丁苯胶乳改性乳化沥青的研究及应用

5）在乳化沥青 成品中掺 入 SBR 胶 乳 ，再 经 乳 化机混合分散。
图 5 SBR 改性乳化沥青生产方法 5
6） 在 拌 制 乳 化 沥 青 混 合 料 时 掺 入 ， 例 如 在 稀 浆封层机乳化沥青罐中掺入，与乳化沥青、集料、 水及添加剂等同时拌制成改性沥青稀浆混合料， 对路面进行稀浆封层。
61
60.0
61
60.3
针 入 度 （25℃ ）/10-1mm 15℃ ，（ 延 度 /cm) 5℃, （ 延 度 /cm) 软 化 点 /℃
40-100 >50 >100 >55
86.9 >100 >100 46.5
>100 >100
50
>100 >100
57
>100 >100
59
>100 62
>100 65.5
恩氏粘度 E-2-5
2.0 2.22 2.26 2.38 2.53
1.3 助剂的选择 为了制得分散均匀、稳定性好、粘度适中的乳
化沥青，需在乳化剂水溶液中添加稳定剂，我们选 择 WD-I 型稳定剂。 它是一种水溶性的线型 聚合 物，也是增稠性物质，一条增稠剂分子链可以被若 干个乳胶粒吸附，形成立体网状结构，阻碍乳液颗 粒运动，减少粒子间的碰撞强度，并在沥青粒子上 形成保护层，阻止已分散的粒子聚集，从而提高了 沥青乳液的稳定性，粘度也随之增强。 实验室研究 表明，WD-I 型稳定剂的用量范围在 0.07%~0.09% 之间。乳液的稳定度和粘度随 WD-I 的用量增加而 提高。 试验结果见表 4。
SBR 折纯，%
2.0
2.5
3.0
483.7 453.2 428.1
3.5 419.6
2.3 SBR 改性乳化沥青稀浆封层的应用 2002 年由我处负责施工的山西 207 国道高平
段采用 SBR 改性乳化沥青稀浆封层进行路面早期 养护。 该路段是晋煤外运主要通道，重载车辆多， 交通量大，路面已出现麻面、裂缝等病害。
表 2 MK-1 型乳化剂的性质
项目
技术指标
外观
茶褐色粘稠液体
活性物含量， %
50±1
pH 值
3.5
表 3 MK-1 型乳化剂用量的选择
乳化剂用量% 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
乳化效果 乳化不完全
乳 化 均 匀 ，1 日 内 有 沉 淀 乳 化 均 匀 ，1 日 内 有 沉 淀 乳 化 均 匀 ，1 日 内 有 沉 淀 乳 化 均 匀 ，1 日 内 有 沉 淀 乳 化 均 匀 ，2 日 内 有 沉 淀
1.4 SBR 改性乳化沥青的生产工艺线路的选择 以 SBR 胶乳为改性剂生产改性乳化沥青的工
艺最主要的是 SBR 胶乳的加入方式。 把 SBR 掺入 乳化沥青中的方法有以下几种：
1） 把 SBR 胶 乳 加 入 到 皂 液 配 制 罐 中 ， 混 合 均 匀 后 ， 经 乳 化 机 与 沥 青 混 合 生 产 SBR 改 性 乳 化沥青。
基质沥青的含蜡量就小于 3%。 基质沥青采用 胜利 90# 重交石油沥青，各项指标见表 5。
乳化剂 E25 0.06 0.07 0.08
用量% 稳定度
5.9 7.45 8.60
表 4 WD-I 型助剂用量选择
WD-I
用量%
1 天，5 天
评定
0.40 5.6
乳化均匀，5 天稳定度不合格
0.13 2.8
在 SBR 改性乳化 沥青生 产 过 程 中 ，须 严 格 控 制沥青和水的温度，温度的高低都将影响乳化效 果。 温度低了流动性不好；过高，不仅消耗能源， 增加成本，而且还会使水汽化。 水的汽化将导致 沥青、胶乳和水的比例发生变化，同时乳化过程 中产生大量气泡，降低改性乳化沥青的质量和产 量 。 一 般 说 来 ，沥 青 温 度 宜 在 120℃~140℃之 间 ， 乳 化 剂 胶 乳 水 溶 液 温 度 宜 在 60℃~70℃之 间 。 刚 刚 乳 化 的 SBR 改 性 乳 化 沥 青 的 温 度 在 80℃ ~ 70℃以下为佳。 SBR 改 性乳化沥青 成品储存系 统 要有搅拌、全密以防胶乳离析。
图 3 SBR 改性乳化沥青生产方法 3
4）SBR 胶乳在乳化机后加入， 即在乳化机出 口处加入。 这种情况下必须有混合分散设备，使 SBR 胶乳与乳化沥青混合分散均匀。 混合分散设 备有：胶体磨、乳化机、静态混合器等。
第二期
刘颖青 丁苯胶乳改性乳化沥青的研究及应用
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图 4 SBR 改性乳化沥青生产方法 4
2) SBR 改性乳化沥青与普通乳化沥青对比 SBR 改性乳化沥青与普通乳化沥青对比结果
见表 8。 从以上检测结果可以看出 SBR 改性乳化沥青
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安阳工学院学报
2011 年
混合料性能明显高于普通乳化沥青。 表 8 SBR 改性乳化沥青与普通乳化沥青对比结果
项目 湿轮 磨 耗 （WTAT）
1.0 581.2
项目
测定值
固 体 物 含 量 ，% 结 合 苯 乙 烯 ，% 密度（20℃） /g .cm-3 pH 值 机械稳定性， %
23~25 22.5~23.5 0.98~0.99
3~5 <1.0
1.2 乳化剂的选择 沥青乳化剂分为阳离子型、阴离子型、两性离
子型、非离子型和矿物型五大类，经过沥青乳化试 验选用了 MK-I 型慢 裂快凝阳离 子型稀浆 封层专 用沥青乳化剂。 该乳化剂在水中溶解时电离成离 子或离子束，与亲油基连的亲水基团带有阳电荷， 亲油基部分与沥青部分结构相同为直链烷烃，这 种结构与沥青有很好的相溶性。 它与 SBR 胶乳的 混溶性和配伍性比较好，慢裂作用和快凝效果比较 明显，且配制简单，价格适中。 通过乳化剂用量试验
由以上测试结果可知，SBR 胶乳的加入使针入度
对稀浆封层乳化沥青混合料试验项目中湿轮
明显降低， 软化点明显上升， 最明显的变化是 5℃延 磨耗试验（WTAT）、负荷车轮试验（LWT）这两项比
度，大幅度提高。 SBR 添加量一般不低于 3%（折纯）。 较重要，能够确定使用效果。
2.2 SBR 改性乳化沥青混合料性能
性能指标 SBR 折纯，%
技术要求 0
试验结果
1.0
2.0
2.5
3.0
3.5
1.18mm 筛上剩余量，% <0.3
0
0
0
0
0
0
储存稳定性（5 天），%
<5
0.3
0.8
0.5
0.5
0.8
0.9
沥青标准粘度（C25，3） ≥1617 Nhomakorabea17
18
19
19.5
20.1
蒸 发 残 留 物 含 量 ，%
≥55
60
60.5
＊收 稿 日 期 ：2010-01-23 作 者 简 介 ：刘 颖 青 （1974-），女 ，安 阳 市 公 路 管 理 局 工 程 师 ，主 要 从 事 公 路 工 程 项 目 管 理 和 施 工 技 术 管 理 工 作 。
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安阳工学院学报
2011 年
来筛选，选用 0.8~0.9%范围内，见表 3。
性，改性后的沥青高低温性能较佳，但是乳化效果 差，贮存稳定性差，极易分层离析。
根据有关报道，从生产的难易程度、贮存稳定 性、使用地区的气候条件、承受的荷载方面以及经 济方面综合考虑， 选择了工程实践中应用较多的 SBR 作为乳化沥青的改性剂。 SBR 胶乳是综合性 能较好的通用型合成胶乳，具有良好的耐老化性、 耐热性和耐腐蚀性以及较高的稀释稳定性， 而且 它的品种多，价格低。
3) 热塑性橡胶类：又称为热塑性弹性体，主要 有 苯 乙 烯-丁 二 烯-苯 乙 烯 嵌 段 共 聚 物 （SBS）， 苯 乙 烯 - 异 戊 二 烯 - 苯 乙 烯 （SIS）、 苯 乙 烯 - 聚 乙 烯 /丁 基 聚 乙 烯 （SE/BS） 等 ， 它 们 同 时 具 有 橡 胶 和 树 脂 的 特
沥青同时进入乳化机生产 SBR 改性乳性沥青。
图 2 SBR 改性乳化沥青生产方法 2
3）SBR 胶乳直接送入胶体磨，在皂液、沥青乳 化的同时，混合分散均匀。 这种情况下，胶体磨式 乳化机的入口是三个，三种原料同时按比例进入。
图 1 SBR 改性乳化沥青生产方法 1
2） 将 SBR 胶乳 加 入 到 皂 液 配 制 罐 出 口 管 道 中，通过静态混合器与皂液按比例计量混合，再与
SBR 胶乳属于热力学不稳定体系， 易因各种 原因引起破乳。 破乳后的胶乳脱水凝结成团，极易 堵塞乳化机、泵、管道、阀门。 所以使用胶乳应特别 注意，使用后立即清洗，以免发生问题。 2 SBR 改性乳化沥青试验测试 2.1 SBR 改性乳化性能测试
测试乳胶不同含量乳液的蒸发残留物的指标。
表 6 胶乳性能测试结果
2011 年 3 月 第 10 卷 第 2 期（总第 50 期）
安阳工学院学报 Journal of Anyang Institute of Technology
Mar.2011 Vol.10 No.2（Gen.No.50）
丁苯胶乳改性乳化沥青的研究及应用
刘颖青 （安阳市公路管理局，河南 安阳 455000）
图 6 SBR 改性乳化沥青生产方法 6
以上是采用胶乳生产改性乳化沥青的所有方 法，根据乳化沥青的改性效果、路用情况、添加的 难易程度以及造价等因素进行分析， 再结合现有 设 备 状 况 ，SBR 改 性 乳 化 沥 青 的 生 产 选 择 图 1 方 法，这种方法操作方便，所制出的乳液具有较好的 稳定性。
乳化沥青稀浆封层是一种比较理想的道路预 防性养护技术，它是利用稀浆封层机将细集料、乳 化沥青、填料、水（有时加添加剂）按一定的比例拌 和摊铺成沥青表处薄层， 是一种比较理想的薄层 路面结构。 它具有施工快、成型快、开放交通快、节 省资源、节省能源、延长施工季节、经济效益和社 会效益好等优点。 稀浆封层能够在提高路面的平 整度、降低路面的透水系数、减少裂缝的产生等方 面产生很好的效果。 但随着近年来铺筑稀浆封层 实践的增加， 认识到稀浆封层单纯以乳化沥青作 为结合料， 抗高温变形能力， 低温抗裂性能均较 低，从而影响了耐用性能，不能够满足大交通量和 重交通的要求。 为了提高路面的使用性能，延长路 面 的 使 用 寿 命 ，进 行 了 掺 加 丁 苯 橡 胶 乳 （SBR） 的 改 性乳化沥青技术的研究。 下面介绍 SBR 改性乳化 沥青稀浆封层技术的主要研究方法和过程。 1 SBR 改性乳化沥青的研制 1.1 改性剂的种类及用量的选择