不粘輪乳化瀝青的制備與性能研究及其工程應(yīng)用

唐靖宇

摘 要：本文通過先改性再乳化然后添加界面改性劑的方法制備了一種可有效提升粘層油的低溫延度和抗施工損傷性能的不粘輪乳化瀝青。通過實(shí)際工程應(yīng)用表明：制備不粘輪乳化瀝青具有存儲(chǔ)穩(wěn)定性優(yōu)異，較高拉拔強(qiáng)度及高溫下不粘輪等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：粘層;不粘輪乳化瀝青;界面改性劑;拉拔強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

本文采用彈性體、乳化劑和界面改性劑等助劑為原材料制備出低溫性能優(yōu)異的不粘輪乳化瀝青，探索制備不粘輪乳化瀝青的最佳工藝條件，研究了不粘輪乳化瀝青的性能指標(biāo)，并對(duì)不粘輪乳化瀝青在工程上的應(yīng)用進(jìn)行歸納總結(jié)，為不粘輪乳化瀝青的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器和試劑

真空干燥箱（DZF-1B型）;激光粒度分析儀（SCF-162B）;電動(dòng)攪拌機(jī)（RW-20）;膠體磨（道維施）;復(fù)合件拉拔儀（HC-40）;附著力拉拔儀（ XH-M）;粘輪測(cè)試儀（ZTR-5080）;石油瀝青;乳化劑;聚合物彈性體。

1.2 分析方法

1.2.1 粒徑測(cè)試

將所制備的乳液用去離子水稀釋至一定濃度，放入激光粒度分析儀中進(jìn)行測(cè)試。

1.2.2 拉拔強(qiáng)度測(cè)試

按照DB32/T2285-1012《水泥混凝土橋面水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層施工技術(shù)規(guī)范》實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。

1.2.3 粘輪測(cè)試

（1）將試樣涂布于玻璃片（200 mm×100 mm×3 mm）上，涂成與玻璃片的短邊平行在長邊中心處成一條80 mm寬的帶狀，涂膜厚度按灑布量（0.4 kg/m2～0.6 kg/m2）折算;（2）將制作好的不粘輪乳化瀝青樣品和成型后的被附著材料放在指定溫度的烘箱中靜置4小時(shí)以上。

2 結(jié)果與討論

2.1 彈性體對(duì)改性瀝青性能的影響

由于采用30#直溜石油瀝青制備不粘輪乳化瀝青時(shí)其蒸發(fā)殘留物脆性大，低溫性能差，需要添加彈性體對(duì)低標(biāo)號(hào)瀝青進(jìn)行改性來解決30#直溜石油瀝青的脆性，下面將研究彈性體對(duì)改性瀝青性能的影響。

2.1.1 彈性體種類對(duì)瀝青性能的影響

可以看出：彈性體可有效提升瀝青軟化點(diǎn)，其中彈性體Ⅲ提升效果最明顯，可達(dá)85.8℃，但是彈性體Ⅲ對(duì)瀝青延度提升較小。而彈性體Ⅰ不僅對(duì)瀝青軟化點(diǎn)有較大提升，對(duì)瀝青延度也有明顯的改善，這是因?yàn)閺椥泽wⅠ含有最佳比例的苯乙烯和丁二烯。因此選擇彈性體Ⅰ作為瀝青的改性劑。

2.1.2 彈性體Ⅰ摻量對(duì)瀝青性能的影響

可以看出：隨著彈性體Ⅰ摻量的增加，瀝青軟化點(diǎn)逐漸升高，針入度逐漸下降，延度不斷增大。但是瀝青的軟化點(diǎn)升高的同時(shí)，針入度降低，粘度增大，瀝青不易乳化，綜合考慮成本、性能及制備工藝的因素，選擇彈性體Ⅰ摻量為4%。

2.2 乳化劑對(duì)不粘輪乳化瀝青性能的影響

2.2.1 乳化劑種類對(duì)不粘輪乳化瀝青性能的影響

由結(jié)果可以看出：從乳化效果來看，RHJ-A和RHJ-B整體乳化效果較好，1d穩(wěn)定性較好。RHJ-C制備的乳化瀝青，1d穩(wěn)定性較差，不能滿足規(guī)范要求。為了具體分析乳化劑種類對(duì)不粘輪乳化瀝青性能的影響，下面將考察乳化劑種類對(duì)乳化瀝青粒徑的影響。

由結(jié)果可以看出：RHJ-A制備的乳化瀝青粒度分布較均勻，平均粒徑在2.73 μm，是三種乳化劑中粒徑最小的;RHJ-C平均粒徑較大，且出現(xiàn)雙峰現(xiàn)象，說明乳化劑的乳化效果較差，因此乳化瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性較差;而RHJ-B制備的乳化瀝青平均粒徑較大，且乳化劑RHJ-B對(duì)環(huán)境不友好，因此優(yōu)選單季銨鹽類RHJ-A作為制備不粘輪乳化瀝青的乳化劑。

2.2.2 乳化劑摻量對(duì)不粘輪乳化瀝青性能的影響

由結(jié)果可以看出：乳化劑RHJ-A摻量為0.2%時(shí)，不粘輪乳化瀝青平均粒徑為5.34 μm，乳化效果較差，隨著乳化劑RHJ-A量的增加，乳化瀝青粒徑變小，乳化效果變好。當(dāng)乳化劑摻量增至0.4%時(shí)，乳化瀝青粒徑降低至2.73 μm。再增大乳化劑的摻量，乳化效果變化不大，乳化瀝青的粒徑降低不明顯。這是由于乳化瀝青中RHJ-A含量已經(jīng)達(dá)到臨界膠束濃度。5天儲(chǔ)存穩(wěn)定性隨乳化劑摻量的增加而變小，當(dāng)乳化劑摻量為0.4%，5d存儲(chǔ)穩(wěn)定型達(dá)到最佳，再增大摻量時(shí)，儲(chǔ)存穩(wěn)定性變化不大。隨著乳化劑摻量的增加，乳化瀝青蒸發(fā)殘留物延度增大，但當(dāng)乳化劑摻量為0.6%時(shí)，延度最佳，再繼續(xù)增大時(shí)，乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的延度反而降低。綜合多種因素考慮，建議乳化劑的摻量為0.4%。

2.3 界面改性劑對(duì)不粘輪乳化瀝青性能影響

2.3.1 界面改性劑種類對(duì)不粘輪乳化瀝青高溫粘輪性能的影響

不同界面改性劑對(duì)不粘輪乳化瀝青高溫粘輪性能的改善效果不同，下面研究不同界面改性劑對(duì)抗施工損傷性能的影響。

由結(jié)果可以看出：由界面改性劑A和C制備的不粘輪乳化瀝青在60℃會(huì)出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象，而界面改性劑B和D制備的不粘輪乳化瀝青60℃時(shí)沒有出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象，這是因?yàn)榻缑娓男詣〣和D的添加可在瀝青膜表面形成一層有效的隔離層，阻礙了瀝青與車輪的接觸。

2.3.2 界面改性劑對(duì)瀝青性能的影響

由結(jié)果可以看出：界面改性劑B和D都能提升不粘輪乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的軟化點(diǎn)。且D的提升效果更明顯。但界面改性劑B和D都會(huì)降低不粘輪乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的15℃延度，且界面改性劑D降低的幅度偏大。這是由于界面改性劑D含有較多的芳香環(huán)，增大瀝青脆性，因此選擇界面改性劑B為不粘輪乳化瀝青的添加劑。

2.3.3 界面改性劑B摻量對(duì)不粘輪乳化瀝青性能影響

由結(jié)果可以看出：隨著界面改性劑B摻量增加，不粘輪乳化瀝青的軟化點(diǎn)逐漸增加，15℃延度不斷減小，綜合考慮成本與性能，選擇界面改性劑B的摻量為4%。

3 不粘輪乳化瀝青的工程應(yīng)用

通過研究分析表明，由于在新建路面、銑刨重鋪和薄層罩面施工過程中，粘層材料性能不足，路面出現(xiàn)大量擁包、推移的現(xiàn)象，因此在新建路面、銑刨重鋪和薄層罩面施工過程中推薦采用不粘輪乳化瀝青作為粘層材料，現(xiàn)場(chǎng)使用過程中，不會(huì)出現(xiàn)粘層油被車輪帶走的現(xiàn)象。

4 結(jié)論

（1）通過先改性再乳化然后添加界面改性劑的方法制備了一種可有效提升粘層油的低溫延度和抗施工損傷性能的不粘輪乳化瀝青。制備的乳化瀝青乳化效果較好，平均粒徑可達(dá)2.73 μm，可在60℃不粘輪;（2）制備乳化瀝青的蒸發(fā)殘留物的軟化點(diǎn)達(dá)到81.3℃，15℃延度達(dá)45.7 cm，附著力拉拔強(qiáng)度達(dá)到2.42 MPa;（3）不粘輪乳化瀝青在新建路面、銑刨重鋪和薄層罩面施工過程中應(yīng)用效果良好，施工過程中沒有出現(xiàn)粘輪情況，各性能指標(biāo)良好，在粘層材料上具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇新國，顏赫，魯圣弟，等.瀝青路面層間粘結(jié)效果影響因素[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，33（03）：21-26+68.

[2]弓銳，徐鵬，郭彥強(qiáng).丁苯膠乳對(duì)粘層用改性乳化瀝青性能的影響[J].中外公路，2014，34（06）：223-225.

[3]何銳，武書華，管勤，等.瀝青路面層間粘結(jié)性能影響因素試驗(yàn)研究[J].中外公路，2015，35（04）：272-276.