二十世纪九十年代以来,我国公路事业突飞猛进,为了提高路面的使用性能,延长路面的使用寿命,重交通沥青以及聚合物改性沥青在高速公路和高等级公路建设维护中得到大量应用。随着我国公路建设的需求以及乳化沥青的技术进步和乳化设备与施工机械的提高,改性乳化沥青在我国道路工程中也得到逐步发展与推广应用,本文浅谈了几种改性乳化沥青的特性及其制备、应用情况。
橡胶胶乳改性乳化沥青是一种高温抗变形、低温抗缩裂、性能优良的道路建筑材料。其制备工艺是采用双液掺配法一次搅拌工艺,即先将丁苯橡胶乳液乳化剂、稳定剂配成水溶液,而后与热沥青同时进入胶体磨来制备乳化沥青。
使用橡胶胶乳改性乳化沥青的改性稀浆封层可以提高道路的耐久性,改善行车舒适性、提高路面的抗滑性,增强行车安全。由于改性稀浆封层具有明显的技术上和经济上的优势,因此,扩大面积推广一定能取得较好的经济效益和社会效益。
SBR改性乳化沥青在低温抗裂方面要明显优于普通乳化沥青;在高温稳定性方面,SBR改性乳化沥青比普通乳化沥青的残留软化点提高了6℃,高温流淌试验也表明SBR改性乳化沥青比普通乳化沥青的高温稳定性好;另外,SBR改性乳化沥青的粘附性以及抗老化性能也要明显优于普通乳化沥青。SHRP结果也表明,SBR改性乳化沥青具有较好的抗车辙能力和抵抗疲劳开裂的能力,很好的低温抗裂性能,并且能够提高普通沥青与石料的粘附性。
由于把橡胶掺入乳化沥青中的掺配方法和掺配的先后次序对其性能有重要影响,所以在制备时必须仔细考虑,并通过试验来加以确定。液态掺配法制备改性乳化沥青又分为3种:第一种方法称为二次热混合法,即橡胶胶乳要经过两次热混合分散过程。橡胶胶乳(常温)与热乳化剂水溶液(60~70℃)经乳化机混合,得橡胶胶乳乳化剂混合液,立即把该混合液与热熔沥青(120~130℃)再送人乳化机进行乳化。在乳化过程中橡胶胶乳与沥青再混合并分散,得到改性乳化沥青;第二种方法称为一次热混合法,即橡胶胶乳与沥青乳液经过一次热混合分散过程。热乳化剂水溶液(60~70℃)与热熔沥青(120~130℃)经乳化机乳化得乳化沥青(90~100℃),把所得乳化沥青立即与橡胶胶乳(常温)再送入乳化机进行混合,得到改性乳化沥青;第三种方法称为一次冷混合料,即橡胶胶乳与沥青乳液要经过一次冷混合分散过程。橡胶胶乳(常温)与沥青乳液(常温)于常温下送入乳化机进行混合,得到改性乳化沥青。
SBS改性乳化沥青具有良好的抗高温流变性能和抗车辙性,要想生产出合格的SBS改性乳化沥青,必须具备以下几个条件:
1、合格的SBS改性沥青,包括基质沥青选择、改性剂的选择及SBS改性剂的掺量;
2、高品质的沥青乳化剂;
3、合适的生产工艺;
4、良好的乳化沥青生产设备。
SBS改性剂用量越多,越难乳化。但是,SBS改性剂用量增加,改性沥青各项指标(如高温稳定性、低温抗裂性能)增加。一般星型SBS改性优于线型,S/B嵌段比越小越易乳化,自身的拉伸强度越大越难乳化,SBS分子量越大越难乳化。
影响SBS改性沥青乳化的因素主要有以下几点:
1、沥青的改性:包括基质沥青的型号,SBS改性剂的品种、用量、掺配工艺,稳定剂的品种以及SBS颗粒剪切细度等因素;
2、乳化剂的选择:包括乳化剂的品种、用量、稳定剂的品种及掺量等因素;
3、乳化沥青生产设备的影响;
4、乳化沥青生产工艺的选择。
阴离子乳化剂价廉货源广,但存在着铺于路面初期粘附性欠佳的不足。在阴离子乳化剂中掺入0.1%~0.2%的金属皂,改变了沥青乳液对石料的粘结机理,增强了阴离子沥青乳液对骨料的粘结力,提高了路面的早期强度。实践证明金属皂弥补了阴离子乳化沥青初期粘附性差的缺点,又利用了阴离子沥青乳化剂价廉货源广的优点,金属皂改性阴离子乳化沥青用于养护、施工,质量更有保证,尤其在高温季节施工更有其独特的应用价值,沥青路面质量得到显著改善,“飞石”、泛油、龟裂和油包大大减少,耐久性有所提高。
彩色改性乳化沥青有其乳化沥青的特性且色彩鲜艳,粘结力强,含水量小,无毒、无害、无味、生产和施工中无废水、废渣排放,操作简单,是一种节能的施工材料。
彩色沥青超薄微表比热拌沥青混合料更经济、环保。传统的热沥青铺路,沥青需要加热至165~170℃。运输储存都需要加热保温,使用的矿料也需要烘干加热至l60℃。资料表明,一台3000型沥青拌和楼一年平均要消耗3000t燃料油,而且有大量的有害气体排放,对人们的健康和生活造成了不良影响。而彩色微表只需在生产时将彩色沥青加热到130℃,以后无论倒运多次或保存多久都不需要加热,并且可与石料在潮湿的状态下拌和。据统计,彩色微表路面比热铺彩色路面的能源可节约50%以上。
彩色改性乳化沥青的用途也比较广泛,可以用于道路施工、高速公路标志线、减速标志线、城市道路、广场、公园、学校、居民小区、内外墙喷涂、水库防渗漏、面层防水、灌缝等,也可用于防水和喷涂墙壁作装饰材料,美化居住环境,为我们的生活增添色彩。
橡胶胶乳改性乳化沥青、SBR改性乳化沥青、SBS改性乳化沥青、改性阴离子乳化沥青是较早进行研究的改性乳化沥青,应用及制备已有一定发展,其中SBR改性乳化沥青是目前最常用并成熟的技术。彩色改性乳化沥青对我国则是新型产品。
总言之,改性乳化沥青是一种新材料、新工艺、新技术,用其进行的稀浆封层具有高温稳定性、低温抗开裂性、耐磨以及防水等性能,这些优点使改性乳化沥青在公路工程中必将得到广泛的推广应用。但我国的改性乳化沥青技术与国际上发达国家的水平还有很大差距,至今为止我国还没有公布国标改性乳化沥青技术要求。现今我国高速公路和高等级公路里程正在进入大幅增长阶段,改性乳化沥青在高速公路的新建工程以及维修养护中有着广阔的市场需求和推广应用前景,通过大量实践亦可缩小这种差距。