提高改性乳化瀝青的高溫穩定性是乳化瀝青領域的乙個重要研究課題。 復合改性法有效提高了改性乳化瀝青的高溫穩定性,得到了高軟化點的改性乳化瀝青製品。
SBS 修改 |高軟化點 |多次修改。
改性乳化瀝青一直是乳化瀝青行業的重點發展方向。 我國高速公路的膠粘劑層和養護市場的微表面和超薄耐磨層是改性乳化瀝青的主要應用領域。
在全球變暖和道路荷載增加的背景下,對道路改性瀝青和改性乳化瀝青的要求逐漸提高,特別是軟化點受到特別關注,部分地區的重點工程甚至要求軟化點高於70。 因此,提高改性乳化瀝青的改性效果和質量,大大提高高溫穩定性成為研究方向。
1、改性乳化瀝青的開發與分類
在我國,道路改性瀝青主要包括SBS改性、SBR改性、環氧改性、PE EVA改性、矽藻土改性、聚合物蠟改性等型別。 SBS和SBR在瀝青的改性機理上有很大的區別。 SBS的軟段S聚集在一起吸收瀝青中的輕油並充分膨脹,硬段B連線軟段形成的結構,實現橋接作用,進而形成空間網路系統。 該網狀系統的形成降低了瀝青中易游離組分在高溫環境下的運動幅度,從而提高了瀝青的高溫穩定性。 SBR和SBS最大的區別是由SBR的分子結構決定的,SBR無法實現基質瀝青中空間網路體系的構建,瀝青組分與SBR顆粒之間的作用只是吸附,因此SBR在高溫穩定性方面與SBS有很大不同。 在SEM影象中,SBS改性瀝青的微觀形貌是海綿狀多孔的,而SBR改性瀝青的微觀形貌是絮凝的[1]。
因此,在製備改性乳化瀝青時,SBS改性瀝青與SBR之間存在很大差異。 如果SBR改性乳化瀝青的乳化液出口溫度低於SBS,則在常壓下生產不會導致乳化瀝青區域性沸騰,進而氣化和破乳。 但是,SBS改性瀝青在乳化前需要特殊配製,以降低體系的粘度,然後通過加壓和換熱器冷卻來降低出口溫度,並提出了生產的連續性和穩定性。 因此,SBS改性乳化瀝青的生產必須採用大功率、高精度膠體磨,具備背壓控制、大型換熱器等條件,通過嚴格控制溫度和生產指標,實現穩定生產。 SBS改性乳化瀝青對裝置要求很高,裝置的磨損也非常大,如果SBS改性乳化瀝青常年生產,膠體磨粉的磨盤會產生明顯的磨損[2]。 因此,SBS改性乳化瀝青的生產一直是乳化瀝青領域的技術難點和重點。
2. SBS改性乳化瀝青的研究
改性乳化瀝青的研究方向主要集中在如何提高SBS含量和乳化液質量上。 近年來,行業專家提出了多種解決方案,主要包括:1)新增輕質組分油和表面活性劑,以降低改性瀝青的粘度;2)新增水性改性劑;3)新增雙組份環氧樹脂或聚合物,提高高溫穩定性。本研發專案採用多種改性技術對市面上常用的鎮海70瀝青進行改性乳化復合,取得了滿意的效果。
試驗條件:瀝青採用中石化鎮海70,改性劑採用市面上常用的線性SBS顆粒,乳化瀝青生產裝置採用中型室內試驗機,研磨時間較短。 混合試驗的石材由江蘇玄武岩和425水泥製成。 通過環氧改性、SBS改性、SBR改性和聚氨酯改性等多種方法的比較以及兩種不同改性劑的組合,最終確定採用SBS和SBR改性乳化瀝青進行對比研究。 然後,比較不同改性劑用量改性乳化瀝青的效能,重點關注軟化點、延展性和彈性恢復,試驗結果見表1、表2和圖1。 混合試驗結果如表3所示。
從以上試驗結果可以看出,SBS改性乳化瀝青的軟化點在改性劑用量增加的過程中得到了很大的提高,最終軟化點可以穩定地達到75以上,延展性和彈性恢復結果也會得到適當的提高。
在軟化點和彈性恢復方面,SBS改性乳化瀝青的效果優於SBR。
後期的攪拌試驗也表明,SBS改性乳化瀝青的微表面混合料具有優異的效能。
三、結語
從這項研究中可以得出以下結論:
1)SBS改性乳化瀝青可以穩定地獲得高軟化點指標,還可以提高彈性恢復和延展性。在瀝青行業,高軟化點一直是同行關注的焦點。
2)軟化點過高會導致瀝青材料硬化,會影響瀝青在常溫施工中的初始粘結性能,因此需要特別注意。
3)在此試驗的基礎上,需要進一步補充各種改性型別的拉拔試驗,得到軟化點、拉拔強度和附著力均衡提高的改性乳化瀝青。
全文完。 2021年12月首次發表於《石油瀝青》。 作者簡介:馬偉民,男,1994年畢業於同濟大學道路交通系,長期從事道路瀝青材料研究。 現為傑和天龍化工技術總監。