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- 2022-04-26 发布
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2010年2月石油沥青PETROLEUMASPHALT第24卷第1期·生产与应用·NE一6慢裂快凝型沥青乳化剂在微表处路面施工中的应用马玲熊良铨李磊孔祥军中国石油克拉玛依石化分公司炼油化工研究院(克拉玛依834000)摘要针对普通沥青乳化剂在实I~--Y--程应用中存在乳化性能不足、稳定性较差、破乳速度较快,达不到慢裂快凝的技术要求等问题,研制出了NE一6慢裂快凝型沥青乳化剂,对影响拌合时间的因素进行了考察,NE一6慢裂快凝型沥青乳化剂成功应用于黑龙江哈绥高速公路连接线及碾北公路$302省道微表处路面试验路铺设,显示出了良好的慢裂快凝效果。关键词稀浆封层乳化剂SBR改性乳化沥青乳化沥青的发展始于20世纪初,最早被用青,其粘度大、当量软化点高、延伸性能好、蜡于喷洒以减少灰尘,2O年代在道路建筑中普遍含量低、低温性能优异等特性在高等级公路中广使用。2O世纪3O年代至5O年代中期,乳化沥泛应用。因其组成的独特性,普通沥青乳化剂难青的使用数量在缓慢但稳定地增长。第二次世界以将其乳化,为拓展克拉玛依沥青应用范围,使大战后,随着道路承载量的加大,道路设计者们其用于微表处、稀浆封层或温拌沥青等领域,克开始限制乳化沥青的使用。从1953年起,沥青拉玛依石化公司深人开展沥青乳化剂的研究,成粘结料的使用量迅速增加,乳化沥青的使用数量功研发了一种新型结构的NE一6慢裂快凝型沥也在稳定地上升。从2O世纪初对乳化沥青开始青乳化剂,并于2009年8月黑龙江哈绥高速公研究,到如今商品化的乳化沥青广泛应用,至今路连接线及碾北公路$302省道微表处路面试验已有7O余年的历史。在前4O余年的发展过程路铺设中取得成功。中,主要发展的是阴离子乳化沥青,随着近代界1试验部分面化学和胶体化学的发展,近3O年来,阳离子1.1沥青乳化剂的制备乳化沥青发展速度很快。阳离子乳化沥青中的沥在搅拌条件下向乙撑胺混合物中滴加交联青微粒上带有阳离子电子电荷,当与矿料表面接剂,并控制其滴加速度使其反应温度不超过触时,由于异性相吸的作用,使沥青微粒很快地100~C;滴加完毕后,缓慢均匀地升温到120~吸附在矿料的表面。阳离子乳化沥青即使在阴湿160oC,再向改性乙撑胺混合物中滴加单环或多或低温季节(5℃以上),阳离子乳化沥青仍可环接枝改性剂,在一定温度和适量催化剂下反照常施工。阳离子乳化沥青可以增强与矿料表面应,逐级升温,控制其反应温度不超过240~C,的粘附力,提高路面的早期强度,铺后可以较快待缩合脱水到理论值时,停止加热,减压蒸出溶地开放交通,同时它对酸性矿料和碱性矿料都有剂,降温至60—90~C时,缓慢滴加季铵化试剂很好的粘附能力⋯。因而,阳离子乳化沥青既硫酸二甲酯,待反应完全后,得到NE一6慢裂发挥了阴子乳化沥青的优点,同时又弥补了阴离收稿日期:2009—12—16。子乳化沥青的缺点,这促使乳化沥青的发展进入作者简介:马玲,女,工程师,毕业于中国石油大学(北了一个高速发展的新阶段。京)化学工程专业,硕士,现从事炼厂注剂等方面的研究克拉玛依沥青是一种优质的环烷基稠油沥工作。n石油沥青2010年第24卷快凝型阳离子沥青乳化剂。试验结果表明:乳化剂水溶液pH值对沥青1.2影响拌合时间因素的考察的乳化和拌合性能具有一定的影响:pH值降低,乳化沥青与石料拌和时,在外力搅拌的作用有利于沥青的乳化,形成的乳液均匀、细腻,不下,乳化沥青包裹石料表面,乳化沥青颗粒与石粘附于乳化机器壁上。但是,pH值的降低,在料充分接触,水分被挤出,沥青分子相互融合,一定程度上导致拌合时间的缩短。当pH值升高发生破乳。引起破乳的主要因素有两个:第一是至5.4以上后,乳化剂不能在水中很好的电离,乳化沥青包裹骨料表面后,乳化沥青中的水分将溶解性和电离度降低,乳化时同沥青的作用力减逐渐被蒸发,随着水分的蒸发,乳液的扩散层厚小,最终导致乳化性能的降低。因此,乳化剂水度逐渐变薄,电位降低,乳化体系被破坏,致溶液pH值应优选最佳范围,该范围的选择是平使沥青与骨料粘结在一起。第二是因为铺路用的衡乳液细腻性、稳定性和乳化沥青与石料拌合性天然骨料表面一般都带有负电荷,这些电荷能将能的综合考虑结果。NE一6阳离子沥青乳化剂乳化沥青周围扩散层中的反离子挤进吸附层,使pH值最佳范围为1.2~5.4。扩散层厚度变薄,乳化沥青的电位降低,导致b)拌合温度对拌合时间影响的考察乳化被破坏。骨料所带电荷越多,电位降得越由于微表处施工作业期通常为5月至10月,低【2J。根据试验结果和理论的分析,对影响阳环境温度及地表温度变化对乳化沥青破乳影响显离子乳化沥青破乳的主要因素进行考察。著。环境和地表温度过低,混合料的成型速度十a)pH值对乳化及拌合时间影响的考察分缓慢,长时间(4~5h)无法开放交通,开放阳离子乳化剂水溶液一般应调节为酸性或中交通初期有较多的粗集料飞散;温度过高会性才能较好的发挥乳化效果。氢离子的加入,可使乳化沥青水分蒸发加剧,快速破乳,导致无法以改变乳化剂分子的电离平衡。以烷基胺R—施工。各种慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂都有可NH为例,其分子中含有胺基,当加酸调节pH拌合温度范围,为此对NE一6慢裂快凝型阳离值后,会发生中和反应:子沥青乳化剂进行了拌合温度对拌合时间的影响一NH2+H==一一NH;考察试验,试验结果见表2。氮原子上带有正电荷,才具有阳离子乳化剂表2拌合过程中温度对拌合时间的影响的亲水性能。另外氢离子的浓度影响着稀浆混合料中正负电荷的平衡,从而也会影响乳化沥青颗粒在石料表面的沉积。但pH值不能过低,因为加入酸过多时(以盐酸为例),反离子的浓度(cl一)变得很大,会破坏双电层,降低电位引起破乳。酸度过高时也会对沥青的性能产生影响】。所以pH值应该有一个最佳的范围,所以由表2可知:拌和温度越高,布朗运动越剧进行了pH值对乳化、拌合时间的影响考察试烈,扩散层与吸附层的分子就有脱离吸附的趋验,试验结果如表1。势,电位会降低,乳液就不稳定。并且沥青颗衰1乳化剂水溶液pH值对乳化及拌合影响粒相互碰撞的机率会增大,相互融合的机会也增大,乳化沥青也就越有可能破乳。最佳的拌合温度在36℃以下。c)助剂对拌合影响的考察在实验过程中,选择未加任何助剂时拌合时间较短的乳化沥青与石料进行拌合,以此考察助剂的加入对拌合时间的影响。通过查阅大量资料,选择硫酸铝、氯化钙这两种常用助剂,n第1期马玲等·NE一6慢裂快凝型沥青乳化剂在微表处路面41进行其加入量对拌合时间的影响考察试验。试验线一兴隆支线及碾北公路$302省道,安徽省增结果见表3。达公路养护管理有限公司负责施工,乳化设备是表3助剂对拌合时间的影响由高远公路养护设备有限公司制造,基质沥青为90号沥青,乳化剂为克拉玛依石化公司炼化研究院研发NE一6慢裂快凝沥青乳化剂,改性剂为维实伟克阳离子丁苯胶乳。2.1路面情况a)哈绥高速公路连接线一兴隆支线原路面主要病害有车辙、裂缝、麻面等,经过对较深车辙(大于1cm)进行填补及对路面表面尘土进行吹扫后铺设微表处路面。试验结果表明:助剂的加入,可以显著延长b)碾北公路S3o2省道拌合时间。这是因为当加人适量的无机添加剂原路面主要病害有车辙、贫油、裂缝等,经时,润湿的石料、无机添加剂发生了电离,生成过对较深车辙(大于1cm)进行填补及对路面的金属阳离子与石料表面的负电荷发生中和,或表面尘土进行吹扫后铺设微表处路面。者是在石料表面形成一层阳离子电子层,当带正2.2混合石料各参数的确定电荷的沥青微粒向石料表面靠近时,这层电子层矿料级配采用JTGF40-2004《公路沥青路则在静电库仑斥力的作用下,阻止或减缓了沥青面施工技术规范》中微表处MS一3型级配组成。微粒对石料的裹覆,进而起到延缓破乳的效果。混合石料筛分结果见表4。取现场石料筛分出<而当加入表面活性剂等有机助剂时,由于表面活4.75mm部分,进行砂当量测定试验,测定结性剂的极性基团强烈地吸附于石料的表面,而非果:合成矿料(<4.75mm)砂当量为69%。极性基团背向与石料的表面,并定向的排列,形根据湿轮磨耗(1h)与负荷轮碾压粘砂试验,成一层表面活性剂膜,这层膜的作用一方面降低确定沥青的最佳用量如表5。石料表面的电负性,一方面又在石料与沥青乳液间起到一个支撑作用,从而阻止了乳化沥青与石表4混合石料筛分结果料的接触,或者至少形成一个有效的空间屏障,延长了乳化沥青与石料的接触时间。从混合料摊铺后的成型效果来看,添加助剂后,混合料摊铺后的初凝、成型时间也会相应的有所延长。添加硫酸铝会使混合料变的非常疏松,初凝时间很长,混合料的初期强度较弱,混合料中水分蒸发完全后,会在表面留下一层硫酸铝。添加氯化钙的效果要优于添加硫酸铝,成型时间快,强度高,表面无盐残留。添加表面活性剂效果最好,但是当加量增大到2%时,发生混合料摊铺后乳液少量流淌的现象,这主要是由于添加2%表面活性剂后,石料表面的活性剂膜降油石比,磨耗值(1h)/车辙变形,粘砂值/%(g·m)%(g·m一)低了沥青与石料的粘附性,一定程度上阻碍了沥青微粒对石料的粘附,因此产生混合料摊铺后,仍有一定量的乳液未发生破乳而流淌的现象。2试验路铺设此次试验路段为黑龙江省哈绥高速公路连接n42石油沥青2010年第24卷级配曲线见图1,最佳用油量曲线见图2。的气候条件确定最佳用油量11.1%一12.0%。7O50趔攫签3O1O6.57.58.5筛分/mm沥青用量,%图1微表处混合料级配曲线最佳用油量曲线由表5可知,油石比可选范围为6.8%~2.3基质沥青及改性乳化沥青7.5%(改性乳化沥青蒸发残留物含量为62.1%),a)基质沥青则改性乳化沥青用量可选范围为(11.0%一基质沥青为9O号重交道路石油沥青,其检12.1%),符合微表处混合料技术要求;结合当地测数据见表6。表6基质沥青检测结果55图2b)改性乳化沥青工技术规范》;测试值见表7。采用NE一6乳化剂生产的改性乳化沥青,2.4微表处试验路铺设效果技术要求参照JTGF40-2004《公路沥青路面施路面性能检测数据见表8~11。表7改性乳化沥青技术指标测试值n第1期马玲等·NE一6慢裂快凝型沥青乳化剂在微表处路面43表10路面摩擦系数检测(摆式仪法)表11路面平整度检测n3结论化沥青贮存一周后乳液稳定性和铺路性能良好;a)经合理的结构设计、简单环保的方法,NE一6慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂在哈尔滨施制备了NE一6慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂,工时,摊铺作业完成后遭遇大雨侵袭,经后期勘经实验室评价、微表处铺路试验均表明NE一6察其各项指标均未受影响,表明NE一6沥青乳慢裂快凝性能良好;化剂抗恶劣天气能力较强。b)考察了NE一6慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂拌合影响因素。试验表明NE一6阳离子沥参考文献青乳化剂pH值最佳范围为1.2~5.4;最佳的拌合温度在36~C以下;改性剂的加入,改变了沥1虎增福等·乳化沥青及稀浆封层技术[M]·北京:青的交联结构,改善了基质沥青性能;混合料摊人民交通出版社,20o:2铺后初凝、翼璺⋯2蒿三耋嚣羔c)NE一6慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂铺:,’设的微表处试验路,摊铺时浆状好,路面美观;3交通部公路科学研究院.微表处和稀浆封层技术指初凝时间约4rain;1h后即可开放交通,充分显南[M].北京:人民交通出版社,2006,23示了良好的慢裂快凝效果;NE一6慢裂快凝型阳4夏少青,施来顺等.新型阳离子沥青乳化荆的性能离子沥青乳化剂铺设微表处试验路的过程中,乳测试及研究[J].石油沥青,2003,17(2):31ApplicationofanewcationicbitumenemulsifterNE—.6forSlow—.BreakingandQuick—SettingonMicro—surfacingconstructionMaLingXiongLiangquanLiLeiKongXiangjunPetroleumprocessing&PetrochemicalResearchInstituteofKaramayPetrochemicalCompany,Petrochina(KaramayXinfiang834000)Abstract:AnewcationicbitumenemulsifierNE一6forSlow—BreakingandQuick—Settingwasdevel—opedforsolvingtheproblemsofunsatisfiedemulsifyingproperties,poorstabilityandtorapidsettingspeedinpracticalengineeringapplicationsusingordinaryemulsifier.Factorsinfluencingmixedtimewerestudied,suchaspHvalue,mixedtemperature,additivesandSOon.ThebitumenemulsifierNE一6wassuccessfullyappliedinMicro—-surfacingmaintenanceconstructiononHarbin——SuihuaexpresswayconnectinglinesandNianzishan—Beian$302ProvincialHighwayinHeilongjiangprovince,showingagodperformanceofSlow—BreakingandQuick—Setting.Keywords:slurryseal;emulsifier;SBR;modificationemulsifiedasphalt·短讯·平天高速通过评审邵武至光泽高速获批甘肃平凉至武都高速公路平凉至天水段工程可行性福建南平邵武至光泽高速公路工程可行性研究报告研究报告通过评审。已获福建发改委批复。平凉至天水高速公路起于平凉市四十里铺,终于天邵武至光泽高速公路起于邵武市下沙镇下王塘,终水市秦州区西十里铺。推荐路线长度220.69km,主线于光泽县华侨乡铁关村的闽赣交界处,与江西省资溪花山界至里木高速公路相接,全长65.2km,设计行车时按双向四车道高速公路标准建设,设计行车时速80km,速8Okm,项目估算总投资39.86亿元。路基宽24.5m。项目估算投资190.81亿元。(沥青情报站供稿)(沥青情报站供稿)