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          對乳化SBR改性瀝青及其微表處技術的探析
          [2018/10/25]

            改性乳化瀝青不僅具有乳化瀝青的常溫態施工、節省能源、減少環境污染、降低工程造價等一系列優點,還綜合了改性技術,全面提高了瀝青材料的高溫穩定性、低溫抗裂性與集料的粘附性等重要技術參數,被認為是目前最經濟有效、最具發展潛力的預防性養護材料。然而,由于改性材料的加入,使得改性乳化瀝青的乳化過程較普通乳化瀝青更困難,乳液的穩定性也更差。針對以上問題,筆者對制約SBR改性乳化瀝青制備及存儲的關鍵性因素進行了研究,總結了改性乳化瀝青制備過程中主要技術參數的推薦值及相應問題的解決措施。


            l原材料
            瀝青:SK90基質瀝青;試驗用水:自來水;改性劑:陽離子SBR膠乳PC1468,劑量3%;乳化劑:IndulinMQK1M,劑量20%;穩定劑:聚乙烯醇(PVA)01+氯化鈣(CaC12)01%;pH值調節劑:工業級鹽酸,有效含量36%~38%。
            

                 2制備流程
            21瀝青準備
            瀝青準備就是將瀝青加熱到適宜的溫度呈流動狀態。此時,溫度控制十分關鍵。若溫度過低,瀝青粘度大,流動困難,則導致乳化困難;若溫度過高,則有部分低沸點物被蒸出,不僅污染環境,浪費資源,且過高溫度的瀝青與皂液混合時,還引起皂液沸騰,不安全。同時,乳液的出料溫度也相應提高,不利于乳液的存儲。瀝青加熱溫度沒有一個絕對的范圍,總體把握原則就是將瀝青加熱到流動狀態,能方便地加入到皂液中即可。摒棄瀝青溫度越高,乳化越充分的不科學觀點。
            22皂液制備
            在皂液的制備過程中,需添加及溶解的材料較多。研究表明,各種原材料的加入順序對乳化效果、穩定效果以及乳液性能都有較大的影響。有機穩定劑PVA在水中呈中性,適用于pHIpHl4的各種乳化劑制備的皂液,應最先加入,充分攪拌,溶解完全。無機穩定劑CaC12為強酸弱堿鹽,在水溶液中呈酸性,適用于pH值在酸性范圍的皂液,同時也具有輔助調節pH值的作用,在PVA之后加入。待水溫稍降后,再加入乳化劑,稍作攪拌,加入鹽酸,調節pH值并校準。持續攪拌乳化劑水溶液,使乳化劑充分溶解。最后加入SBR膠乳,加入前要搖勻。
            23瀝青乳化
            瀝青在高速剪切儀增壓、剪切、研磨等機械作用下,穩定而均勻地分散在皂液中,形成水包油狀的瀝青乳狀液。正常的改性乳化瀝青乳液應為棕褐色,顆粒細膩均勻。
            24乳液存儲
            剛制備好的乳液,其溫度高于室溫,一般在80℃左右。為了保證乳液內部和表層溫度均勻降低,防止表層因散失水分而結皮,在乳化完成之后的2030min之內,應人為地對乳液進行攪拌,頻率不用太快,保持在70rmin左右即可。待乳液降至室溫后,過篩、密封保存備用。


            3性能影響因素
            31起泡與消泡
            在改性乳化瀝青的制備過程中,很容易混入空氣形成氣泡。此時,瞬間生成疏水基伸向氣泡內部,親水基向著液相的吸附膜。形成的氣泡由于受到溶液的浮力而上升,沖向溶液的表面。當氣泡從表面向外部空氣中逸出時,形成雙分子膜,雙分子膜之問含有大量乳化劑溶液,降低了乳化劑在瀝青中的分散均勻度及濃度,導致生產效率降低,同時乳液儲存穩定性也會受到不同程度的影響。因此,在生產乳液的過程中,應盡量避免引入空氣。對于特別嚴重的泡沫可采用化學手段消除。
            32油水比
            油水比的變化對蒸發殘留物含量以及蒸發時間有較大影響,而對殘留物性質的影響不明顯。試驗結果如圖l:隨著油水比的增加,乳液所需的蒸發總時間明顯減少,而蒸發殘留物含量呈線性趨勢增加。此外,油石比的大小也影響著稀漿混合料的可拌和時間和破乳速度。因此,合理控制油水比不僅可以節約能源,降低生產成本,提高生產效率,還能優化混合料的施工性能。在以上試驗條件下,微表處用改性乳化瀝青的油水比為6040較為合理。
            
            圖1蒸發總時間及殘留物含量隨油水比變化圖
            


            33皂液pH
            陽離子型瀝青乳化劑只有在一定的pH值下,才有最大的溶解度,達到最佳的乳化效果。皂液pH值對改性乳化瀝青性能的影響如圖2~圖7所示。
            圖2pH值一乳液篩上剩余量圖


            圖3pH值一乳液標準粘度圖


            圖4pH值一乳液貯存穩定性圖


            圖5pH值一蒸發殘留物軟化點圖


            圖6pH值一蒸發殘留物針入度圖


            圖7pH值一蒸發殘留物延度圖

            由以上圖示可知:皂液pH值對乳液篩上剩余量、標準粘度、存儲穩定性以及蒸發殘留物延度都有著較明顯的影響,而對殘留物軟化點及針人度影響不明顯。皂液pH值對乳液性能的影響,歸根到底還是由于乳化劑在皂液中的溶解度以及在瀝青中的分散均勻度所造成。皂液pH值自身不會對乳液性能造成直接影響。圖3、圖4、圖7表明,存在一個相對最佳的皂液pH值使得乳液性能最優。研究結果表明,在該乳液配伍下,皂液最佳pH值為20。
            34剪切儀轉速
            常見的小型高速剪切儀其最高轉速都在10000rmin以上。試驗證明,過高的轉速,過大的剪切力不僅浪費資源,而且對乳化效果的改善并不明顯。普通乳化瀝青使用55006000rmin的轉速,即可達到較好的乳化效果。對于改性乳化瀝青,則要求轉速更高一些,3(折純后)SBR膠乳添加量,選擇75008000rmin的轉速范圍就能達到不錯的乳化效果,若膠乳劑計量再增加,可相應提高剪切速度。

          35剪切時間
            剪切時間在改性乳化瀝青的生產制備環節中,是一個重要的工藝參數。時間過短,瀝青乳化不充分,乳液明顯有顆粒感;時間過長,浪費資源,且乳液性質不會得到明顯改善。如圖8所示:隨著剪切時間的增加,起初乳液篩上剩余量急劇減小,乳液儲存穩定性明顯提高;但隨剪切時間繼續增加,這種變化不再明顯。綜合考慮乳液性能及經濟性,在以上試驗條件下,較合理的剪切時間為10min左右,不宜超過15min



            圖8剪切時間一乳液篩上剩余量及1d儲存穩定性圖


            4結語
            (1)生產改性乳化瀝青,應盡量避免引入空氣,防止產生泡沫,不可避免時,可采用化學手段消泡。
            (2)將瀝青加熱到流動狀態,能方便地加入到皂液中即可。制備皂液時,有機穩定劑應先于乳化劑加入,無機穩定劑隨后,依次是乳化劑、鹽酸,SBR膠乳最后添加,添加前搖勻。
            (3)油水比僅對蒸發殘留物含量以及蒸發時間有較大的影響,皂液pH值對乳液篩上剩余量、標準粘度、存儲穩定性以及蒸發殘留物延度都有著較明顯的影響。在該乳液配伍下,油水比6040較為合理,皂液最佳pH值為20。
            (4)3(折純后)SBR膠乳添加量,制備改性乳化瀝青,合宜的剪切速度為75008000rmin,合理的剪切時間為10min左右,不宜超過15min

           

          (文章來自:網絡)

           

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