浅谈高固含量改性乳化沥青

浅谈高固含量改性乳化沥青

摘要

改性乳化沥青是作为高速公路沥青路面养护材料，在常温下具有良好的流动性，可以改善原沥青的使用性能，自开发以来便备受关注。高固含量改性乳化沥青是一种新型的改性乳化沥青产品，在沥青路面的保养和维护等方面有很好的优越性。本文主要对高固含量改性乳化沥青的基本原理和路面应用做了简单的介绍。

关键词：SBS 改性乳化沥青；蒸发残留物；乳化原理

引言

随着交通量的日益增长，车辆大型化，重载超载严重，以及车辆普及化等，对交通路面的要求越来越高。为了提高沥青路面的质量，随着聚合物改性沥青的普及应用，从上世纪60年代末开始，聚合物改性乳化沥青也迅速的发展起来。改性乳化沥青是指以沥青为基料，以高分子聚合物为改性材料，在一定的设备和工艺条件下，通过乳化剂的作用，使沥青、改性剂与水混溶而成的乳液[1]。改性乳化沥青有两大主要特点：①保留乳化沥青的特性；②具有改性材料的优点[2]。

时至今日，聚合物改性乳化沥青稀浆封层已被认为是修复道路车辙以及其他多种路面的病害最有效、经济的手段之一[3]。在近段时间，为了满足更多的路面应用需求，部分客户地对改性乳化沥青提出了新的要求。

1. 高固含量改性乳化沥青简介

相比于普通乳化沥青，改性乳化沥青的性能更佳，更能够满足公路运输交通量与汽车载重量的不断增加。改性乳化沥青具有许多优点，提高了高温稳定性、感温性、缓和料的粘结力，改善了低温抗裂性、缓和料的耐磨耗能力，增强了粘附性，弥补了普通乳化沥青的不足[4-5]。

高固含量改性乳化沥青是一种新型的路用沥青产品，具有比普通乳化沥青的

更优良性能，并且在保证各种粘度符合技术要求的条件下，其蒸发残留物含量高达65%以上。高固含量改性乳化沥青以SBS 改性沥青为原料，添加乳化剂、稳定剂以及其他助剂，使产品的蒸发残留物含量在不小于65%的情况下能够稳定储存。在实际生产中，生产高浓度的乳化沥青比较难。受到乳液中颗粒体积的限制，一般乳化沥青含量以70%为高浓度界限[6]。

2. 乳化原理

沥青与水是不能互相混溶的液体，即使通过机械强力的剪切作用，将沥青剪切成细小微粒均匀地分散在水中，形成沥青乳状液，但静止后，沥青微粒很快聚集并与水分离，而不能形成稳定的乳化沥青。为了保持沥青乳液的稳定性，在水中加入合适的乳化剂，能够有效的降低沥青与水两相的界面张力，以达到热力学上的平衡体系，并符合能量最低原则。沥青乳化剂是表面活性剂的一种，它具有表面活性剂的基本特性，其HLB 值在8~18之间[7]。沥青乳化剂分子的结构由极性基团（亲水基）和非极性基团（憎水基）两部分构成，形成了一端明显亲水，另一端明显亲油的不对称结构。

在油水溶液中加入乳化剂后，乳化剂的两个基团产生定向排列，将油水两个界面连接起来，从而能够防止他们之间的相互排斥作用，剪切分散后，沥青就可以以微粒形式稳定地分散于水中。沥青乳化剂独有的结构特点与工作特性使其能有效降低表面张力，使沥青与水相互混溶。

3. 高固含量改性乳化沥青的制备

3.1 实验原料与仪器

改性沥青（软化点58℃，针入度68 0.1mm，延度41cm ）、快裂慢凝阳离子乳化剂、盐酸（质量分数为36%～38%）、无水氯化钙、道维施DMV-005型实验胶体磨、pH 计、电动搅拌器

3.2 实验方案

为了最可能接近工业生产条件，本次实验用道维施DMV-005型实验胶体磨

来进行。将改乳原料和皂液分别倒入沥青罐和皂液罐，分别保温至160℃和60℃。通过调节道维施实验胶体磨沥青泵和皂液泵频率的方法来控制流量。由于产品出口温度较高，所以需要打开乳化沥青产品出口冷凝器的进水口。实验过程中采用皂液先行，原料后行的原则，制备出合格的高固含量改性乳化沥青产品。

3.3 实验结果与分析

实验结果如表一所示。

表1 产品常规分析结果与技术要求

项目

筛上剩余物（1.18mm ）/%：

固含量% 恩格拉粘度 标准粘度/s 1d 储存稳定性/% 5d 储存稳定性/% 弹性恢复/% 溶解度（三氯乙烯）/% 蒸发残留物针入度/0.1mm 蒸发残留物软化点/℃ 蒸发残留物5℃延度/cm

结果 0.03; 65.5 7.4 18 0.52 1.32 87 98.7 63.2 58.5 30.5

技术要求 ≤0.05 ≥65 1-10 8-25 ≤1 ≤5 ≥60 ≥97.5 60-120 ≥55 ≥20

普通改乳技术要求

0.1 ≥50 1-10 8-25 ≤1 ≤5 —— ≥97.5 40-120 ≥50 ≥20

从表1中，试样的分析结果各项指标都符合技术要求，尤其是5d 储存稳定性好，表明生产出的产品能够稳定的保存，而不会发生沥青聚集后与水快速分离。产品的蒸发残留物含量达到了65.5%，达到了高固含量改性乳化沥青产品质量要求。

筛上剩余量表征了改性乳化沥青中沥青微粒的粒径大小及均匀程度 ，是衡量改性乳化沥青质量好坏的重要指标。蒸发残留物的软化点反映了沥青的感温性能，软化点越高，沥青的感温性越小，路用性能更高。从表1可看出，试验制备出来的高固含量改性乳化沥青筛上剩余量满足技术要求，且远小于普通改性乳化沥青技术要求。蒸发残留物软化点达到了55℃以上，具有很好的高温稳定性。从总体上比较，高固含量改性乳化沥青的指标要求高于普通乳化沥青。

在生产上，一般改性沥青的软化点越高，越难乳化，筛上剩余量越小，对于

胶体磨的研磨精细程度要求越大，因此高固含量改性乳化沥青的加工比普通改性乳化沥青的难度大。

4. 总结

由于乳化沥青可以与矿料拌制成乳化沥青混合料，可以冷拌、冷铺、冷碾压，大大加快了施工速度，并且节约成本、减少环境污染。尤其是阳离子乳化沥青，使的乳化沥青的应用范围扩大，代替溶剂稀释的液体沥青，广泛用于透油层、粘层油。用于乳化沥青贯入式沥青路面、冷拌沥青混土路面、表面处治路面、稀浆封层、乳化沥青稳定路面基层等。乳化沥青在道路工程中已成为越来越重要的筑路材料。高固含量改性乳化沥青是一种新型的沥青产品，不仅能够应用于以上方面，而且其路用性能优越、单位价值高，能满足特殊的施工要求，在路用方面具有很好的应用前途。

参考文献

[1] 陈玉成 ．SBS 改性正离子乳化沥青的研制[J]．漳州师范学院学报 ，2002，

15(2)：62-65．

[2] 郭志刚 ，张海峰 ，战余海 ．关于改性沥青的几点看法 [J]．辽宁交通科

技 ，2005，15(4)：5-7．

[3] 虎增福．乳化沥青及稀浆封层技术[M]．北京：人民交通出版社，2001． [4] 钱卫民，SBS 改性乳化沥青生产技术探讨[J]．石油沥青，2005，6(3)：51-53． [5] 沈金安，沥青及沥青混合料路用性能[M]．北京：人民交通出版社，2001． [6] 肖进新，赵振国．表面活性剂应用原理．北京：化学工业出版社，2003：

47．2l6，422-475．

[7] 赵晶，王抒音，彭永恒，等．SBS 改性沥青技术与效果评价[J]]．中国公路

学报，1997，10(4)：18-24．