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贵州乳化沥青浅谈改性方式对乳化沥青性能的影响

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贵州乳化沥青浅谈改性方式对乳化沥青性能的影响

发布日期:2019-05-08 作者: 点击:

贵州乳化沥青浅谈改性方式对乳化沥青性能的影响

贵州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。

贵州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,再在贵州乳化沥青中掺入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

软化点既可以反映贵州乳化沥青的感温性,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。贵州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的掺入对贵州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。

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