超黏磨耗层专用高黏改性乳化沥青指标与材料开发研究

2020-01-15金塬上

化工设计通讯 2020年2期

金塬上

（辽宁省交通科研院有限公司，辽宁沈阳 110000）

1 超黏磨耗层技术之中高黏改性乳化沥青指标要求分析

1.1 适当减少蒸发残留物的含量指标

在传统的超薄磨耗层技术之中，对于喷洒性的乳化沥青蒸发残留物的要求标准是65%以上。首先因为传统超薄磨耗层的上层所摊铺的都是热拌型的沥青混合料，并且要求摊铺层和黏层之间尽量没有水，这样才能让后期的路面在抗水性方面得以有效保障。其次，为了让黏层改性乳化沥青之中的水分得以迅速蒸发，也要求尽量减少其中的含水量。另外，为了让乳化沥青可以上浮通过OGFC 的混合料大孔，有效包裹住热拌料，乳化沥青的固含量也一定要高，这样才能让上层的骨料以及原路面黏接这两个要求得以有效满足。

但是超黏磨耗层在蒸发残留物的含量指标方面却和超薄磨耗层有着明显的不同，因为超黏磨耗层上层摊铺的是冷拌型的乳化沥青缓和料，其摊铺厚度仅有1cm，这样就可以使下黏层的乳化沥青之中的水分能够顺利通过，进而得到有效蒸发。因为有着很薄的摊铺厚度，所以应用很小固化含量的乳化沥青就可以让上下层之间实现充分的黏结。另外，如果乳化沥青的固化含量很高，对于喷洒的设备也就会有着很高的要求，这样在施工的过程中就很容易出现喷嘴堵塞的情况。

但是，超黏磨耗层之中的固化含量也不能太小，因为在上层摊铺的冷拌型乳化沥青混合料之中也有着一定的改性乳化沥青含量。改性乳化沥青有着较强的流动性，所以就会自动渗透到黏层改性乳化沥青之中，如果黏层乳化沥青之中有着过高的含水量，就很容易造成改性的乳化沥青流失情况，但是如果将含水量减少，就会使其黏结力降低。因此，基于以上各种原因的考虑，在超黏磨耗层专用的喷洒改性乳化沥青在使用的过程中，可以对蒸发残留物含量进行控制，使其超过60%即可。

1.2 适当提高蒸发残留物的软化点要求

因为超黏磨耗层有着很薄的摊铺厚度，所以路面的温度就能够快速向着黏层传递，如果黏层的改性乳化沥青有着较低的蒸发残留物软化点，那么就会导致黏层很容易软化，进而使得上层的冷拌冷铺混合料很容易出现滑移现象，降低其抗剪能力。所以应该适当提高黏层用改性乳化沥青的蒸发残留物软化点，将其指标控制在60℃以上。这对于整个体系在高温环境下稳定性能的进一步提升将起到十分有效的作用。

2 超黏磨耗层技术之中专用的高黏改性乳化沥青的制备

2.1 对改性沥青的配方加以优化

在将改性沥青要求的目标予以满足的基础之上，并通过一系列的对比，最终选择SBS 的掺量较低的配比方式，分别按照SBS 掺量为2.5%、3.0%以及3.5%进行改性沥青的配制。按照相关的制备要求，采用SBS 比例的降低以及稳定剂比例降低的方法，并且对橡胶油组分进行了适当的调整，进而得出配方：

SBS 改性剂配比分别为：2.5%、3.0%、3.5%，稳定剂配比分别为：0.062 8%、0.074%、0.876%，橡胶油配比分别为：3.02%、3.66%、4.01%。

在163℃的条件之下，改性沥青通过布氏旋转黏度计时的黏度分别为：0.256Pa·a、0.270Pa·a、0.325Pa·a。

从以上结果可以看出，在对改性沥青进行优化之后，在这3种SBS 掺量的配比情况下，改性沥青黏度都接近0.3Pa·a，这和改性沥青乳化指标的需求做到了有效的符合，这样就可以对这3 种SBS 掺量配比之下的改性沥青进行性能的检测，其检测结果如下：

针入度（25℃）分别为：84×10-1mm、85×10-1mm、87×10-1mm。

软化点分别为：50.5℃、55.2℃、61.8℃。延度（5℃）分别为：59cm、72cm、91cm。

弹性的恢复（10℃）分别为：83%、91%、87%。

离析（48h 软化点差）分别为：0.4%、0.4%、0.7%。

通过以上结果可以看出，通过对轻质油组分的用量以及稳定剂的用量进行调整之后，在这3 种SBS 配比条件之下，改性沥青的针入度在（84～87）×10-1mm 的范围之内得以良好保持，这样就可以对改性沥青进行可乳化性的确定。按照上文所述的制备标准要求，针入度的指标可以将改性乳化沥青软硬方面的建议指标予以反映，其弹性的恢复以及离析也都能够满足建议指标之中的相关要求。而离析的测试结果则可以对改性沥青稳定性能予以有效反映。因此，通过各项指标的检测结果可以发现，应用SBS 掺量配比为3.5%进行配制的改性沥青有着更好的稳定性。

2.2 高黏改性的乳化沥青制备研究

在本次研究之中，应用的是KL-2乳化剂以及KL-3乳化剂，并且分别用这两种乳化剂对SBS 掺量配比为2.5%、3.0%以及3.5%的改性沥青进行乳化实验，进而制成了SBS 改性的乳化沥青，然后对其性能进行检测。这样就可以根据给出的建议指标，对配方进行优选。首先应用KL-2乳化剂对以上三种改性的乳化沥青进行制备，第一步就是检测其中的蒸发残留物的性能，以下是检测结果：

蒸发残留物比例分别为：70.95%、65.09%、64.47%。

针入度（25℃）分别为：113×10-1mm、119××10-1mm、101×10-1mm。

软化点分别为：43.4℃、45.1℃、50.2℃。

延度（5℃）分别为：150cm 以上、150cm 以上、150cm 以上。弹性的恢复（10℃）分别为：35.5%、37.5%、63.5%。

通过以上结果可以看出，在3种SBS 配比剂量之下的改性乳化沥青的蒸发残留物的含量方面有着细微的波动，这也就说明了在乳化的时候通过对皂液流量的控制以及沥青流量的控制就可以实现对样品蒸发残留物含量的控制。同时，因为乳化沥青所应用的设备是不同的，所以对于固含量的控制经验方面也会有着一定的区别。在各种剂量的SBS 配比条件之下，乳化之前10℃的弹性恢复能力比指标的要求都明显高，但是在乳化之后，仅仅配比为3.5%的改性沥青可以达到指标的要求。

通过以上的研究与分析可以发现，乳化剂的应用也会对乳化沥青之中蒸发残留物的性能起到重要的影响。随着乳化剂的氨基物，针入度的指标实现了明显提升，软化点得到了显著降低，高温性能以及弹性的恢复性能得到了明显的降低。因此，为了让乳化改性沥青性能得以有效保障，在进行改性沥青的前期制备之中应该适当提升橡胶油的添加量，同时应该适当降低稳定剂的比例。所以，高剂量的橡胶油以及低剂量的稳定剂能够让沥青在乳化的后期得以显著变软。