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对乳化SBR改性沥青及其微表处技术的探析
[2018/10/25]

  改性乳化沥青不仅具有乳化沥青的常温态施工、节省能源、减少环境污染、降低工程造价等一系列优点,还综合了改性技术,全面提高了沥青材料的高温稳定性、低温抗裂性与集料的粘附性等重要技术参数,被认为是目前最经济有效、最具发展潜力的预防性养护材料。然而,由于改性材料的加入,使得改性乳化沥青的乳化过程较普通乳化沥青更困难,乳液的稳定性也更差。针对以上问题,笔者对制约SBR改性乳化沥青制备及存储的关键性因素进行了研究,总结了改性乳化沥青制备过程中主要技术参数的推荐值及相应问题的解决措施。


  l原材料
  沥青:SK90基质沥青;试验用水:自来水;改性剂:阳离子SBR胶乳PC1468,剂量3%;乳化剂:IndulinMQK1M,剂量20%;稳定剂:聚乙烯醇(PVA)01+氯化钙(CaC12)01%;pH值调节剂:工业级盐酸,有效含量36%~38%。
  

       2制备流程
  21沥青准备
  沥青准备就是将沥青加热到适宜的温度呈流动状态。此时,温度控制十分关键。若温度过低,沥青粘度大,流动困难,则导致乳化困难;若温度过高,则有部分低沸点物被蒸出,不仅污染环境,浪费资源,且过高温度的沥青与皂液混合时,还引起皂液沸腾,不安全。同时,乳液的出料温度也相应提高,不利于乳液的存储。沥青加热温度没有一个绝对的范围,总体把握原则就是将沥青加热到流动状态,能方便地加入到皂液中即可。摒弃沥青温度越高,乳化越充分的不科学观点。
  22皂液制备
  在皂液的制备过程中,需添加及溶解的材料较多。研究表明,各种原材料的加入顺序对乳化效果、稳定效果以及乳液性能都有较大的影响。有机稳定剂PVA在水中呈中性,适用于pHIpHl4的各种乳化剂制备的皂液,应最先加入,充分搅拌,溶解完全。无机稳定剂CaC12为强酸弱碱盐,在水溶液中呈酸性,适用于pH值在酸性范围的皂液,同时也具有辅助调节pH值的作用,在PVA之后加入。待水温稍降后,再加入乳化剂,稍作搅拌,加入盐酸,调节pH值并校准。持续搅拌乳化剂水溶液,使乳化剂充分溶解。最后加入SBR胶乳,加入前要摇匀。
  23沥青乳化
  沥青在高速剪切仪增压、剪切、研磨等机械作用下,稳定而均匀地分散在皂液中,形成水包油状的沥青乳状液。正常的改性乳化沥青乳液应为棕褐色,颗粒细腻均匀。
  24乳液存储
  刚制备好的乳液,其温度高于室温,一般在80℃左右。为了保证乳液内部和表层温度均匀降低,防止表层因散失水分而结皮,在乳化完成之后的2030min之内,应人为地对乳液进行搅拌,频率不用太快,保持在70rmin左右即可。待乳液降至室温后,过筛、密封保存备用。


  3性能影响因素
  31起泡与消泡
  在改性乳化沥青的制备过程中,很容易混入空气形成气泡。此时,瞬间生成疏水基伸向气泡内部,亲水基向着液相的吸附膜。形成的气泡由于受到溶液的浮力而上升,冲向溶液的表面。当气泡从表面向外部空气中逸出时,形成双分子膜,双分子膜之问含有大量乳化剂溶液,降低了乳化剂在沥青中的分散均匀度及浓度,导致生产效率降低,同时乳液储存稳定性也会受到不同程度的影响。因此,在生产乳液的过程中,应尽量避免引入空气。对于特别严重的泡沫可采用化学手段消除。
  32油水比
  油水比的变化对蒸发残留物含量以及蒸发时间有较大影响,而对残留物性质的影响不明显。试验结果如图l:随着油水比的增加,乳液所需的蒸发总时间明显减少,而蒸发残留物含量呈线性趋势增加。此外,油石比的大小也影响着稀浆混合料的可拌和时间和破乳速度。因此,合理控制油水比不仅可以节约能源,降低生产成本,提高生产效率,还能优化混合料的施工性能。在以上试验条件下,微表处用改性乳化沥青的油水比为6040较为合理。
  
  图1蒸发总时间及残留物含量随油水比变化图
  


  33皂液pH
  阳离子型沥青乳化剂只有在一定的pH值下,才有最大的溶解度,达到最佳的乳化效果。皂液pH值对改性乳化沥青性能的影响如图2~图7所示。
  图2pH值一乳液筛上剩余量图


  图3pH值一乳液标准粘度图


  图4pH值一乳液贮存稳定性图


  图5pH值一蒸发残留物软化点图


  图6pH值一蒸发残留物针入度图


  图7pH值一蒸发残留物延度图

  由以上图示可知:皂液pH值对乳液筛上剩余量、标准粘度、存储稳定性以及蒸发残留物延度都有着较明显的影响,而对残留物软化点及针人度影响不明显。皂液pH值对乳液性能的影响,归根到底还是由于乳化剂在皂液中的溶解度以及在沥青中的分散均匀度所造成。皂液pH值自身不会对乳液性能造成直接影响。图3、图4、图7表明,存在一个相对最佳的皂液pH值使得乳液性能最优。研究结果表明,在该乳液配伍下,皂液最佳pH值为20
  34剪切仪转速
  常见的小型高速剪切仪其最高转速都在10000rmin以上。试验证明,过高的转速,过大的剪切力不仅浪费资源,而且对乳化效果的改善并不明显。普通乳化沥青使用55006000rmin的转速,即可达到较好的乳化效果。对于改性乳化沥青,则要求转速更高一些,3(折纯后)SBR胶乳添加量,选择75008000rmin的转速范围就能达到不错的乳化效果,若胶乳剂计量再增加,可相应提高剪切速度。

35剪切时间
  剪切时间在改性乳化沥青的生产制备环节中,是一个重要的工艺参数。时间过短,沥青乳化不充分,乳液明显有颗粒感;时间过长,浪费资源,且乳液性质不会得到明显改善。如图8所示:随着剪切时间的增加,起初乳液筛上剩余量急剧减小,乳液储存稳定性明显提高;但随剪切时间继续增加,这种变化不再明显。综合考虑乳液性能及经济性,在以上试验条件下,较合理的剪切时间为10min左右,不宜超过15min



  图8剪切时间一乳液筛上剩余量及1d储存稳定性图


  4结语
  (1)生产改性乳化沥青,应尽量避免引入空气,防止产生泡沫,不可避免时,可采用化学手段消泡。
  (2)将沥青加热到流动状态,能方便地加入到皂液中即可。制备皂液时,有机稳定剂应先于乳化剂加入,无机稳定剂随后,依次是乳化剂、盐酸,SBR胶乳最后添加,添加前摇匀。
  (3)油水比仅对蒸发残留物含量以及蒸发时间有较大的影响,皂液pH值对乳液筛上剩余量、标准粘度、存储稳定性以及蒸发残留物延度都有着较明显的影响。在该乳液配伍下,油水比6040较为合理,皂液最佳pH值为20
  (4)3(折纯后)SBR胶乳添加量,制备改性乳化沥青,合宜的剪切速度为75008000rmin,合理的剪切时间为10min左右,不宜超过15min

 

(文章来自:网络)

 

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