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    乳化改性沥青生产及应用技术
    2019年08月21日    阅读量:3353    新闻来源: 沥青路面  |  投稿

    拜仁纽伦堡 www.ktyjk.com 摘 要

    对乳化沥青的现状及前景、乳化沥青的分类作了简单的评述,对不同乳化沥青进行比较,从而指出乳化改性沥青的优势。从设备和工艺参数方面重点论述乳化改性沥青生产技术要素。介绍了乳化改性沥青的几种应用技术,探讨今后的研究方向沥青网www.ktyjk.com。

    关键词

    乳化沥青 | 乳化改性沥青 | 性能对比 | 生产关键要素 | 应用

    近年来,随着新型技术和设备的推广应用,例如乳化沥青智能洒布车、稀浆封层摊铺车、微表处摊铺车、同步碎石封层车、薄超磨耗层摊铺设备及冷再生联合装置的日臻完善和普遍使用,也推动着乳化沥青材料的发展;随着路用性能要求的提高,对乳化沥青的性能要求越来越高,普通乳化沥青性能已无法满足使用要求,高性能、高固含量乳化改性沥青是发展趋势。乳化改性沥青具有性能和成本的显著优势,但由于其生产技术难度高,至今没有得到广泛应用。

    普通乳化沥青、胶乳改性乳化沥青、乳化改性沥青性能比较

    乳化沥青按生产方式分可分为以下3类:

    (1)普通乳化沥青:将70#、90#等重交沥青生产成乳化沥青。其生产工艺如图1。

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    (2)胶乳改性乳化沥青:用SBR/SBS/EVA胶乳或其他高分子胶乳对乳化沥青改性。其生产工艺如图2、图3。

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    (3)乳化改性沥青:先将沥青用高分子聚合物改性,再将改性沥青生产成乳化改性沥青,主要为乳化SBS、SBR、胶粉改性沥青等。其生产工艺如图4。

    按乳化沥青的微观结构可分为以下2类:

    (1)水包油型:水微粒包裹住沥青颗粒,水在外、沥青在内的结构方式,目前应用的乳化沥青多为此类型。


    (2)油包水型:沥青微粒包裹住水颗粒,油在外、水在内的结构方式,可拌制不同类型的冷拌冷铺型沥青混合料,应用前景更广阔。

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    SBR胶乳改性乳化沥青、乳化SBR改性沥青

    (1)SBR胶乳改性乳化沥青、乳化SBR改性沥青、乳化SBS改性沥青3种乳化沥青与普通乳化沥青相比,均具有良好的高温稳定性、低温柔性。


    (2)SBR胶乳改性乳化沥青和乳化SBR改性沥青一样,随着SBR含量的增加,能够显著改善低温延度,但对软化点提高较小。

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    (3)乳化SBS改性沥青,随着SBS的增加,对软化点提高较大,同时低温性能也明显改善。


    (4)SBR胶乳改性乳化沥青和乳化SBR改性沥青的低温性能好,高温性能一般;乳化SBS改性沥青的高低温性能同时兼顾,综合性能更优异。

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    乳化改性沥青和胶乳改性乳化沥青的材料成本分析

    乳化SBS改性沥青相对于SBR胶乳改性乳化沥青成本更低,每吨可节约成本约500元。

    结论

    乳化SBS改性沥青具有更优异的使用性能,乳化SBS改性沥青成本低于SBR胶乳改性乳化沥青。

    乳化改性沥青生产的关键要素

    (1)合格的改性沥青和高品质的乳化剂:首先制备专用的改性沥青,其指标要略高于蒸发残留物的质量指标要求。


    (2)高品质的乳化剂:改性沥青由于添加了改性剂等,性能提高的同时大大增加了乳化难度,需采用专用的高品质乳化剂。


    (3)高性能的胶体磨:基质沥青经改性后韧性、粘度及各项性能指标大大提高,就胶体磨而言,需要更大的输入功率和独特的磨齿材质和结构,磨齿结构要既能剪切又可研磨,高效的剪切研磨保证乳化沥青的粒径更细小均匀。


    (4)胶体磨剪切效率=(2pRV/60E)R-磨盘直径、V-磨盘转速、E-磨盘间隙(0.25~0.55mm)合格的乳化改性沥青对粒径的要求如图11。

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    实际生产的乳化SBS改性沥青粒径分布如图12。

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    (5)合理的工艺管线、先进的自动化控制系统功能和工艺参数:


    ①适宜的沥青温度:温度决定了沥青粘度,粘度越大越不容易被剪切研磨,也大大增加磨机的荷载。沥青粘度和温度的关系如图13。

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    经过试验验证,沥青粘度在0.3PaS~0.6PaS,可保证改性沥青被胶体磨剪切研磨成1~5um;生产乳化普通沥青或SBR胶乳改性乳化沥青时,沥青温度在130℃~140℃;生产乳化SBS改性沥青时,沥青温度在160℃~180℃。


    ②合适的皂液温度(低于沥青温度80℃~100℃):在沥青与皂液混合后,沥青仍可保证被胶体磨剪切研磨成1~5um的前提下,温度尽量低;乳化普通温度沥青和改性乳化沥青用皂液温度30℃~50℃;乳化SBS改性沥青用皂液温度60℃~80℃。


    ③管线压力:泵的出口压力≥0.6MPa,降温前有备压系统,保证管线内可调节压力在0.15~0.3MPa,防止乳化改性沥青中水分汽化导致破乳。


    乳化沥青胶体磨出口温度的理论计算公式:T℃=[(0.5×W1×T1)+(W2×T2)+(W3×T3)]÷[(0.5×W1)+W2+W3]


    (备注:W1和T1为沥青的重量和温度,W2和T2为皂液的重量和温度,W3和T3为胶乳的重量和温度)根据上面的公式,不同乳化沥青不同含量磨出口温度如下:

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    普通乳化沥青:基质沥青温度140℃,皂液50℃;胶乳改性乳化沥青:基质沥青温度140℃,皂液50℃,胶乳添加量5%,温度25℃;


    乳化SBS改性沥青:改性沥青165℃,皂液65℃;


    根据压力增加沸点升高的原理,在压力达到0.2MPa时,水的沸点升高到120℃,整个管线系统在降温前应保证适当压力(0.15~0.3MPa)。


    (6)高效能的降温装置。将乳化改性沥青降温至≤85℃,保障乳化改性沥青的储存稳定性。

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    乳化SBS改性沥青的应用

    使用乳化SBS改性沥青的目的主要在于以下几个方面:提高高温稳定性;低温抗缩裂能力;提高早期强度、内聚力、粘附强度;提高抗水剥落能力;提高抗疲劳性能;延长路面寿命。特别是超高SBS及沥青含量的乳化改性沥青将更与先进的养护设备和工艺相得益彰。


    (1)同步碎石封层:设计的初衷就是使用改性沥青含量69%以上的乳化SBS改性沥青。使用高性能和高含量的乳化SBS改性沥青,比传统乳化普通沥青和SBR胶乳改性乳化沥青,有更高的沥青油石比、更好的高低温性能和黏结强度,从而提高路面性能、延长使用时间。


    (2)超薄磨耗层:乳化SBS改性沥青撒布及热沥青混合料摊铺同步施工,前面喷洒乳化SBS改性沥青,其后紧跟摊铺热沥青混合料,在热混料的作用下使乳化改性沥青爬升至摊铺厚度的1/3~2/3高度,并填充热混料的空隙,不但起到封水效果,而且为超薄面层提供足够的强度和超强粘结力,没有性能满足的乳化SBS改性沥青就无法保证该技术的实施。


    (3)冷再生:要实现真正意义的冷再生,离不开高含量高性能的乳化SBS改性沥青,对石料比传统乳化沥青有更高的油膜厚度和裹覆性,降低混合料的空隙率,增加混合料的高低温性能和抗水剥落性、提高路面的耐久性。


    (4)冷拌冷铺型乳化改性沥青具有固含量高、颗粒均匀度高、储存稳定性好等特点;蒸发残留物具有高软化点、高延度、高粘弹性、高弹性恢复等特点;其微观结构为水包油型乳化改性沥青,加入水泥时,水泥颗粒与水之间被沥青微粒隔离开来,形成刚性胶凝体系与柔性胶凝体系的稳定共混体系;常温改性乳化沥青与适合级配的石料(常温或100℃左右)拌和,可制备出性能优异的常温沥青混合料,可应用于沥青路面的小面积修补,也可用摊铺机进行大面积的路面摊铺,经过初步道路修补与较大面积路面摊铺等实践检验,均取得了良好的经济与社会效益。


    (5)冷施工灌缝胶、粘层油、桥面和路面防水等领域。2010年,山西临午线改造项目,乳化SBS改性沥青成功应用于粘层。改性沥青含量>55%,蒸发残留物软化点>60℃、针入度55(0.1mm)、5℃延度>30cm;2011年8月,甘肃武威公路总段,乳化SBS改性沥青成功应用于微表处,改性沥青含量>65%、蒸发残留物软化点70℃以上、针入度68、5℃延度35~45cm;2011年10月,广州西二环高速公路微表处以及东莞市国省道微表处施工,改性沥青含量>62%、蒸发残留物软化点72℃以上、针入度70、5℃延度39cm。

    总结

    乳化SBS改性沥青是一种前景看好、应用广泛的优良沥青粘结料,特别是油包水型乳化改性沥青应用于冷拌冷铺混合料。虽然其生产对设备及技术要求较高,但其优异性能和更低的材料成本越来越受到工程技术人员推崇,传统乳化普通沥青将逐渐被淘汰,取而代之的是高品质的乳化SBS改性沥青。


    采用乳化改性沥青设备和生产技术,将SBS改性沥青、SBR改性沥青、胶粉改性沥青或SBS/SBR复合改性沥青等高性能的改性沥青,生产成高固含量的水包油型或油包水型乳化改性沥青,使得改性沥青的高性能延伸到乳化沥青,实现高性能改性沥青的应用领域用冷态施工方式进行施工应用,施工简便,节约沥青用量,节能环保,快速开放交通等优点,应用将越来越广泛,具有极大的社会效益和经济效益。


    标签:技术中心,改性沥青
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