一種瀝青路面碾壓用防凍隔離劑的研制

鄭瑞紅 李榮柱 馬德崇

【摘 要】本文介紹了一種瀝青路面碾壓用防凍隔離劑的制備方法，及其隔離效果的室內(nèi)表征。

【關(guān)鍵詞】瀝青 碾壓 防凍 隔離劑 研制

在瀝青路面的施工過程中，碾壓是最后一道工序，碾壓效果的好壞直接關(guān)系到瀝青路面質(zhì)量的好壞以及其物理力學(xué)性質(zhì)和功能特性。高質(zhì)量碾壓既可以使瀝青路面層達到高的壓實度，又可以使瀝青路面層具有良好的平整度。但是，在鋼輪壓路機碾壓瀝青混合料的過程中，往往會存在鋼輪粘結(jié)瀝青混合料的現(xiàn)象而影響碾壓效果，為防止粘結(jié)，需要在鋼輪表面噴灑防粘物質(zhì)或隔離劑。

國內(nèi)隔離劑的研究多集中在模板模具領(lǐng)域，針對鋼輪或膠輪壓路機使用的隔離劑研究較少。目前施工中實際使用的隔離物質(zhì)多為水或柴油，而大量噴水會導(dǎo)致混合料溫度驟降，影響碾壓質(zhì)量，柴油的使用存在安全隱患，研制高質(zhì)量的隔離劑具有深遠的社會效益和可觀的經(jīng)濟價值。

本文所述的瀝青路面碾壓用隔離劑是山西省交通建設(shè)科技項目“瀝青路面碾壓用隔離劑的研制及應(yīng)用”的研究成果。該隔離劑為選擇多種乳化劑復(fù)配使用對一種聚硅氧烷乳化所得，其性質(zhì)穩(wěn)定，隔離效果持久，安全環(huán)保，并且能夠在低溫的環(huán)境下使用，防凍效果良好。

1 隔離劑配方的研制

1.1 實驗原料（見表1）

1.2 實驗設(shè)備（見表2）

1.3 實驗過程（見表3）

1.3.1 實驗概述

本文所述的隔離劑是通過選擇多種乳化劑復(fù)配使用對聚硅氧烷類物質(zhì)進行外乳化得到均一穩(wěn)定的乳液體系，之后再加入多種助劑混合制得[1]。

1.3.2 乳化劑的復(fù)配及聚硅氧烷的乳化過程

將油酸和乙醇胺按比例混合均勻后加入聚硅氧烷中，用數(shù)顯無極恒速攪拌器以500-1000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌均勻制得混合液A。

將op-10和tween 80按比例混勻后加入水中，用數(shù)顯無極恒速攪拌器以500-1000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌均勻制得溶液B[2]。

將溶液B加入至混合液A中經(jīng)高剪切分散即可制得白色聚硅氧烷乳液。實驗過程中加入微量的正己醇可達到更好的乳化效果。

1.3.3 乳液體系中油、水和乳化劑最佳用量的確定

實驗過程中采用離心析出率法表征乳化劑的乳化效果。將制得的乳液樣品置于離心試管中，于3000r/min下離心30min后觀察乳液離心析出率，若樣品不穩(wěn)定離心后會有析出、分層等現(xiàn)象，析出越少的樣品證明穩(wěn)定性越好。

分析表3數(shù)據(jù)可知，當聚硅氧烷、復(fù)配乳化劑、水三者的質(zhì)量百分比為27.5%：5.5%：67%時可制得穩(wěn)定乳液體系，改變?nèi)叩馁|(zhì)量比則會出現(xiàn)明顯的離心分層現(xiàn)象，無法得到穩(wěn)定乳液。

1.3.4 隔離劑防凍效果的提高實驗

在國標《瀝青路面施工及驗收規(guī)范》GB 50092—96中7.6.7條規(guī)定：當高速公路、一級公路和城市快速路、主干道施工氣溫低于10℃，其他等級施工道路施工氣溫低于5℃時，不宜攤鋪熱拌瀝青混合料。當需要攤鋪時采取如下措施：（1）應(yīng)提高混合料拌和溫度，使其符合7.2.4的低溫施工溫度要求。（2）運料車必須采取覆蓋等保溫措施。（3）應(yīng)采用高密實度的攤鋪機，熨平板應(yīng)加熱。（4）攤鋪后緊接著碾壓，應(yīng)縮短碾壓長度。

雖然上述國標規(guī)定了10℃以下不能攤鋪熱拌瀝青混合料，但在北方秋冬季施工過程中往往存在秋冬季晝夜溫差較大，白天溫度滿足要求，但夜間溫度偏低導(dǎo)致施工中所用隔離劑或水凍結(jié)影響施工進度的問題，或是由于工期進度的要求，通過提高拌和溫度和采取保溫等措施，強行在低于10℃的溫度下進行施工的問題。隔離劑如能具備較低的凝點，則可同時滿足隔離劑在秋冬季儲存過程中不凍結(jié)，可隨取隨用的要求，又能充分發(fā)揮與水相比不會降低路面攤鋪溫度，提高壓實度的優(yōu)點。因而進行降低隔離劑凝點的實驗非常有意義。

選擇常用液體防凍劑乙二醇和丙三醇按一定質(zhì)量比加入到隔離劑配方中進行了多組隔離劑防凍實驗。具體實驗結(jié)果見表4：

分析表4和圖1中數(shù)據(jù)可知，采用丙三醇作為防凍劑的效果明顯好于采用乙二醇或者將乙二醇和丙三醇混合使用的效果。采用乙二醇作為防凍劑最佳摻量為1%左右時，隔離劑的凝點可降至-10℃以下，可以起到很好的防凍效果。

2 隔離劑的隔離效果研究

采用室內(nèi)模擬方法。具體方法為選取35cm×50cm平底搪瓷托盤，在上面平鋪AC-13瀝青混合料模擬瀝青混合料路面，制作半徑為3.5cm，輪寬為3cm帶有手柄的圓柱體鋼輪模擬壓路機鋼輪。通過在小鋼輪表面涂刷不同的隔離物質(zhì)模擬瀝青路面碾壓防粘過程。

實驗中我們選取水、植物油、柴油和自制隔離劑各10g分別均勻涂刷在自制小鋼輪表面，然后握住手柄用小鋼輪用均勻的力和滾速反復(fù)碾壓搪瓷托盤上的瀝青混合料，記錄從開始碾壓到小鋼輪表面開始粘料的時間并記錄實驗現(xiàn)象。

從表5中得出結(jié)論，通過室內(nèi)模擬實驗（如圖2）發(fā)現(xiàn)隔離劑的效果明顯優(yōu)于現(xiàn)在施工現(xiàn)場常用的水、植物油和柴油等物質(zhì)，使用水需要反復(fù)大量噴灑，大量的水汽蒸發(fā)和流到攤鋪路面上的水，會造成攤鋪混合料的溫度驟降，嚴重影響壓實度，柴油和植物油的持續(xù)隔離時間也較短，損失量較大。該實驗方法只能比較出不同隔離物質(zhì)隔離效果的對比情況，其隔離作用的持續(xù)時間并不代表涂布于雙鋼輪壓路機上的真實時間。

3 結(jié)語

本文所研制的隔離劑，在2013年9月靈河高速公路（神河段）LM4標段現(xiàn)場雙鋼輪壓路機碾壓施工過程中得到推廣應(yīng)用，據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)表明，隔離劑的隔離效果良好，各項性能指標均達到了預(yù)期設(shè)計要求，得到了施工方的認可，通過了實際應(yīng)用的檢驗。

參考文獻

[1]潘慧銘，夏建明.有機硅隔離劑的進展[J].中國膠黏劑，第12卷第2期，56-58.

[2]張于良.AR瀝青隔離劑的制備及應(yīng)用[O].山西交通科技.2007（3），7-8.