CN101948259A - 阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂 - Google Patents

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本发明公开了一种阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂,其含有木质素酸钠、非离子表面活性剂和水;其中,非离子表面活性剂的数均分子量为600-5800;木质素酸钠的含量为质量百分比10-50%,非离子表面活性剂的含量为质量百分比5-40%,水的含量为质量百分比10-85%。本发明的CRTSII型阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂HLB值适中,破乳速度较慢,起泡能力适中,稳泡能力强。

Description

阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂
技术领域
本发明具体的涉及一种阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂。
背景技术
乳化沥青是指将熔融的沥青与乳化剂水溶液定量的通过高速剪切设备后得到的一种悬浊液,其中沥青颗粒是分散体,水是分散相。乳化沥青的各项性能都是由乳化剂决定的,譬如沥青颗粒的细度,乳化沥青的储存稳定性以及乳化沥青破乳过程的速度等等。
乳化沥青水泥砂浆是由乳化沥青,水泥,砂子,水和所需的添加剂等组分混合均匀后形成的砂浆体系。当水泥水化开始后,随着体系中水分的减少,乳化沥青开始破乳,最终形成含有沥青微粒的水泥混凝土。其中沥青微粒的大小和沥青分散的均匀性直接决定了砂浆最终的使用性能。
板式无砟轨道是铁路或城市轻轨无砟轨道中一种重要的结构形式,是目前国际上用于高速铁路的最成熟的结构方式。其特点是在路基上浇筑混凝土底座,在底座上放置预制轨道板,在两者之间保留3-5cm的空隙用于铺设乳化沥青水泥砂浆层。刚柔并济的乳化沥青水泥砂浆层为高速行驶的列车提供支撑力并吸收火车行驶时产生的震动。
现有的用于乳化沥青水泥砂浆体系的乳化沥青,主要存在乳化沥青破乳偏快(砂浆工作时间短),温度适应性差,与不同种水泥的相容性差,砂浆中含气量与气泡的形态较难保持稳定等问题。国外虽有类似产品,但具有价格高,原材料难以获得等不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的乳化沥青水泥砂浆中存在的乳化沥青破乳偏快(砂浆工作时间短),温度适应性差,与不同水泥的相容性差,砂浆中含气量与气泡的形态较难保持稳定等缺陷,而提供了一种阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂。本发明的阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂HLB值适中,破乳速度较慢,起泡能力适中,稳泡能力强。
本发明涉及一种阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂,其含有木质素酸钠、非离子表面活性剂和水;其中,非离子表面活性剂的数均分子量为600-5800;木质素酸钠的含量为质量百分比10-50%,非离子表面活性剂的含量为质量百分比5-40%,水的含量为质量百分比10-85%。
所述的木质素酸钠的含量较佳的为20-40%,更佳的为35%~40%,非离子表面活性剂的含量较佳的为质量百分比20-40%,更佳的为34%~45%;水的含量较佳的为质量百分比10-60%,更佳的为17%~30%。
其中,所述的木质素酸钠的数均分子量较佳的为200-100000,更佳的为5000-50000,进一步优选20000-45000,最佳的为22000~35000。所述的木质素酸钠较佳的为木质素磺酸钠或木质素磷酸钠。所述的木质素酸钠中的木质素的种类较佳的为阔叶松木质素或针叶松木质素。当木质素酸钠为木质素磺酸钠时,磺化度较佳的为8-12%,数均分子量较佳的为20000-45000,木质素种类较佳的为针叶松木质素。
所述的非离子表面活性剂较佳的为聚氧乙烯醚、数均分子量为650-4800的C10~C200多元醇和数均分子量为650-4650的C10~C200脂肪醇醚中的一种或多种。
其中,所述的聚氧乙烯醚较佳的为C1~C10烷基酚聚醚,优选壬基酚聚醚、辛基酚聚醚或仲辛基酚聚氧乙烯醚。聚氧乙烯醚的数均分子量较佳的为1100~4200,更佳的为1530~2500;所述的C10~C200多元醇优选C25~C65多元醇,所述的多元醇优选二元醇或三元醇。所述的C10~C200脂肪醇醚优选C10~C20脂肪醇醚,进一步优选C12-C18脂肪醇醚。所述的脂肪醇醚的数均分子量较佳的为1020-1500。
本发明的阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂还可以包含本领域常规的助剂,如无机盐类化合物,高分子化合物或无机强碱。其中,所述的无机盐类化合物较佳的为碳酸钠、硫酸钠、硼酸钠或磷酸钠;所述的高分子化合物较佳的为明胶、聚乙烯醇、纤维素、聚丙烯酸盐或羟甲基纤维素钠;所述的无机强碱较佳的为氢氧化钠。助剂的含量较佳的为质量百分比0.05%~3%,更佳的为2%~3%。其中,所述的羟甲基纤维素钠的数均分子量较佳的为15000~20000。
除特殊说明外,本发明涉及的原料和试剂均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:本发明的阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂乳化能力强,贮存稳定性高,HLB值适中,破乳速度较慢,起泡能力适中,稳泡能力强。可保证生产出的乳化沥青粒径颗粒小;且特殊设计的乳化体系对多种水泥都有良好的配伍性,在水泥水化和乳化沥青破乳之间取得了平衡,解决了目前砂浆体系中存在的高温工作性差,砂浆均匀性不好,易离析等问题。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明,但本发明并不受其限制。
实施例1
取木质素磺酸钠(阔叶松木质素磺酸钠,分子量约22000,Borregaard公司的Vanisperse CB)和辛基酚聚醚(数均分子量2500)各25克,NaOH 2克和羧甲基纤维素钠0.15克(羧甲基纤维素钠数均分子量为15000),溶于20克水中并搅拌均匀,所得样品编为1号,并做乳化沥青试验。
实施例2
取木质素磺酸钠(磺化度8.7%,分子量35000,针叶松木质素磺酸钠(源自上海龙孚实业公司的LFCA8101))和脂肪醇醚(脂肪族基团上的碳数为C12-C18,数均分子量为1020,源自邢台市助剂厂的O-20)各30克,NaOH 2克和碳酸钠0.2克,溶于22克水中并分散均匀,所得样品编为2号,并作乳化沥青试验。
实施例3
取木质素磺酸钠(磺化度8.7%,分子量35000,针叶松木质素磺酸钠(源自上海龙孚实业公司的LFCA8101))25克,脂肪醇醚(脂肪族基团上的碳数为C12-C18,数均分子量1020,源自邢台市助剂厂的O-20)12克和仲辛基酚聚氧乙烯醚(数均分子量1530)22克,NaOH 1.5克和硼酸钠0.1克,溶于13克水中,并搅拌均匀,所得样品编为3号,并作乳化沥青试验。
应用实施例1
取70#沥青600g,乳化剂水溶液400g,其中1号样品乳化剂3g,在沥青温度135℃,水温55℃,pH值12.0的条件下,通过胶体磨制得乳化沥青,其中乳化沥青颗粒的平均粒径为2.1μm,模数粒径为1.8μm。
应用实施例2
取70#沥青600g,乳化剂水溶液400g,其中2号样品乳化剂3中乳化剂3g,在沥青温度135℃,水温55℃,pH值12.0的条件下,通过胶体磨指得乳化沥青,其中乳化沥青颗粒的平均粒径为2.3μm,模数粒径是2.0μm。
应用实施例3
取70#沥青600g,乳化剂水溶液400g,其中3号样品乳化剂3g,在沥青温度135℃,水温55℃,pH值11.5的条件下,通过胶体磨指得乳化沥青,其中乳化沥青颗粒的平均粒径为1.9μm,模数粒径是1.7μm。
效果实施例
使用应用实施例1~3制备的乳化沥青,按照以下方法配制成乳化沥青水泥砂浆:
取500g乳化沥青,1100克机制砂,700克水泥,加入适量的水(调整砂浆稠度在规范内),使用搅拌器先高速搅拌3分钟(转速约200rpm),然后再低速搅拌3分钟(转速约60rpm),确保砂浆混合均匀(指砂浆内部没有结团,砂浆表面没有漂浮物)后再测试各项性能。
其中,R*为用于水泥砂浆施工的某国产乳化沥青,其为金阳牌JY-A3T高铁砂浆用乳化剂,生产厂家为镇江金阳道路材料科技发展有限公司,产品型号-JY-A3T。
分别检测应用实施例1~3以及R*中的乳化沥青(样品编号为1、2、3和R*),以及用上述方法制得的乳化沥青拌和的水泥砂浆(样品编号1#、2#、3#和R*)的各项指标,结果见表1和表2:
表1乳化沥青的检测结果
Figure BSA00000210749000051
表1中,乳化沥青水泥适应性实验的操作标准见《客运专线铁路CRTSII型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》,其中,“>70ml/20s”是指在20s的时间内流出>70ml的样品。
由表1可知:本发明的阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂乳化能力较强,贮存稳定性高,并且,由乳化沥青与水泥拌和的适应性实验可知,本发明的乳化沥青和多种水泥都有良好的配伍性。
表2乳化沥青水泥砂浆的检测结果
Figure BSA00000210749000061
(实验方法均可参考《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》)
由表2可知:
(1)本发明的乳化沥青拌和的水泥砂浆含气量适中,而且随着时间延长,容重基本不变,这说明本发明的乳化剂起泡能力适中稳泡能力强。
(2)在高温条件下,本发明的乳化沥青拌和的水泥砂浆的扩展度损失很小,说明本发明的乳化剂样品能够赋予砂浆更好的工作性能(方便夏季施工),也容易保证施工质量。
(3)本发明的乳化沥青拌和的水泥砂浆不易离析。

Claims (13)

1.一种阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂,其特征在于:其包含木质素酸钠、非离子表面活性剂和水;其中,非离子表面活性剂的数均分子量为600-5800;木质素酸钠的含量为质量百分比10-50%,非离子表面活性剂的含量为质量百分比5-40%,水的含量为质量百分比10-85%。
2.如权利要求1所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的木质素酸钠的含量为20-40%。
3.如权利要求1所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的非离子表面活性剂的含量为质量百分比20-40%。
4.如权利要求1所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的木质素酸钠的数均分子量为200-100000;所述的木质素酸钠为木质素磺酸钠或木质素磷酸钠;所述的木质素酸钠中的木质素的种类为阔叶松木质素或针叶松木质素。
5.如权利要求4所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的木质素酸钠的数均分子量为5000-50000。
6.如权利要求5所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的木质素酸钠的数均分子量为20000-45000。
7.如权利要求1所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的木质素酸钠为木质素磺酸钠,磺化度为8-12%,数均分子量为20000-45000,木质素种类为针叶松木质素。
8.如权利要求1所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的非离子表面活性剂为聚氧乙烯醚、数均分子量为650-4800的C10~C200多元醇和数均分子量为650-4650的C10~C200脂肪醇醚中的一种或多种。
9.如权利要求8所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的聚氧乙烯醚为C1~C10烷基酚聚醚;所述的C10~C200多元醇为C25~C65二元醇或三元醇;所述的C10~C200脂肪醇醚为C10~C20脂肪醇醚。
10.如权利要求9所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的烷基酚聚醚为壬基酚聚醚、辛基酚聚醚或仲辛基酚聚氧乙烯醚。
11.如权利要求1~10任一项所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的阴离子乳化沥青水泥砂浆用沥青乳化剂还包含无机盐类化合物、高分子化合物或无机强碱。
12.如权利要求11所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的无机盐类化合物为碳酸钠、硫酸钠、硼酸钠或磷酸钠;所述的高分子化合物为明胶、聚乙烯醇、纤维素、聚丙烯酸盐或羟甲基纤维素钠;所述的无机强碱为氢氧化钠。
13.如权利要求11所述的沥青乳化剂,其特征在于:所述的无机盐类化合物、高分子化合物或无机强碱的含量为质量百分比0.05%~3%。
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