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凝胶状高黏改性乳化沥青的制备及应用
2019年05月14日    阅读量:5411    新闻来源: 沥青路面  |  投稿

摘 要

一般高黏乳化沥青的制备,主要是通过提高乳化沥青的沥青含量。这种方法对乳化剂、乳化工艺的要求都较高,且沥青含量最高只能做到70%左右,对黏度提高有限。试验开发了一组A、B剂,通过A、B剂之间的反应及与沥青、乳化剂和添加剂之间的反应,能大幅提高乳化沥青的黏度至10^5mPa•s左右,具体黏度可根据不同用途需求任意调整沥青网sinoasphalt.com

关键词

高黏 | 乳化沥青 | 凝胶状 | 含砂雾封层


由于沥青的老化、沥青粘附力下降、沥青量不足、沥青混合料空隙率偏高等原因,沥青路面通车几年后会出现轻微疲劳龟裂,细骨料脱落、松散等现象,渗水性增大,路面上的水经过裂缝或细骨料损伤处进入到沥青混合料中。该现象在高温多两地区尤为明显,如不及时修复,随着水损害的进一步加剧,路面将产生网裂、坑洞等更为严重的破坏[1,2]。雾封层技术(fog seal),将乳化沥青喷洒在沥青路面上,能封闭和修复路面微小裂缝、防止路表水下渗,增加路表沥青的粘附力、稳定松散集料,将路面性能维持2-3a时间,延长路面大中修周期和使用寿命,为道路迅速提供一个黑色如新的表面。该技术适用于路面结构没有明显破坏、有微小裂缝或网裂、渗水、贫油及路表老化、轻度骨料松散损失的沥青路面养护[1-3]。


纯乳化沥青雾封层在旧路面上形成一层薄薄的油膜,防水效果明显[4,5],但抗滑性能大幅下降,不利于行车安全。为了提高路面抗滑性,出现了同步喷洒细砂和乳化沥青的雾封层,即利用同步碎石喷洒机在喷洒乳化沥青的同时将砂、橡胶颗粒等抗滑材料撒在乳化沥青薄膜上[6,7]。由于抗滑材料只是粘在沥青膜表面,开放交通后很容易被来往车辆的轮胎卷起与沥青剥离,此方法只能为路面提供临时的构造深度和抗滑效果[8],且车轮转动甩出的砂子、橡胶颗粒等抗滑材料也会影响车辆及行人安全。将细砂等防滑材料事先与高黏乳化沥青均匀混合,采用高压喷涂机将含砂乳化沥青混合料喷洒到路面上形成薄层[2]即为含砂雾封层。该技术不但具有传统雾封层优良的防水性能,而且细粒砂被完全包裹在沥青里,不易被车轮卷起,能较长时间地保持路面的摩擦力在安全范围之内,具有较好的抗滑性[9]。目前含砂雾封层预防性养护技术得到了广泛应用,世界上有超过60个国家和地区的道路预防性养护使用含砂雾封层技术,用料量超过26×10^4t。美国联邦政府指定的两种预防养护技术之一就包括含砂雾封层技术。


作为含砂雾封层使用的乳化沥青黏度要大,如果黏度过低,则砂子沉降堵喷嘴,混合料喷不出来。一般高黏乳化沥青的制备,主要是通过提高乳化沥青的沥青含量和加人增粘剂。提高沥青含量对乳化剂、乳化工艺要求都较高,且沥青含量最高只能做到70%左右,对黏度提高有限;增粘剂溶解度小,加人量有限,增粘效果不大。本试验开发了一组A、B剂,通过A、B剂之间的反应及与沥青、乳化剂和添加剂之间的反应,大幅提高乳化沥青的黏度。具体黏度可根据用户需求任意调整,可用于含砂雾封层、常温冷补料、填缝剂、冷再生、稀浆封层、粘层油、微表处、工程防水等各个方面。

高黏乳化沥青的制备

材料:70号A级沥青,乳化剂,稳定剂,A剂,B剂,水。


主要设备:实验室:小型德国进口胶体磨乳化机;工业试生产:中型国产胶体磨。


制备方法:将70号A级沥青加热到流动状态,将乳化剂、稳定剂、A剂加人到水中制成皂液备用。将流动状态的70号A级沥青与皂液一起通过胶体磨乳化,即得凝胶状浓缩高黏乳化沥青半成品,现场使用时用水稀释,加入B剂即得高黏乳化沥青。

高黏乳化沥青的性能

凝胶状浓缩高黏乳化沥青半成品长期储存稳定,目前储存一年了仍均匀未破乳,可以一次生产完装人桶内密封储存备用,打破季节对乳化沥青生产的限制,方便运输。现场使用时用水稀释,加入B剂,与乳化沥青中的A剂、沥青、乳化剂和添加剂等反应,可大幅提高稀释乳化沥青的秸度和蒸发残余物的路用性能。表1为凝胶状浓缩高黏乳化沥青半成品稀释液的性质,图1为其黏度随着B剂加入量的变化规律。

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由表1可知,当稀释高黏乳化沥青半成品的沥青含量为44.8%时,其恩格拉黏度即已达到,为交通部乳化沥青黏度指标的上限,比相同沥青含量的普通乳化沥青粘得多。

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由图1可知,随着B剂加人量的增大,稀释乳化沥青的黏度呈增大的趋势,在某点达到最大值后下降,最大黏度为稀释乳化沥青的10^3~10^4倍。高黏乳化沥青成品的黏度,可根据用户的需要在10mPa.s 105mPa.s之间任意调整。


加入B剂的高黏乳化沥青成品的蒸发残余物性质如表2所示。与基质沥青相比,加人A剂和B剂后,乳化沥青蒸发残余物的针人度下降,软化点和60℃动力黏度大幅增加,同时延伸性仍然很好,满足50号A级沥青的各项性能指标要求,这在当今积极倡导使用低标号沥青抗车辙的背景下,具有非常重要的意义和广泛的应用前景。其中,乳化沥青蒸发残余物的PI值超过50号A级沥青的上限,接近于凝胶型沥青,软化点已达到I-D型SBS改性沥青的指标要求,粘韧性远远超出II-C型SBR改性沥青的指标要求,具有改性沥青的部分性质。

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高黏乳化沥青的应用试验

含砂雾封层应用试验

稀释高黏乳化沥青半成品加入一定比例的B剂后,黏度大幅上升,可以作为含砂雾封层用在旧沥青路面的养护上。2016年6月进行了含砂雾封层高黏乳化沥青的工业试生产,分别利用小型带压喷洒机及大型带压喷洒车在旧沥青路面上进行了喷洒试验。制备的高黏乳化沥青与砂能够混合均匀,在5个大气压力下,混合料能均匀顺利地喷洒到路面上,喷洒完几分钟内混合料破乳,由棕色变成黑色,高黏乳化沥青及喷洒情况见图2-4。

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本试验含砂雾封层高黏乳化沥青及国内应用较多SEALMASTER含砂雾封层乳化沥青的性质对比见表3。由表3可知,本试验雾封层乳化沥青与密度较大的细粒砂能够均匀混和不分层,其含砂混合料1d和5d的储存稳定性、凝胶性和对旧路面的粘附性均优于SEALMASTER雾封层乳化沥青,造价却仅为对比乳化沥青的一半。

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其它应用试验

浓缩高黏乳化沥青半成品具有长期储存稳定性,可随用随取与石料拌和,适合作为常温冷补料或嵌缝胶使用,其稀释液已经用在粘层上,用户反映效果良好。


将高黏乳化沥青与细砂拌和,常温下挤人道路裂缝中作为填缝胶使用,然后用刮板刮去突出部分,使裂缝处无突起,行车平稳不颠簸,使用方便快捷,如图5所示。


将高黏乳化沥青与AC-13级配矿料拌和,混合料均匀不流淌,乳化沥青对矿料的粘附性好,裹附面积近100%,如图6所示。可作为冷再生、常温冷补料和稀浆封层用。

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结论

通过A、B剂之间,A、B剂与沥青、乳化剂和添加剂之间的反应可以大幅提高乳化沥青的黏度,延长乳化沥青的储存期限,改善乳化沥青蒸发残留物的性质。用于调整乳化沥青黏度的A、B剂,还可与不同类型的乳化剂、助剂配伍,有望制备出不同类型及黏度、满足冷再生、稀浆封层、常温冷补料、微表处、隧道工程防水等不同场合需要的乳化沥青。

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标签:道路建设
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