5.3改性瀝青解析課件

1、第三節(jié)改性瀝青改性瀝青的技術(shù)要求 改性瀝青的分類改性瀝青的評價指標(biāo)改性瀝青的非常規(guī)試驗指標(biāo)聚合物改性瀝青的離析試驗 對SBR 、SBS類改性瀝青，將試樣放入規(guī)定的盛樣管中，在163烘箱中放置48h后，從瀝青的頂部和底部分別取樣，測定其環(huán)球軟化點來判定是否離析。 對PE、EVA類聚合物改性瀝青，測定在135存放24h過程中是否結(jié)皮、或凝聚在容器表面四壁的情況來判定是否離析。瀝青彈性恢復(fù)試驗 采用延度試件拉伸10cm后停止，立即剪斷，保持1h，測量恢復(fù)率。對SBS類熱塑彈性體改性瀝青，彈性恢復(fù)能力是顯著特點，彈性恢復(fù)能力強，自愈性好。改性瀝青的非常規(guī)試驗指標(biāo)瀝青粘韌性試驗 測定瀝青在規(guī)定試驗溫度（

2、25）和高速拉伸（500mm /min）時，與金屬半球的粘韌性和韌性。 見教材圖231，ABCE所包圍的面積表示粘韌性，CDFE包圍的面積表示韌性。測力延度試驗 在普通延度儀上附加測力傳感器，試模與瀝青彈性恢復(fù)試驗相同，試驗溫度5，拉伸速度5cm /min，傳感器最大負(fù)荷100kg時，用x-y函數(shù)記錄儀記錄拉力變形曲線，評價改性瀝青的性質(zhì)。改性瀝青的技術(shù)要求聚合物改性瀝青的技術(shù)要求 種類試驗項目SBS類（）SBR類（）PVE、PE類（）-A-B-C-D-A-B-C-A-B-C-D針入度(25,100g,5s) 100801006080366010080100608080608040603040

3、針入度指數(shù) PI -1.2-0.8-0.40-1.0-0.8-0.6-1.0-0.8-0.6-0.4延度(5,5cm/min)(cm) 50403020605040軟化點 TR&B () 4550556045485048525660運動粘度(135) (pas) 3閃點 （） 230230230溶解度（） 9999離析(軟化點差) () 2.5無改性劑明顯析出、凝聚彈性恢復(fù)(25)(%) 55606570粘韌性 (Nm) 5韌性 (Nm) 2.5RTFOT質(zhì)量變化 (%) 1.01.01.0針入度比(25)(%) 5055606550556050555860延度(5,5cm/min)(cm)

4、30252015302010常用聚合物改性瀝青的技術(shù)特性熱塑性橡膠類改性瀝青 技術(shù)性質(zhì)基礎(chǔ)瀝青5SBS的改性瀝青技術(shù)性質(zhì)基礎(chǔ)瀝青5SBS的改性瀝青星形線性星形線性針入度(25) (0.1mm)643840針入度指數(shù) PI-1.36+0.96+0.16軟化點()489255測力延度(10)拉力強度(MPa)0.730.520.62延度(15) (cm)20010054粘韌度 (Nm)2.9921.519.6當(dāng)量軟化點()47.263.158.3薄膜烘箱試驗(163，5h)質(zhì)量損失 (%)0.070.070.02當(dāng)量脆點()8.616.711.4針入度比 (%)78.388.988.9回彈率(15

5、) ()147865延度(5) (cm)0.96842SBS改性瀝青的技術(shù)性質(zhì)常用聚合物改性瀝青的技術(shù)特性SBR改性瀝青的技術(shù)性質(zhì)性質(zhì)基質(zhì)瀝青SBR摻量(占改性瀝青的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)) ()2345軟化點 ()4749515153針入度(0.1mm)251018377787615243026262854101088針入度指數(shù) PI0.07010.04590.04430.049480.048611延度(cm)251104058536115691501501501507 41501501501505 0.25117125150150粘度 (60) (pas)88.2128.6158.4192.6254.

6、4粘度(135) (mm2/s)429.6569.4669.4777.9878.0薄膜烘箱試驗后殘留針入度 ()52.568.774.072.477.6延度(cm)2588606853501513737186121粘韌性 (Nm)3.64.44.95.66.3韌性 (Nm)0.71.21.51.92.3常用聚合物改性瀝青的技術(shù)特性EVA改性瀝青技術(shù)性質(zhì)(EVA摻量5%)改性劑類型基質(zhì)瀝青EVA、VA (%) (MI, g/10min)PESBR30 (30)30 (5)35 (40)針入度(25) (0.1mm)865447575268軟化點 ()45.56064525250延度 (10) (

7、cm)4.586.512470針入度指數(shù) PI-1.8-0.350.13-0.450.820.73薄膜烘箱試驗后針入度比 (%)58.171.27067.762.975.4延度 (10) (cm)3.042.55252聚合物改性瀝青與基質(zhì)瀝青的相容性相容性的概念 瀝青和改性劑在一定條件下能夠相互兼容，并存在配伍，形成熱力學(xué)相對穩(wěn)定的具有混容性的體系的能力。改性瀝青相容性差，改性劑與瀝青分離或產(chǎn)生分層。影響相容性的因素 改性劑與基質(zhì)瀝青的溶解度參數(shù)差異愈小，分子結(jié)構(gòu)愈接近，相容性愈好。基質(zhì)瀝青中輕組分含量高，可使聚合物產(chǎn)生較好的溶脹作用，相容性好。聚合物良好的分散度，是保證相容性的前提。改性瀝青

8、的生產(chǎn)工藝直接混溶法 母料法 乳膠法 共混設(shè)備可采用攪拌機或膠體磨。攪拌機適用于EVA、APAO等聚合物。膠體磨適用于SBS、PE等改性劑。主要工藝有聚合物的溶脹、分散磨細(xì)、繼續(xù)發(fā)育三個過程。 預(yù)先制作改性劑濃度較高的改性瀝青母體，在施工現(xiàn)場稀釋后使用。 將高濃度膠體(丁苯乳膠)直接投入瀝青混合料拌和機與礦料、瀝青拌和。拌和機易銹蝕。第四節(jié) 乳化瀝青乳化瀝青的概念 將粘稠熱瀝青加熱至流動態(tài)，再經(jīng)高速離心、攪拌及剪切等機械作用，瀝青形成細(xì)小的微粒(粒徑約為25m)分散在有乳化劑和穩(wěn)定劑的水中，由于乳化劑穩(wěn)定劑的作用，從而形成均勻穩(wěn)定的分散系。 乳化瀝青的優(yōu)缺點 乳化瀝青的生產(chǎn)乳化瀝青的優(yōu)缺點乳化

9、瀝青主要優(yōu)點 可冷態(tài)施工，節(jié)約能源； 施工便利，可節(jié)約瀝青用量約10； 乳化瀝青不僅與集料有良好的粘附性，而且可與濕集料粘附； 拌和環(huán)境保障健康，不污染環(huán)境； 降低成本，增加結(jié)構(gòu)瀝青數(shù)量。 乳化瀝青主要缺點 穩(wěn)定性差，貯存期不超過六個月； 路面成型期長，最初應(yīng)控制車輛行駛速度。 乳化瀝青組成材料瀝青 瀝青酸含量大于1的瀝青易乳化；相同油源和工藝的瀝青，針入度較大者易于形成乳液；瀝青針入度的選擇應(yīng)根據(jù)乳化瀝青在路面工程中的用途確定。乳化劑 瀝青乳化劑是表面活性劑的一種類型，按其親水基在水中是否電離分為離子型和非離子型兩大類；乳化劑的品種常用的乳化劑類型穩(wěn)定劑 水 常用的乳化劑類型及乳化劑的名稱乳

10、化劑類型乳化劑名稱陰離子型十二烷基磺酸鈉陽離子型十八烷基三甲基氯化銨十六烷基三甲基溴化銨十八叔胺二甲基硝酸季胺鹽十七烷基二甲基芐基氯化銨兩性離子型氨基酸型兩性乳化劑非離子型辛基酚聚氧乙烯醚乳化瀝青的形成及分裂機理乳化劑降低界面能的作用 界面膜的穩(wěn)定作用 界面電荷的穩(wěn)定作用 乳化瀝青在集料表面的分裂機理 乳化瀝青的技術(shù)要求 乳化瀝青的應(yīng)用 乳化劑降低界面能的作用 乳化劑溶液存在于瀝青微滴中時，乳化劑有規(guī)律地定向排列在瀝青水界面上，降低了瀝青和水之間的表面張力差。乳化劑具有不對稱的分子結(jié)構(gòu)，分子一端的極性基團(tuán)親水，另一端非極性基團(tuán)親油。乳化劑的親油基嵌入瀝青微滴中定向排列，親水基朝向水溶液，降低了

11、瀝青與水的界面張力。 界面膜的穩(wěn)定作用 界面膜可降低瀝青與水的界面張力，對瀝青微滴起機械保護(hù)作用，使瀝青微滴在互相碰撞使不致產(chǎn)生聚結(jié)。界面膜的強度和穩(wěn)定性，取決于乳化劑性能和用量。離子型表面活性劑，瀝青微滴帶有相同電荷，可提高瀝青乳液的穩(wěn)定性。 界面電荷的穩(wěn)定作用 陽離子乳化劑吸附于瀝青微滴表面，深入水中的極性基團(tuán)電離使瀝青微滴帶正電荷。陰離子乳化劑吸附于瀝青微滴表面，深入水中的極性基團(tuán)電離使瀝青微滴帶負(fù)電荷。瀝青水界面上電荷層的結(jié)構(gòu)，一般是擴散雙電層分布，由兩部分組成，第一部分為單分子層，基本上固定在界面上，這層電荷與瀝青微滴的電荷相反，稱為吸附層。第二部分吸附層向外，電荷向水介質(zhì)中擴散，稱

12、為擴散層。由于每一瀝青微滴界面都帶相同電荷，并有雙電層的作用，所以水瀝青體系成為穩(wěn)定體系。 乳化瀝青在集料表面的分裂機理分裂原因 水的蒸發(fā)作用 集料的吸收作用 乳化瀝青與集料產(chǎn)生的物理化學(xué)作用 施工機械的激波作用等。 分裂機理 電荷理論 化學(xué)反應(yīng)理論 振動功能理論乳化瀝青的技術(shù)要求序號 種類 項目 PC-1PA-1PC-2PA-2 PC-3PA-3 BC-1BA-1 BC-2BA-2 BC-3BA-3 試驗方法1篩上剩余量（） 60 50 55 6062 T 0651 6殘留物性質(zhì)針入度（100g,25,5S）(0.1mm) 80200 80300 60160 60200 60300 8020

13、0 T 0651T 0604 與原瀝青的延度比（）25 80 T 0651T 0605 溶解度（三氯乙烯）（） 97.5 T 0651T 0607 7貯存穩(wěn)定性（）5d 5T 0655 81d 2/3 T 0654 乳化瀝青的應(yīng)用乳化瀝青代號陽離子型乳化瀝青(代號C)；陰離子型乳化瀝青(代號A)。乳化瀝青代號施工方法灑布法(代號P)用于如透層、粘層、表面處治或貫入式瀝青碎石路面；拌和法(代號B)用于如瀝青碎石或瀝青混合料路面。乳化瀝青的應(yīng)用乳化瀝青的適用范圍 對酸性石料及石料處于潮濕狀態(tài)或在低溫下施工時，宜采用陽離子乳化瀝青；對堿性石料當(dāng)石料處于干燥狀態(tài)或與水泥、石灰、粉煤灰共同使用時，宜采用

14、陰離子乳化瀝青。 陽離子乳化瀝青與乳液拌和前需用水潤濕集料，使集料總含水量達(dá)到5左右，天氣炎熱時多加水，低溫潮濕時少加水。集料濕潤后仍不能乳液拌和均勻時，應(yīng)改用破乳速度更慢的乳液，或用13濃度的氯化鈣水溶液代替水預(yù)先潤濕集料表面。 小結(jié) 乳化劑種類有陰離子、陽離子、兩性離子和非離子型，它們在實際工作中的使用效果是不同的。 乳化瀝青的形成機理主要是由于乳化劑降低界面能和界面膜、界面電荷的穩(wěn)定作用。 乳化瀝青主要用于瀝青路面的養(yǎng)護(hù)。乳化劑的品種 陰離子型瀝青乳化劑溶于水中時，能電離為離子或離子膠束，與親油基相連的親水基團(tuán)，帶有陰(或負(fù))電荷的乳化劑。這類乳化劑的明顯特征是由帶長鏈的有機陰離子與一種

15、堿類(即皂類)作用形成鹽。最主要的親水基團(tuán)有羥酸鹽(如-COONa)、硫酸酯鹽(如-OSO3Na)、磺酸鹽(如-SO3Na)等三種。 陰離子型乳化劑乳化劑的品種陽離子型乳化劑 陽離子型瀝青乳化劑溶于水中時，能電離為離子或離子膠束，與親油基相連接的親水基團(tuán)，帶有陽(或正)電荷的乳化劑。陽離子型瀝青乳化劑按其化學(xué)結(jié)構(gòu)，主要有季胺鹽類、烷基胺類，酰胺類、咪唑啉類、環(huán)氧乙烷二胺類和胺化木質(zhì)素類等。 乳化劑的品種兩性離子型乳化劑 兩性離子型瀝青乳化劑是在水中溶解時，電離成離子或離子膠束，與親油基相連接的親水基團(tuán)，帶有陰電荷又帶有陽電荷的乳化劑。兩性離子型瀝青乳化劑品種主要有氨基酸型、甜菜型和咪唑啉型等。

16、兩性乳化劑可以吸附在帶負(fù)電荷或正電荷的物質(zhì)表面上，有良好的乳化性和分散性，但合成原料來源較困難，價格較高，目前在乳化瀝青中應(yīng)用較少。 乳化劑的品種非離子型乳化劑 乳化劑是在水中溶解時，不能離解成離子狀態(tài)，依賴分子所含的羥基(-OH)和醚鏈(-O-)等作為親水基團(tuán)的乳化劑。其品種主要有醚基類、酯基類、酰胺類和雜環(huán)類等。非離子型表面活性劑在水介質(zhì)中不會離解成水合離子，形成的瀝青乳液與集料結(jié)合力較弱，靠水分蒸發(fā)破乳后，才能使瀝青附著在集料表面上。在實際工作中主要與陽離子、陰離子乳化劑配合使用。 穩(wěn)定劑 常用無機鹽類和高分子化合物做穩(wěn)定劑，可防止已經(jīng)分散的瀝青乳液在貯存期彼此凝聚，保證在施工噴灑或拌和

17、的機械作用下有良好的穩(wěn)定性。有機穩(wěn)定劑 常用的有聚乙烯醇、聚丙稀酰胺、羥甲基纖維素納、糊精、MF廢液等?？商岣呷橐旱馁A存穩(wěn)定性和施工穩(wěn)定性。無機穩(wěn)定劑 常用的有氯化鈣、氯化鎂、氯化銨和氯化鉻等?？商岣呷橐旱馁A存穩(wěn)定性。 穩(wěn)定劑對乳化劑協(xié)同作用應(yīng)通過試驗來確定，用量不宜過多，一般以瀝青乳液的0.1%0.15%為宜。 乳化瀝青組成材料水 水是乳化瀝青的主要組成部分。水在乳化瀝青中起著潤濕、溶解及化學(xué)反應(yīng)的作用。要求乳化瀝青中的水應(yīng)當(dāng)純凈，不含其它雜質(zhì)，一般要求用每升水中氧化鈣含量不得超過80mg的潔凈水，否則對乳化性能將有很大的影響，并且要多消耗乳化劑。水的用量一般為30%70% 。 乳化瀝青的生

18、產(chǎn) 瀝青乳液的制備可以采用各種設(shè)備，但其主要流程基本相同，一般由5個主要部分組成。 乳化瀝青的工藝流程 乳化劑水溶液的調(diào)制：在水中加入需要數(shù)量的乳化劑和穩(wěn)定劑。將水溫調(diào)節(jié)至乳化劑和穩(wěn)定劑溶解所需的溫度，使其在水中充分溶解。 瀝青加熱及貯存。 瀝青與水比例控制機構(gòu)。 乳化，常用設(shè)備為膠體磨或其它同類設(shè)備。 乳化成品貯存。乳化瀝青分裂機理 集料分為帶正電荷的堿性石料和帶負(fù)電的酸性石料兩類。 陰離子乳液瀝青微粒帶負(fù)電荷，它與表面上基本帶正電荷的堿性集料(如石灰石、白云石等)具有較好的粘附性； 陽離于乳液由于瀝青微粒帶正電荷，它與表面基本帶負(fù)電荷的酸性集料(如硅質(zhì)巖或花崗巖)具有較好的粘附性。電荷理論乳化瀝青分裂機理 這種理論認(rèn)為，傳統(tǒng)的電荷理論是值得懷疑的,因為實踐表