改性乳化沥青生产配比优化关键技术研究

改性乳化沥青生产配比优化关键技术研究

董一鸣

浙江交工集团股份有限公司 浙江杭州  310051

摘 要：改性乳化沥青一直是乳化沥青业界的重点方向。我国高速公路的透层、粘层和养护作业的微表处及超薄磨耗层都是改性乳化沥青的主要应用领域。提高改性乳化沥青的改性效果和质量使得性能提升就成为研究的重点方向。

关键词：改性乳化沥青；生产配比；技术；质量控制

一、改性乳化沥青的优点

改性乳化沥青是指采用各种措施使乳化沥青性能得以改善的乳化沥青。改性乳化沥青能够改善乳化沥青蒸发残留物的高温稳定性、低温抗裂性、耐疲劳等力学性能，其具体优点主要表现如下：

1、节约能源。采用热沥青筑养路时，需耗用大量能源为沥青材料和矿料加热。在施工过程中，为了时刻保持沥青应有的温度，常常对沥青要进行重复加温与持续加温。而采用改性乳化沥青筑养路时，只需在沥青乳化时一次加热，且沥青加热温度只需120~140℃，仅此就比热沥青降低50℃左右,据统计，用沥青乳液筑养路比用热沥青可节约能源50%以上。

2、环保安全。改性乳化沥青的生产过程都是在密封状态中进行，沥青的加热温度低（120~140℃），加热时间短，污染程度较轻。热沥青车间由于加热温度高（160~180℃），加热时间长，沥青蒸汽中的有害蒸汽中的有害物质对于环境污染严重。此外，乳化沥青是在常温条件下进行施工的，避免了因热沥青而引起的烧伤、烫伤，也避免了摊铺高温混合料的沥青蒸汽的熏烤。

3、使用方便。阴雨与低温季节是热沥青施工的不利季节，也是沥青路面发生病害较多的季节。特别在我国多雨的南方，沥青路面路况常在阴雨季节急速下降，出现了病害无法用热沥青及时修补，而采用乳化沥青筑养路，可以少受阴湿和低温影响，发现路面病害可以及时修补，从而能及时改善路况，提高好路率和运输效率。

二、改性乳化沥青生产配比优化关键技术

改性乳化沥青的制备工艺可以分为3类：先改性后乳化、边改性边乳化和先乳化后改性。

1、先乳化后改性。对乳化沥青进行改性是以乳化沥青为基料，以胶乳状的高分子聚合物作为改性剂，同时加入适当的分散稳定剂及其他的微量配合剂制备而成。生产工序是将热沥青和乳化剂皂液一起通过胶体磨制成普通的乳化沥青，再通过机械搅拌将胶乳状的改性剂加入到乳化沥青中，制成改性的乳化沥青。生产工艺见图1-1。

图1-1 先乳化后改性方法制作改性乳化沥青工艺示意图

2、先改性后乳化。对改性沥青乳化的方法是先以热沥青改性的方法生产改性沥青，然后再以生产出的改性沥青成品进行乳化生产改性乳化沥青。在进行乳化时需要采用高剪切力的乳化机、乳化性能极优的乳化剂、适宜乳化的粘度。生产工艺见图1-2。

图1-2 先改性后乳化方法制作改性乳化沥青工艺示意图

3、边乳化边改性。生产工序是将改性剂掺配到乳化剂皂液中，然后将“改性”的皂液与沥青一起进入胶体磨，制成改性乳化沥青。或者不是将改性剂预先掺加到乳化剂皂液中，而是单独放到一个罐中，最终在泵送管道中与乳化剂、酸、水等混合后再与热沥青一起进入胶体磨。生产工艺见图1-3。

图1-3 边乳化边改性方法制作改性乳化沥青工艺示意图

改性乳化沥青生产时，材料、工艺、设备是影响改性乳化沥青质量的重要因素，具体如下：

（1）材料。制备改性乳化沥青的主要原材料为：基质沥青、乳化剂、改性剂、稳定剂。基质沥青的组成、结构、性质对改性乳化沥青的质量有着十分重要的影响。

（2）工艺。原料沥青的加热温度和乳化剂水溶液的初始温度是很重要的工艺参数。一般提高沥青加热温度能降低其粘度增加其流动性，有利于提高乳化设备的剪切作用，降低动力消耗。但温度过高在进行混合乳化时会造成乳化剂水溶液的局部沸腾、发泡，导致乳液浓度发生变化，反而影响乳化效果。因此为了防止这种现象的发生，应控制合适的乳化温度。乳化过程的各个阶段对水温的要求是不同的，在溶解乳化剂时，温度一般控制在60-80℃，进入乳化机时温度稍微低一些，约为30-50℃。

（3）设备。乳化设备同乳化工艺有着密切的关系，设备必须保证能够顺利地完成沥青的乳化，同时还要考虑操作、生产效率、动力及能源消耗等问题。制备乳液的设备有简单搅拌器、胶体磨、静态混合器、高剪切混合乳化机、均化器、超声波乳化器等，采用不同的设备制取乳液其颗粒大小、分布等不相同。

三、改性乳化沥青质量控制措施

1、温度控制。沥青及水的温度是乳化工艺中较为重要的参数，一般要求皂液温度60－80℃，沥青温度130－140℃，要求皂液加沥青后热平衡温度小于100℃，避免皂液中水份汽化。沥青温度过低流动性差，影响乳化质量。宜设置循环回路，乳化沥青经热交换器降温后储存，热水用于循环再生产，节约能源并提高生产效率。

2、皂液配制。水、乳化剂、改性剂、盐酸的加入必须准确计量，充分搅拌反应，同时测试皂液PH值，满足要求后方可生产。

3、油水比控制。沥青和乳化剂水溶液的流量按要求比例控制是生产合格乳化沥青的必备条件。控制线路宜采用闭环设计，以实现实时动态调控，以保证生产出符合设计要求的高质量的改性乳化沥青。

4、改性剂的添加控制。以各种胶乳改性剂生产改性乳化沥青的工艺中最关键的是胶乳的选择和胶乳的掺入方式。掺入胶乳的方法有多种，目前主要有乳化前掺入和乳化后掺入二大类，后者改性效果较差，乳液稳定性不好，仅适合较落后的生产设备，而目前国内较先进的生产工艺应该是把胶乳加入配好的皂液中，经循环和搅拌均匀后按计量比例输入剪切机（胶体磨）中与沥青混合生产改性乳化沥青，胶乳和沥青在机诫力的作用下，充分碰撞、融合后生产的乳化沥青改性和稳定效果更好，是目前的主流生产工艺。

5、电荷匹配。在选择改性剂的时候，不仅应考虑品种、性能、价格，还应考虑微粒离子电荷的正负性。这一点对于改性乳化沥青生产特别重要。改性剂电荷应和乳化剂分子电荷分子所带的电荷一致，如所带电荷不匹配，会消耗掉部分乳化剂，影响产品稳定性，所以选择改性剂时应特别重视这一问题，所带电荷相反时禁止使用。

6、生产及使用时间的控制。改性乳化沥青属于双重复合性热力学不稳定体系，除具有与乳化沥青完全相同的特性外，由于胶乳的加入，增加了不稳定的因素，所以改性乳化沥青的储存稳定性比乳化沥青更差，易析水分层。改性乳化沥青储存期有限，生产和使用时应做到有计划的组织生产和使用，保持适度的搅拌和循环，储罐加盖密闭，避免风吹、雨淋和强光直射，保持乳液干净，不带入杂物，不在5℃气温以下存放，不同品种不得混合。所以，改性乳化沥青生产后应尽快使用，不宜长期储存。

结束语

当前我国高速公路的建设正处在发展时期，改性乳化沥青工艺和技术尚未完全成熟。应根据原有的改性乳化沥青研究，在此基础上进行改良，使改性乳化沥青性能更优越，生产工艺更简化，从而达到促进新材料新技术的发展、提高高速公路使用寿命的目的。

参考文献

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