随着改性剂掺量的增加,改性乳化沥青残留物的针人度减小,且掺SBS的降低幅度更大。
b)随着改性剂掺量的增加,改性乳化沥青残留物的软化点增大,且掺SBS的增大幅度更大。
c)随着改性剂掺量的增加,改性乳化沥青残留物的5℃低温延度增加,掺SBR能使5℃低温延度显著增大。
d)随着改性剂掺量的增加,改性乳化沥青的恩格拉黏度增加,相比于SBR改性乳化沥青,SBS改性乳化沥青的恩格拉黏度增大更明显。
e)随着改性剂掺量的增加,掺SBS改性乳化沥青的平均粒径增大,而SBR对平均粒径的影响较小。