SBS改性瀝青的乳化及應用

2021-01-14 瀝青路面

文章來源:微信公眾號」瀝青路面「

摘 要

首先論述了路用瀝青改性的必要性,通過對幾種常用乳化瀝青及不同改性劑對瀝青的改性效果及成本的比較,總結出SBS改性瀝青顯著的經濟效益和社會效益,並對SBS改性瀝青乳化的條件及乳化劑的要求進行了說明。最後論述了SBS改性乳化瀝青的應用範圍。

關鍵詞

SBS改性瀝青 | 乳化工藝 | 瀝青乳化劑 | 應用範圍

近年來,隨著快速增長的交通量,車輛的大型化,重載車輛比例越來越高以及車輛超載嚴重和車輛的渠道化行駛,對瀝青路面使用性能提出了嚴峻考驗,同時夏、冬季的高溫低溫及雨雪氣候環境,同樣對瀝青路面使用性能提出了更高要求。很多場合普通乳化瀝青已無法滿足瀝青路面的使用要求,所以對乳化瀝青的改性成為一種勢在必行的趨勢。目前,常用的乳化瀝青改性方法有三種,分別是:使用水溶性的丁苯膠乳(SBR)改性;使用熱塑性橡膠(SBS)改性瀝青直接乳化的改性;使用水溶性環氧樹脂改性。

SBS改性瀝青以其能夠顯著提高高溫抗車轍、低溫抗開裂能力以及增強抗老化等性能而成為目前主要改性品種,並得到了廣泛的認可和應用[1]。

改性乳化瀝青簡述

從廣義上講,改性乳化瀝青就是用各種不同的方法使乳化瀝青的使用性能得到改善和提升。與普通乳化瀝青相比,改性乳化瀝青優勢[2]有:

(1)顯著提高了乳化瀝青的高溫穩定性;

(2)顯著提高了乳化瀝青的低溫抗裂性能;

(3)提升了乳化瀝青的粘附性能;

(4)促進了工程早期強度的形成;

(5)大幅提高了完工後的工程強度;

(6)是快速修補車轍的理想材料;

(7)進一步擴大了乳化瀝青的應用範圍;

(8)進一步提升了乳化瀝青的抗老化性能;

(9)有效的延長了路面的使用壽命;

(10)具有顯著的經濟和社會效益。

常用乳化瀝青及應用結果對比

目前,工程上常用的乳化瀝青主要有三種,普通乳化瀝青、SBR改性乳化瀝青和SBS改性乳化瀝青,下面主要從乳化設備、乳化工藝、乳化劑和應用範圍幾方面做一下比較,見表1。

通過表l可以看出生產SBS改性乳化瀝青對乳化設備、乳化工藝和乳化劑要求都很高,但它應用範圍很廣,可以應用於公路路面工程裡所有的工程系統。

以拌合型改性乳化瀝青BCR為例,分別選擇了SBR膠乳和SBS改性劑,通過對乳化瀝青蒸發殘留物三大指標及每噸乳化瀝青成本進行比較,見表2。

通過表2可以看出,SBS改性乳化瀝青的三大指標都能達到JTGF40—2004《公路瀝青路面施工技術規範》中改性乳化瀝青的技術要求,並且蒸發殘留物的軟化點要明顯高於SBR改性乳化瀝青,而針入度明顯低於SBR改性乳化瀝青,顯著提高了瀝青的抗高溫性能和抗車轍性能。從每噸改性乳化瀝青價格來說也要比SBR改性乳化瀝青便宜近150元,可以說SBS改性乳化瀝青無論從性能上還是價格上都會比SBR有很大優勢。就SBR與SBS改性乳化瀝青進行混合料性能試驗,試驗結果見表3。

通過表3可以看出,在同樣試驗條件下,SBS改性乳化瀝青的混合料性能要明顯好於SBR的,尤其在溼輪磨耗損失和寬度變形率上。其次,由於SBS改性乳化瀝青強度高,適當增大油石比,使油膜變厚,可以減少行車噪聲,不但提高了行車舒適性,也延長了道路的使用壽命,進一步驗證了SBS改性乳化瀝青優良的性能。

SBS改性乳化瀝青的乳化及相應乳化劑特點

SBS改性瀝青與原基質瀝青相比,由於其高溫黏度增大,軟化點升高,所以在一定程度上給乳化過程增大了難度,要保證SBS改性瀝青的順利乳化,必須滿足四點關鍵性要素:第一,材料上要有質量合格的SBS改性瀝青;第二,要有高品質的乳化劑;第三,設備上有配置完善的乳化設備;第四,要有合適的生產工藝參數。

乳化SBS改性瀝青對乳化劑的要求

對於SBS改性瀝青,因其黏度較高,因此需在較高溫度下乳化,並採用較大的剪切應力。與一般瀝青乳化劑相比,乳化SBS改性瀝青的乳化劑應具備如下特性:

(1)具有較大的親水性,以提高乳化劑的相轉變溫度(PIT),以適應較高的乳化溫度;

(2)具有較高的電荷密度或較大體積的親水基團,以提供更大的靜電穩定,或提供更強的立體位阻效應,以提高較大分散粒子的沉降穩定性;

(3)更強的表面活性,以降低乳化瀝青的粒徑。

乳化SBS改性瀝青對設備的要求

乳化SBS瀝青對設備的要求很高,膠體磨要有足夠大的動力,並且能夠承受背壓,由於乳化SBS瀝青工藝溫度要求比較高,所以乳化瀝青出料前要經過換熱器,將乳化瀝青溫度降到90℃以下,防止溫度過高乳化瀝青破乳。

SBS改性瀝青的乳化工藝

生產SBS改性乳化瀝青對工藝要求很高,具體工藝流程見圖1。

SBS改性乳化瀝青的應用範圍

SBS改性乳化瀝青的應用範圍很廣,按建設性質分,可以應用在新建、改建、擴建工程中;按工程性質分,可以應用在小修、中修、大修工程中。其中,具體的應用工程包括微表處、冷再生、冷拌冷鋪、粘層、透層、稀漿封層、碎石封層、霧封層、橋面防水、SBS卷材、路面灌縫等所有可以用乳化瀝青的工程中。

參考文獻

[1]於進軍,王燕飛.SBS改性道路瀝青的性能概述[J].石化技術,2000,7(2):121.

[2]楊林江.改性瀝青及其乳化技術[M].北京:人民交通出版社,2004:76.

[3] JTGF40一2004,公路瀝青路面施工技術規範[S].

[4] 交通部公路科學研究院.微表處和稀漿封層技術指南[S].北京:人民交通出版社,2006.

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