SBS改性乳化瀝青在微表處中的應(yīng)用

馬光磊

(陜西省高速公路建設(shè)集團(tuán)公司)

1 引言

微表處是在稀漿封層的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，具有經(jīng)濟(jì)便捷等特點(diǎn)。主要采用乳化瀝青作為粘結(jié)料，在施工過程中冷拌冷鋪，能夠快速開放交通，改善原路面的使用質(zhì)量。目前公路養(yǎng)護(hù)中，微表處是一種常用方法。

采用SBS膠乳、乳化劑、SK70號基質(zhì)瀝青制備SBS改性乳化瀝青。由于乳化劑、水溶液pH值、油水比以及穩(wěn)定劑對SBS改性乳化瀝青的技術(shù)性質(zhì)有重要的影響，通過試驗(yàn)研究確定各種原材料的最佳用量，同時(shí)針對微表處特點(diǎn)確定混合料級配。

2 SBS改性乳化瀝青制備

2.1 原材料

SBS改性乳化瀝青主要的原材料為SK70號基質(zhì)瀝青、SBS膠乳、乳化劑、穩(wěn)定劑等。SK70號瀝青的技術(shù)性質(zhì)詳見表1。

SBS膠乳采用岳陽石化生產(chǎn)的YH792型SBS改性劑，具體指標(biāo)如表2所示。

表1 SK70號瀝青主要技術(shù)性質(zhì)指標(biāo)

表2 YH792型SBS主要技術(shù)性質(zhì)

本實(shí)驗(yàn)中選用的乳化劑為JY-R1G型陽離子快裂瀝青乳化劑，主要技術(shù)性質(zhì)如表3所示。

表3 JY-R1G型陽離子快裂瀝青乳化劑技術(shù)性質(zhì)

采用有機(jī)類、無機(jī)類穩(wěn)定劑復(fù)配后，能夠有效地提高乳化瀝青的存儲(chǔ)穩(wěn)定性。本試驗(yàn)中選用有機(jī)穩(wěn)定劑為聚乙烯醇和無機(jī)穩(wěn)定劑為無水氯化鈣。此外采用鹽酸作為酸性pH值調(diào)節(jié)劑。

2.2 制備工藝

SBS改性乳化瀝青的主要制備方法有兩種，一種是先將基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，后采用乳化劑對SBS改性瀝青進(jìn)行乳化;另一種是將基質(zhì)瀝青先進(jìn)行乳化，采用SBS膠乳對乳化瀝青進(jìn)行改性。第一種方法適用于SBS含量低于3%的情況，隨著SBS含量的增加，會(huì)增加乳化難度，同時(shí)改性乳化瀝青的穩(wěn)定性會(huì)降低。第二種方法適用于SBS含量較高的情況，能夠降低乳化難度，同時(shí)改善改性乳化瀝青的存儲(chǔ)穩(wěn)定性，但這種方法需要制備SBS膠乳，制備工藝雖然不復(fù)雜，但對制備條件要求較嚴(yán)。本試驗(yàn)中 SBS摻加劑量不高于3.0%，故選擇第一種制備方法。

SBS改性乳化瀝青主要的制備設(shè)備有膠體磨、高速剪切機(jī)和齒輪泵型乳化機(jī)等。本試驗(yàn)中首先使用高速剪切機(jī)制備SBS改性瀝青，之后再使用膠體磨，加入乳化劑對改性瀝青進(jìn)行乳化。

(1)制備SBS改性瀝青。將基質(zhì)瀝青加熱至180℃，加入適量SBS改性劑，使用高速剪切機(jī)剪切45 min，得到SBS改性瀝青。

(2)制備皂液。稱取一定劑量的乳化劑和穩(wěn)定劑，制備乳化劑水溶液，溶液溫度保持在70℃左右，采用鹽酸將皂液pH值調(diào)至1.5～2.5。

(3)制備SBS改性乳化瀝青。在膠體磨中注入皂液，緩慢地將加熱至160～165℃的SBS改性瀝青一邊攪拌一邊倒入膠體磨中，通過研磨制備乳化瀝青。

(4)儲(chǔ)存。制備好的SBS改性乳化瀝青冷卻后，過篩灌入瓶中密封儲(chǔ)存。

3 最佳配比確定

3.1 影響因素分析

SBS改性乳化瀝青的影響因素很多，需要通過試驗(yàn)確定最佳的配比參數(shù)，其中SBS改性劑劑量、乳化劑劑量、穩(wěn)定劑劑量是最重要的三個(gè)參數(shù)。本實(shí)驗(yàn)中選擇SBS改性劑劑量分別為1%、2%以及3%，乳化劑劑量分別為1.6%、1.8%以及2.0%，穩(wěn)定劑劑量分別為0.05%、0.10%以及0.15%。此外，實(shí)驗(yàn)過程中，油水比為50∶50。

3.2 試驗(yàn)分析

(1)不同SBS劑量。

在乳化劑劑量為2.0%，穩(wěn)定劑劑量為1.0%時(shí)變化SBS改性劑劑量進(jìn)行試驗(yàn)，不同SBS改性劑劑量改性乳化瀝青試驗(yàn)結(jié)果詳見表4。

表4 不同SBS劑量SBS改性乳化瀝青試驗(yàn)結(jié)果

從表中可以看出，隨著SBS劑量的增加，延度和軟化點(diǎn)都所有升高，這說明，SBS能夠有效地改善瀝青的高溫變形能力和低溫抗裂性，同時(shí)考慮乳化工藝難易程度，選擇SBS劑量為3.0%。

(2)不同乳化劑劑量。

在SBS劑量為3%，穩(wěn)定劑劑量為0.10%時(shí)改變?nèi)榛瘎﹦┝窟M(jìn)行試驗(yàn)，不同乳化劑劑量SBS改性乳化瀝青試驗(yàn)結(jié)果詳見表5。

表5 不同乳化劑劑量SBS改性乳化瀝青試驗(yàn)結(jié)果

從表中可以看出，隨著乳化劑劑量的增加，蒸發(fā)殘留物的延度、軟化點(diǎn)升高，5 d的存儲(chǔ)穩(wěn)定性升高。這是由于隨著乳化劑劑量增加，瀝青微滴表面吸附的乳化劑能夠進(jìn)一步增加，界面之間的張力降低，乳化瀝青的性能更為穩(wěn)定，因此選擇乳化劑劑量為2.0%。

(3)不同穩(wěn)定劑劑量。

在SBS劑量為3%，乳化劑劑量2.0%時(shí)改變穩(wěn)定劑劑量進(jìn)行試驗(yàn)，不同穩(wěn)定劑劑量SBS改性乳化瀝青試驗(yàn)結(jié)果詳見表6。

續(xù)表6

從表中可以看出，隨著穩(wěn)定劑量的增加，軟化點(diǎn)和延度有所升高，1 d存儲(chǔ)穩(wěn)定性相差不大，但5 d存儲(chǔ)穩(wěn)定性相差較大。隨著穩(wěn)定劑的增加能夠增加改性乳化瀝青體系中的交聯(lián)點(diǎn)，使乳化瀝青的性能更為穩(wěn)定，從表中可以看出當(dāng)穩(wěn)定劑劑量為0.1%和0.15%時(shí)，性能相差不大，兼顧經(jīng)濟(jì)因素，選擇穩(wěn)定劑劑量為0.10%。

4 確定微表處混合料級配

4.1 確定級配類型

根據(jù)《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》，微表處在確定混合料級配時(shí)可根據(jù)使用需求、交通量、原路面狀況等確定礦料最大公稱粒徑，根據(jù)最大公稱粒徑不同，微表處混合料可分為MS-2和MS-3。根據(jù)實(shí)際情況，本實(shí)驗(yàn)選擇MS-3型，最大公稱粒徑為9.5 mm，所選擇的集料篩分結(jié)果如表7所示。

表7 級配通過百分率 %

4.2 拌和試驗(yàn)和粘聚力試驗(yàn)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇油石比為6.8%，對微表處混合料進(jìn)行試拌，確定拌和時(shí)間和效果，滿足規(guī)范要求。同時(shí)稱取300 g混合料進(jìn)行粘聚力試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。從表中可以看出，滿足規(guī)范要求。

表8 微表處混合料粘聚力試驗(yàn)

4.3 級配驗(yàn)證

根據(jù)確定的微表處配比進(jìn)行濕輪磨耗試驗(yàn)和負(fù)荷車輪粘附砂量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表9所示，根據(jù)規(guī)范可知，試驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范要求。

表9 負(fù)荷車輪粘砂試驗(yàn)和濕輪磨耗試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)語

通過試驗(yàn)最終確定SBS改性乳化瀝青的基本配比為，SBS劑量3%，乳化劑劑量2.0%，穩(wěn)定劑劑量0.10%。微表處級配選擇MS-3型，油石比為6.5%。采用該配比的SBS改性乳化瀝青微表處能夠滿足路用性能的需求。

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