不黏輪乳化瀝青制備及性能評價

朱 明

不黏輪乳化瀝青制備及性能評價

朱 明

（廈門固特環保瀝砼投資有限公司， 福建 廈門 361008）

以瀝青、硬質瀝青、膠體改性劑為原材料制備不黏輪乳化瀝青。通過三大指標，儲存穩定性，黏度，黏附性指標評價其性能。結果表明，當物料比例為瀝青74.0%，硬質瀝青25%，膠體改性劑1.0%，其各項性能較佳。

乳化瀝青；黏附性；穩定性；不黏輪

在瀝青路面鋪裝中，瀝青混凝土層間通常使用乳化瀝青黏層，促使層與層之間形成整體的受力結構，從而減少由交通荷載引起的面層剝落和滑移破壞，減少路面病害的發生，提高路面耐久性[1-2]。然而普通乳化瀝青黏層施工后即使完全破乳，行車過程仍會被車輪碾壓后帶走，造成黏結層材料的損失，達不到預期效果[3]。同時，普通乳化瀝青黏層破乳時間較長，在撒布后，通常需數小時，才允許攤鋪車輛進行混合料的攤鋪工作，導致施工效率降低[4-5]。

針對普通黏層材料的黏輪和破乳時間長的問題，美國、歐洲和日本等國家相繼開發了不黏輪乳化瀝青[6-7]，能夠有效解決黏輪和破乳時間問題。該產品在提高施工效率的同時，提升工程質量[8-10]。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

進口SK70A基質瀝青，按照JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》檢測要求，其瀝青的各項指標如表1所示。硬質瀝青選用國內某化工公司產品；乳化劑選用上海某公司陽離子快裂型乳化劑RHJ-1；膠體改性劑為廣東某公司生產產品GXJ-1。

1.2 主要設備

進口實驗室膠體磨（ENH），全自動針入度儀（NORMALAB，型號P734），全自動軟化點儀（INFRATEST，型號20-2200），瀝青延度儀（無錫石油，型號LYY-10A-CL），動力黏度（CANNON，型號CT-2000F），粒徑分布儀（Malvern，型號MICRO 5000）,旋轉薄膜烘箱（James Cox&Sons，型號CS325B），車轍試驗儀（北京航天航宇，型號HYCZ-5），剪切試驗儀（Humboldt，型號H-1327）。

1.3 不黏輪乳化瀝青制備

采用SK70A瀝青和硬質瀝青為原材，不同比例下制備硬質改性瀝青。固定RHJ-63乳化劑用量為0.5%，配置乳化劑水溶解，并調節pH值。將改性瀝青和乳化劑水溶液加熱至適宜乳化溫度，通過膠體磨剪切制備乳化瀝青。將制備的乳化瀝青與膠體改性劑按不同比例混合均勻即可。

表1 瀝青主要技術指標

2 結果和討論

2.1 不黏輪乳化瀝青性能分析

2.1.1 硬質改性瀝青性能分析

將SK70A瀝青與硬質瀝青按不同比例混合攪拌均勻，檢測混合后的改性瀝青技術指標。考慮到硬質瀝青具有高溫性能好，低溫硬的特點，故本文中混合后的改性瀝青延度和乳化瀝青殘留蒸發物延度檢測溫度為25 ℃。配比及三大指標如表2所示。

表2 硬質改性瀝青配比

2.1.2 硬質乳化瀝青性能分析

配置質量分數為0.5%的乳化劑水溶液，調節pH值至1.8～2.0并加熱至60～65 ℃保溫備用。將制備好的硬質改性瀝青加熱至155～170 ℃保溫備用。然后通過膠體磨制備乳化瀝青，成品乳化瀝青顆粒均勻，無結團。硬質乳化瀝青的技術指標如表3所示。

表3 硬質乳化瀝青技術指標

實驗結果表明，硬質瀝青有效提升基質瀝青的高溫性能，技術指標符合要求。當硬質瀝青添加質量分數大于30%，乳化瀝青篩上剩余量變大，儲存穩定性下降，說明當硬質瀝青添加量增加后，乳化難度增大。采用ASTM D6939檢測乳化瀝青的破乳率。試驗結果表明，乳化瀝青破乳率均大于40%，表明乳化瀝青破乳速度快。

2.2 不黏輪乳化瀝青黏附性分析

綜合上述實驗結果，選用質量分數為25%的硬質瀝青。添加膠體改性劑，制備不黏輪乳化瀝青。研究不同膠體改性劑添加量對不黏輪乳化瀝青黏附性的影響和最優配比。添加不同膠體改性劑不黏輪乳化瀝青技術指標如表4和表5所示。

表4 不同膠體改性劑乳化瀝青技術指標

表5 乳化瀝青破乳時間

實驗結果表明，添加膠體改性劑的不黏輪乳化瀝青技術指標符合要求。采用ASTM D711檢測乳化瀝青不黏時間。結果表明，乳化瀝青15 min左右，基本完全破乳。在同等條件下，有助于更快實現下一步路面施工。

我國現行規范中無對瀝青黏附性指標的評價標準。本文參考日本JEAAS—2011中不黏輪乳化瀝青黏附性的評價標準，輪跡行走面積按實際測量得出。滿足JEAAS—2011不黏輪乳化瀝青黏附性試驗結果應小于10%（質量分數）的要求。乳化瀝青黏附性檢測結果如表6所示。

表6 黏附性試驗結果

瀝青作為黏彈性材料，在高溫下，瀝青由黏彈體向黏性體轉變，瀝青的表面張力變大，浸潤角減小，瀝青的附著力增大。實驗結果表明，硬質瀝青和膠體改性劑有效改善瀝青高溫性能和膠體結構，隨著膠體改性劑添加量的提高，黏附率下降。當膠體改性劑質量分數達到1.0%時，黏附率降低至0.26%，膠體改性劑質量分數達到1.5%時，乳化瀝青基本無黏附。

圖1 黏輪試驗過程

圖2 普通乳化瀝青黏附性情況

圖3 不黏輪乳化瀝青黏附性情況

針對黏層路面使用實際情況，本文提出在JEAAS—2011黏附性實驗基礎上進行調整。新的實驗方法將試驗輪接地荷載提高到1.0 MPa，試驗輪行走次數為往復10次。檢測結果如表7所示。

表7 黏附性試驗結果

實驗結果說明，當膠體改性劑添加量的質量分數達到1.0%以上，黏附性符合要求。表明所制備的不黏輪乳化瀝青具有良好的抗黏附性性能。

2.3 斜向剪切試驗

斜向剪切試驗，模擬道路交通荷載作用下，黏層抵抗行車荷載水平力產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°，分別進行了30 ℃和50 ℃黏結強度試驗，并對比了改性乳化瀝青和添加質量分數1.0%界面改性劑不黏輪乳化瀝青的區別。檢測結果如表8所示。

斜向剪切實驗結果表明，常溫30 ℃或高溫50 ℃不黏輪乳化瀝青都顯示出良好的層間黏結效果。在相同試驗條件下，不黏輪乳化瀝青比改性乳化瀝青相比都略有提高。這是因為不黏輪乳化瀝青經硬質瀝青和膠體改性劑改性后，在相同溫度下具有較大黏度，因此有效提升層間剪切力。

3 結 論

1）以基質瀝青，硬質瀝青和膠體改性劑為原料，制備不黏輪乳化瀝青。

2）對不黏輪乳化瀝青性能進行評價，當基質瀝青，硬質瀝青和膠體改性劑的質量比為74.0∶25.0∶1.0，其各項性能較佳。

3）將試驗輪荷載提高到1.0 MPa，形成次數增加到往復10次，膠體改性劑添加質量分數大于1.0%時，不黏輪乳化瀝青黏附性符合要求。

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［3］王慧峰.高摩阻薄層罩面材料設計與技術性能研究[D].長安大學,2017.

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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，福建省廈門市人，工程師，碩士研究生，2013年畢業于沈陽化工大學高分子化學與物理專業，研究方向：瀝青及瀝青衍生產品研究

TV442+.2

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1004-0935（2021）10-1464-04