不粘轮乳化沥青的制备与性能研究及其工程应用

唐靖宇

摘 要：本文通过先改性再乳化然后添加界面改性剂的方法制备了一种可有效提升粘层油的低温延度和抗施工损伤性能的不粘轮乳化沥青。通过实际工程应用表明：制备不粘轮乳化沥青具有存储稳定性优异，较高拉拔强度及高温下不粘轮等优点。

关键词：粘层;不粘轮乳化沥青;界面改性剂;拉拔强度

中图分类号：U414 文献标识码：A

本文采用弹性体、乳化剂和界面改性剂等助剂为原材料制备出低温性能优异的不粘轮乳化沥青，探索制备不粘轮乳化沥青的最佳工艺条件，研究了不粘轮乳化沥青的性能指标，并对不粘轮乳化沥青在工程上的应用进行归纳总结，为不粘轮乳化沥青的进一步推广应用提供了科学依据。

1 实验

1.1 仪器和试剂

真空干燥箱（DZF-1B型）;激光粒度分析仪（SCF-162B）;电动搅拌机（RW-20）;胶体磨（道维施）;复合件拉拔仪（HC-40）;附着力拉拔仪（ XH-M）;粘轮测试仪（ZTR-5080）;石油沥青;乳化剂;聚合物弹性体。

1.2 分析方法

1.2.1 粒径测试

将所制备的乳液用去离子水稀释至一定浓度，放入激光粒度分析仪中进行测试。

1.2.2 拉拔强度测试

按照DB32/T2285-1012《水泥混凝土桥面水性环氧沥青防水粘结层施工技术规范》实验进行。

1.2.3 粘轮测试

（1）将试样涂布于玻璃片（200 mm×100 mm×3 mm）上，涂成与玻璃片的短边平行在长边中心处成一条80 mm宽的带状，涂膜厚度按洒布量（0.4 kg/m2～0.6 kg/m2）折算;（2）将制作好的不粘轮乳化沥青样品和成型后的被附着材料放在指定温度的烘箱中静置4小时以上。

2 结果与讨论

2.1 弹性体对改性沥青性能的影响

由于采用30#直溜石油沥青制备不粘轮乳化沥青时其蒸发残留物脆性大，低温性能差，需要添加弹性体对低标号沥青进行改性来解决30#直溜石油沥青的脆性，下面将研究弹性体对改性沥青性能的影响。

2.1.1 弹性体种类对沥青性能的影响

可以看出：弹性体可有效提升沥青软化点，其中弹性体Ⅲ提升效果最明显，可达85.8℃，但是弹性体Ⅲ对沥青延度提升较小。而弹性体Ⅰ不仅对沥青软化点有较大提升，对沥青延度也有明显的改善，这是因为弹性体Ⅰ含有最佳比例的苯乙烯和丁二烯。因此选择弹性体Ⅰ作为沥青的改性剂。

2.1.2 弹性体Ⅰ掺量对沥青性能的影响

可以看出：随着弹性体Ⅰ掺量的增加，沥青软化点逐渐升高，针入度逐渐下降，延度不断增大。但是沥青的软化点升高的同时，针入度降低，粘度增大，沥青不易乳化，综合考虑成本、性能及制备工艺的因素，选择弹性体Ⅰ掺量为4%。

2.2 乳化剂对不粘轮乳化沥青性能的影响

2.2.1 乳化剂种类对不粘轮乳化沥青性能的影响

由结果可以看出：从乳化效果来看，RHJ-A和RHJ-B整体乳化效果较好，1d稳定性较好。RHJ-C制备的乳化沥青，1d稳定性较差，不能满足规范要求。为了具体分析乳化剂种类对不粘轮乳化沥青性能的影响，下面将考察乳化剂种类对乳化沥青粒径的影响。

由结果可以看出：RHJ-A制备的乳化沥青粒度分布较均匀，平均粒径在2.73 µm，是三种乳化剂中粒径最小的;RHJ-C平均粒径较大，且出现双峰现象，说明乳化剂的乳化效果较差，因此乳化沥青储存稳定性较差;而RHJ-B制备的乳化沥青平均粒径较大，且乳化剂RHJ-B对环境不友好，因此优选单季铵盐类RHJ-A作为制备不粘轮乳化沥青的乳化剂。

2.2.2 乳化剂掺量对不粘轮乳化沥青性能的影响

由结果可以看出：乳化剂RHJ-A掺量为0.2%时，不粘轮乳化沥青平均粒径为5.34 µm，乳化效果较差，随着乳化剂RHJ-A量的增加，乳化沥青粒径变小，乳化效果变好。当乳化剂掺量增至0.4%时，乳化沥青粒径降低至2.73 µm。再增大乳化剂的掺量，乳化效果变化不大，乳化沥青的粒径降低不明显。这是由于乳化沥青中RHJ-A含量已经达到临界胶束浓度。5天储存稳定性随乳化剂掺量的增加而变小，当乳化剂掺量为0.4%，5d存储稳定型达到最佳，再增大掺量时，储存稳定性变化不大。随着乳化剂掺量的增加，乳化沥青蒸发残留物延度增大，但当乳化剂掺量为0.6%时，延度最佳，再继续增大时，乳化沥青蒸发残留物的延度反而降低。综合多种因素考虑，建议乳化剂的掺量为0.4%。

2.3 界面改性剂对不粘轮乳化沥青性能影响

2.3.1 界面改性剂种类对不粘轮乳化沥青高温粘轮性能的影响

不同界面改性剂对不粘轮乳化沥青高温粘轮性能的改善效果不同，下面研究不同界面改性剂对抗施工损伤性能的影响。

由结果可以看出：由界面改性剂A和C制备的不粘轮乳化沥青在60℃会出现粘轮现象，而界面改性剂B和D制备的不粘轮乳化沥青60℃时没有出现粘轮现象，这是因为界面改性剂B和D的添加可在沥青膜表面形成一层有效的隔离层，阻碍了沥青与车轮的接触。

2.3.2 界面改性剂对沥青性能的影响

由结果可以看出：界面改性剂B和D都能提升不粘轮乳化沥青蒸发残留物的软化点。且D的提升效果更明显。但界面改性剂B和D都会降低不粘轮乳化沥青蒸发残留物的15℃延度，且界面改性剂D降低的幅度偏大。这是由于界面改性剂D含有较多的芳香环，增大沥青脆性，因此选择界面改性剂B为不粘轮乳化沥青的添加剂。

2.3.3 界面改性剂B掺量对不粘轮乳化沥青性能影响

由结果可以看出：随着界面改性剂B掺量增加，不粘轮乳化沥青的软化点逐渐增加，15℃延度不断减小，综合考虑成本与性能，选择界面改性剂B的掺量为4%。

3 不粘轮乳化沥青的工程应用

通过研究分析表明，由于在新建路面、铣刨重铺和薄层罩面施工过程中，粘层材料性能不足，路面出现大量拥包、推移的现象，因此在新建路面、铣刨重铺和薄层罩面施工过程中推荐采用不粘轮乳化沥青作为粘层材料，现场使用过程中，不会出现粘层油被车轮带走的现象。

4 结论

（1）通过先改性再乳化然后添加界面改性剂的方法制备了一种可有效提升粘层油的低温延度和抗施工损伤性能的不粘轮乳化沥青。制备的乳化沥青乳化效果较好，平均粒径可达2.73 µm，可在60℃不粘轮;（2）制备乳化沥青的蒸发残留物的软化点达到81.3℃，15℃延度达45.7 cm，附着力拉拔强度达到2.42 MPa;（3）不粘轮乳化沥青在新建路面、铣刨重铺和薄层罩面施工过程中应用效果良好，施工过程中没有出现粘轮情况，各性能指标良好，在粘层材料上具有广阔的应用前景。

参考文献：

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