不黏轮乳化沥青制备及性能评价

朱 明

不黏轮乳化沥青制备及性能评价

朱 明

（厦门固特环保沥砼投资有限公司， 福建 厦门 361008）

以沥青、硬质沥青、胶体改性剂为原材料制备不黏轮乳化沥青。通过三大指标，储存稳定性，黏度，黏附性指标评价其性能。结果表明，当物料比例为沥青74.0%，硬质沥青25%，胶体改性剂1.0%，其各项性能较佳。

乳化沥青；黏附性；稳定性；不黏轮

在沥青路面铺装中，沥青混凝土层间通常使用乳化沥青黏层，促使层与层之间形成整体的受力结构，从而减少由交通荷载引起的面层剥落和滑移破坏，减少路面病害的发生，提高路面耐久性[1-2]。然而普通乳化沥青黏层施工后即使完全破乳，行车过程仍会被车轮碾压后带走，造成黏结层材料的损失，达不到预期效果[3]。同时，普通乳化沥青黏层破乳时间较长，在撒布后，通常需数小时，才允许摊铺车辆进行混合料的摊铺工作，导致施工效率降低[4-5]。

针对普通黏层材料的黏轮和破乳时间长的问题，美国、欧洲和日本等国家相继开发了不黏轮乳化沥青[6-7]，能够有效解决黏轮和破乳时间问题。该产品在提高施工效率的同时，提升工程质量[8-10]。

1 实验部分

1.1 主要原材料

进口SK70A基质沥青，按照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》检测要求，其沥青的各项指标如表1所示。硬质沥青选用国内某化工公司产品；乳化剂选用上海某公司阳离子快裂型乳化剂RHJ-1；胶体改性剂为广东某公司生产产品GXJ-1。

1.2 主要设备

进口实验室胶体磨（ENH），全自动针入度仪（NORMALAB，型号P734），全自动软化点仪（INFRATEST，型号20-2200），沥青延度仪（无锡石油，型号LYY-10A-CL），动力黏度（CANNON，型号CT-2000F），粒径分布仪（Malvern，型号MICRO 5000）,旋转薄膜烘箱（James Cox&Sons，型号CS325B），车辙试验仪（北京航天航宇，型号HYCZ-5），剪切试验仪（Humboldt，型号H-1327）。

1.3 不黏轮乳化沥青制备

采用SK70A沥青和硬质沥青为原材，不同比例下制备硬质改性沥青。固定RHJ-63乳化剂用量为0.5%，配置乳化剂水溶解，并调节pH值。将改性沥青和乳化剂水溶液加热至适宜乳化温度，通过胶体磨剪切制备乳化沥青。将制备的乳化沥青与胶体改性剂按不同比例混合均匀即可。

表1 沥青主要技术指标

2 结果和讨论

2.1 不黏轮乳化沥青性能分析

2.1.1 硬质改性沥青性能分析

将SK70A沥青与硬质沥青按不同比例混合搅拌均匀，检测混合后的改性沥青技术指标。考虑到硬质沥青具有高温性能好，低温硬的特点，故本文中混合后的改性沥青延度和乳化沥青残留蒸发物延度检测温度为25 ℃。配比及三大指标如表2所示。

表2 硬质改性沥青配比

2.1.2 硬质乳化沥青性能分析

配置质量分数为0.5%的乳化剂水溶液，调节pH值至1.8～2.0并加热至60～65 ℃保温备用。将制备好的硬质改性沥青加热至155～170 ℃保温备用。然后通过胶体磨制备乳化沥青，成品乳化沥青颗粒均匀，无结团。硬质乳化沥青的技术指标如表3所示。

表3 硬质乳化沥青技术指标

实验结果表明，硬质沥青有效提升基质沥青的高温性能，技术指标符合要求。当硬质沥青添加质量分数大于30%，乳化沥青筛上剩余量变大，储存稳定性下降，说明当硬质沥青添加量增加后，乳化难度增大。采用ASTM D6939检测乳化沥青的破乳率。试验结果表明，乳化沥青破乳率均大于40%，表明乳化沥青破乳速度快。

2.2 不黏轮乳化沥青黏附性分析

综合上述实验结果，选用质量分数为25%的硬质沥青。添加胶体改性剂，制备不黏轮乳化沥青。研究不同胶体改性剂添加量对不黏轮乳化沥青黏附性的影响和最优配比。添加不同胶体改性剂不黏轮乳化沥青技术指标如表4和表5所示。

表4 不同胶体改性剂乳化沥青技术指标

表5 乳化沥青破乳时间

实验结果表明，添加胶体改性剂的不黏轮乳化沥青技术指标符合要求。采用ASTM D711检测乳化沥青不黏时间。结果表明，乳化沥青15 min左右，基本完全破乳。在同等条件下，有助于更快实现下一步路面施工。

我国现行规范中无对沥青黏附性指标的评价标准。本文参考日本JEAAS—2011中不黏轮乳化沥青黏附性的评价标准，轮迹行走面积按实际测量得出。满足JEAAS—2011不黏轮乳化沥青黏附性试验结果应小于10%（质量分数）的要求。乳化沥青黏附性检测结果如表6所示。

表6 黏附性试验结果

沥青作为黏弹性材料，在高温下，沥青由黏弹体向黏性体转变，沥青的表面张力变大，浸润角减小，沥青的附着力增大。实验结果表明，硬质沥青和胶体改性剂有效改善沥青高温性能和胶体结构，随着胶体改性剂添加量的提高，黏附率下降。当胶体改性剂质量分数达到1.0%时，黏附率降低至0.26%，胶体改性剂质量分数达到1.5%时，乳化沥青基本无黏附。

图1 黏轮试验过程

图2 普通乳化沥青黏附性情况

图3 不黏轮乳化沥青黏附性情况

针对黏层路面使用实际情况，本文提出在JEAAS—2011黏附性实验基础上进行调整。新的实验方法将试验轮接地荷载提高到1.0 MPa，试验轮行走次数为往复10次。检测结果如表7所示。

表7 黏附性试验结果

实验结果说明，当胶体改性剂添加量的质量分数达到1.0%以上，黏附性符合要求。表明所制备的不黏轮乳化沥青具有良好的抗黏附性性能。

2.3 斜向剪切试验

斜向剪切试验，模拟道路交通荷载作用下，黏层抵抗行车荷载水平力产生剪切作用力的能力。本文采用300 g·m-2撒布量，剪切角度45°，分别进行了30 ℃和50 ℃黏结强度试验，并对比了改性乳化沥青和添加质量分数1.0%界面改性剂不黏轮乳化沥青的区别。检测结果如表8所示。

斜向剪切实验结果表明，常温30 ℃或高温50 ℃不黏轮乳化沥青都显示出良好的层间黏结效果。在相同试验条件下，不黏轮乳化沥青比改性乳化沥青相比都略有提高。这是因为不黏轮乳化沥青经硬质沥青和胶体改性剂改性后，在相同温度下具有较大黏度，因此有效提升层间剪切力。

3 结 论

1）以基质沥青，硬质沥青和胶体改性剂为原料，制备不黏轮乳化沥青。

2）对不黏轮乳化沥青性能进行评价，当基质沥青，硬质沥青和胶体改性剂的质量比为74.0∶25.0∶1.0，其各项性能较佳。

3）将试验轮荷载提高到1.0 MPa，形成次数增加到往复10次，胶体改性剂添加质量分数大于1.0%时，不黏轮乳化沥青黏附性符合要求。

［1］LONG P L, YU J Y, CHEN S F. Effects of epoxy resin on the rheological properties of epoxy-asphalt blends[J]., 2010,118(6):3678-3684．

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Preparation and Performance Evaluation of Non-stick Wheel Emulsified Bitumen

（Xiamen Gute Environmental Protection Asphalt Concrete Investment Co., Ltd., Xiamen Fujian 361008, China）

Non-stick wheel emulsified bitumen was prepared from bitumen, low-mark hard bitumen and colloidal modifier. The performance of the non-stick wheel emulsified bitumen was evaluated from aspects of storage stability, viscosity and adhesion. The result showed that the optimal material proportion of non-stick wheel emulsified bitumen preparation was as follows: bitumen 74.0%, low-mark hard bitumen 25%, and colloidal modifier 1.0%. The performance of non-stick wheel emulsified bitumen prepared under above conditions was better.

Emulsified bitumen; Adhesion; Stability; Non-stick wheel

2021-09-01

朱明（1988-），男，福建省厦门市人，工程师，硕士研究生，2013年毕业于沈阳化工大学高分子化学与物理专业，研究方向：沥青及沥青衍生产品研究

TV442+.2

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1004-0935（2021）10-1464-04