CN103275500A - 一种融冰雪改性乳化沥青配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种融冰雪改性乳化沥青，其特征在于，所述沥青包括基质沥青、融冰雪剂、改性胶乳、乳化剂和水，其各组分按质量掺配比例为：基质沥青100份，融冰雪剂10～20份；改性胶乳1～4份；乳化剂1～3份；水30～40份。该发明采用了SBS改性胶乳与融冰雪剂的综合改性，不但保证了乳化沥青的物理、化学、力学性能，同时大大提高了乳化沥青粘结材料融冰雪能力，可以广泛应用于北方多冰雪地区以及南方冬雨长发地区的公路、城市道路、桥面铺装、隧道道面及机场道面等薄层铺装层中。

Description

一种融冰雪改性乳化沥青配制方法

技术领域

本发明属于高速公路、城市道路、隧道道面、机场道面等采用常温拌合沥青技术领域，具体涉及到用不同材料室内配合比设计以及现场配制、生产方法，可应用于北方多冰雪地区和南方冻雨、冻冰多方地区和路段。 

背景技术

1、乳化沥青的应用 

乳化沥青是一种由沥青、改性剂、乳化剂组成，且经过机械搅拌和化学稳定的乳化工艺，生成水包油或油包水的乳剂型液态沥青，是一种在常温下粘度较低、流动性很好道路建筑材料。乳化沥青因其使用便捷、冷拌冷铺、施工季节更为宽泛、与集料裹覆性较好等特点，逐渐在各等级道路中得到了广泛应用，尤其随着中国大跨径钢桥、混凝土桥的架设，乳化沥青也受到了薄层桥面铺装的青睐。 

2、融冰雪剂的应用及发展 

在北方多冰雪地区，下雪之后路面(或道面)均受到冻冰雪的覆盖，对车辆行驶造成了极大的安全隐患，所以需要即使对冰雪清除。从以往经验来看，在城市道路的非干道上主要依靠人工来铲雪、破冰，但是随着汽车保有量的增加，随着高速公路、隧道、桥梁的增加，仅靠人工除雪已经难以满足人们的出行要求，逐渐趋向于机械化、自动化，体现出安全、快捷、环保等技术特点。为了达到这样的目的，大量自动化除冰雪设备应用而生。但是，对于道路工作者来说，不能仅仅依靠机械设备来完成除冰融雪的工作，应该考虑从路面(道面)材料、结构出发，开发可以利用化学能、机械能具有自融冰雪能力的融冰雪路面材料，这样面临冰雪环境，就可以结合外界机械化除冰雪设备，更重要的是充分发挥融冰雪路面材料的内在能力。 

融冰雪道路材料目前主要以沥青类材料为主，那么对传统道路材料具有融冰雪能力改良的融冰雪剂主要有3类，一类是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂，一类则是 以“氯盐”为主要成分的无机融雪剂，还有一类是新型融雪剂涉及一种组合物，特别能对冰雪进行软化，使之不能结块的组合物。但是对于目前广泛采用的沥青类路面（道面）材料，采用醋酸甲有机融雪剂更为可行。当然，也可以采用钼酸钠、钨酸钠、磷酸钠、偏硅酸钠、苯并三氮唑(BTA)、乌洛托品(六次四铵)、四硼酸钠、亚钠、亚钡、苯甲酸钠、EDTA二钠盐、亚二环己铵中的一种、二种、三种或四种组成复合型高效缓蚀剂。 

3、融冰雪剂的融冰雪原理 

有机融冰雪剂主要依靠化学力来降低冰雪的熔点，使其更容易融化。而最常见的无机类氯盐类融雪剂溶于水（雪）后，其冰点在零度下（氯化钠溶于水后冰点在-10℃，氯化钙在-20℃左右，醋酸类可达-30℃左右）。盐水的凝固点比水的凝固点低，因此在雪水中溶解了盐之后就难以再形成冰块。此外，融雪剂溶于水后，水中离子浓度上升，使水的液相蒸气压下降，但冰的固态蒸气压不变。为达到冰水混和物固液蒸气压等的状态，冰便融化了。 

发明内容

发明目的：本发明目的在于提供一种融冰雪改性乳化沥青，能够改善或提高普通改性乳化沥青的融冰雪性能，使微表处、稀浆封层、碎石封层等冷拌冷铺混合料广泛应用于桥面铺装层、隧道道面、机场到面、各等级路面上，既确保沥青材料的路用性能不受影响，又要对沥青混合料的融冰雪性能有着显著的改善；第二，该发明在配制融冰雪改性乳化沥青时掺配的有机融冰雪剂不能对改性胶乳、乳化剂的技术性能产生不良影响；第三，本发明是确保在胶体磨的剪切过程中，有机融冰雪剂能够形成小于5μm的小颗粒。 

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种融冰雪改性乳化沥青，所述沥青包括基质沥青、融冰雪剂、改性胶乳、乳化剂和水，其各组分按质量掺配比例为： 

优选的，所述融冰雪剂包括水、活性物质、防结块剂和乳化剂，各组分质量比例要求为： 

优选的，所述的融冰雪剂为醋酸甲。 

优选的，所述的改性胶乳SBS改性胶乳，也可采用SBR改性胶乳。 

优选的，所述的乳化剂为阳离子乳化剂。 

优选的，所述的水为满足人类饮用要求的饮用水。 

本发明还提供了一种融冰雪改性乳化沥青的配制方法，该方法包括如下步骤： 

首先，提前3－4小时将基质沥青加热到130－140℃； 

其次，启动乳化沥青机或车间后将乳化沥青车间的水罐加满水，加热到60－70℃，检查沥青进口、乳液进口、乳化沥青出口、散热器、剪切机是否正常； 

第三，调试各进料口开度，对控制基质沥青流量的变频调速电机调节泵进行调试，并通过调节阀门调节乳液流量； 

第四，按照配比进行称量乳化剂和融冰雪剂，注入乳液罐的水中，经过自动搅拌后形成稳定的融冰雪乳液； 

第五，沥青泵和胶体磨，确保各组分按照配比进入胶体磨，并开始剪切乳化； 

第六，待融冰雪乳化沥青生产完毕且降温到60℃以下后，泵入融冰雪乳化沥青储存罐，此时称量好改性胶乳，将其注入融冰雪乳化沥青储存罐，并进行搅拌。 

有益效果：有机融冰雪剂与沥青同属高分子有机类材料，具有相似相容特性，二者可以通过化学键的作用发生更加强烈的联系和作用。该发明中的有机融冰雪改性乳化沥青将广泛应用与道面、路面、桥面铺装层中，不但对稀浆封层、微表处、碎石封层车等原有施工设备及施工工艺不产生影响，同时更能够加快这些养护工艺或薄层罩面工艺的推广和应用。不但适用于北方多冰雪地区，同时也能够用于南方冻雨、冻冰频发的地区。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。 

SBS:苯二烯-丁二烯-苯二烯聚合物；SBR：丁苯橡胶。 

本发明本着提高目前高速公路、城市道路、机场道面、隧道道面普遍采用的薄层罩面自融冰能力，开发了一种适用于微表处、稀浆封层等稀浆混合料拌合用融冰雪改性乳化沥青材料，属于冰冻气候条件下道路、桥梁、隧道铺面工程中的材料技术领域。该技术首先将基质沥青加热到130～140℃，然后将由有机融冰雪剂、乳化剂、改性胶乳与加热到60～70℃左右的水配制的乳化“皂液”与热沥青经过胶体磨高速剪切，形成均质、稳定的有机融冰雪改性乳化沥青。其中各成分重量比例为：基质沥青60～71%，改性胶乳1.0～2.4%,融冰雪剂7～12%，乳化剂0.7～1.8%，水21～24％。该发明采用了SBS改性胶乳与融冰雪剂的综合改性，不但保证了乳化沥青的物理、化学、力学性能，同时大大提高了乳化沥青粘结材料融冰雪能力，可以广泛应用于北方多冰雪地区以及南方冬雨长发地区的公路、城市道路、桥面铺装、隧道道面及机场道面等薄层铺装层中。 

本发明提供的融冰雪改性乳化沥青，所述沥青包括基质沥青、融冰雪剂、改性胶乳、乳化剂和水，其各组分质量掺配比例为： 

所述融冰雪剂包括水、活性物质、防结块剂和乳化剂，各组分质量满足的比例为： 

所述的融冰雪剂为醋酸甲。 

所述的改性胶乳SBR(Styrene-Butadiene Rubber)改性胶乳，也可采用SBS(Styrene-Butadiene-Styrene)。 

所述的乳化剂为阳离子乳化剂。 

所述的水为满足人类饮用要求的饮用水。 

本发明还提供了一种融冰雪改性乳化沥青的配制方法，该方法包括如下步骤： 

首先，提前3－4小时将基质沥青加热到130－140℃； 

其次，启动乳化沥青机（或车间）后将乳化沥青车间的水罐加满水，加热到60－70℃，检查沥青进口、乳液进口、乳化沥青出口、散热器、剪切机是否正常。 

第三，调试各进料口开度，对控制基质沥青流量的变频调速电机调节泵进行调试，并通过调节阀门调节乳液流量（由流量计显示）； 

第四，按照一种如上配比进行称量乳化剂和融冰雪剂，注入乳液罐的水中，经过自动搅拌后形成稳定的融冰雪乳液。 

第五，沥青泵和胶体磨，确保各组分按照一种权利要求1的配比进入胶体磨，并开始剪切乳化（如上的改性胶乳此时不注入乳液中）； 

第六，待融冰雪乳化沥青生产完毕且降温到60℃以下后，泵入融冰雪乳化沥青储存罐，此时按照如上的改性胶乳比例称量好改性胶乳，将其注入融冰雪乳化沥青储存罐，并进行搅拌。 

本发明的配制方法采用先将基质沥青加热到130～140℃，将乳化剂注入到60～70℃的水中，搅拌1～2分钟后形成乳液(或称为乳液、皂液)；再将有机融冰雪剂注入搅拌后的乳液中，且继续搅拌1～2min后成为含有一定比例乳化剂和有机融冰雪剂的融冰雪乳液；再将融冰雪乳液注入胶体磨后，将加热到130～140℃的基质沥青注入胶体磨与融冰雪乳液共同剪切、乳化，经过2～4min的乳化便成为融冰雪乳化沥青。 

应用实例 

下面将结合实例，并在试验的基础上对其配制方法进行阐述。 

实例1：制备固含量为58.3%的融冰雪改性乳化沥青 

本发明所述的融冰雪改性乳化沥青配制均按照基质沥青总重量为100份计算为： 

实例1制备方法为： 

将基质沥青加热到130～140℃，乳化剂注入到60～70℃的水中，搅拌1～2分钟后形成乳液(或称为乳液、皂液)；再将有机融冰雪剂注入搅拌后的乳液中，且继续搅 拌1～2min后成为含有一定比例乳化剂和有机融冰雪剂的融冰雪乳液；再将融冰雪乳液注入胶体磨后，将占配比所需基质沥青总质量80%的、130～140℃的基质沥青注入胶体磨与乳液共同剪切、乳化，经过1～2min的乳化便成为含沥青的融冰雪乳液，最后将含沥青的融冰雪乳液与剩余20%的、130～140℃基质沥青注入高速剪切机，经过2～3min的高速剪切便可制备成融冰雪改性乳化沥青。 

试验检测方法： 

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)、《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)、《微表处和稀浆封层技术指南》(交通部公路科学研究院2006)进行试验。 

试验采用壳牌70号A级沥青，融冰雪改性乳化沥青固含量(改性胶乳、乳化沥青中的水分蒸发后的残留物占融冰雪改性乳化沥青重量百分比)为58.3%，试验结果如下： 

基质沥青性能检测结果 

试验项目	技术要求	检测结果	试验方法
				针入度（25℃，100g,5s）(0.1mm)	60-80	78	T0604
延度（10℃）不小于(cm)	15	＞100	T0605
				软化点（环球法）不小于（℃）	46	49.0	T0606

融冰雪改性乳化沥青性能检测结果 

实例2：制备固含量为63.0%的融冰雪改性乳化沥青 

本发明所述的融冰雪改性乳化沥青配制均按照基质沥青总重量为100份计算： 

制备方法与试验检测方法同实例1。试验采用壳牌90号A级沥青，融冰雪改性乳化沥青固含量(改性胶乳、乳化沥青中的水分蒸发后的残留物占融冰雪改性乳化沥青重量百分比)为63.0%，试验结果如下： 

基质沥青性能检测结果 

试验项目	技术要求	检测结果	试验方法
				针入度（25℃，100g,5s）(0.1mm)	80-100	98	T0604
延度（10℃）不小于(cm)	15	＞100	T0605
				软化点（环球法）不小于（℃）	46	47.0	T0606

融冰雪改性乳化沥青性能检测结果 

实例3：制备固含量为67.6%的融冰雪改性乳化沥青 

本发明所述的融冰雪改性乳化沥青配制均按照基质沥青总重量为100份计算： 

制备方法及试验检测方法同实例1。试验采用兰炼70号A级沥青，融冰雪改性乳化沥青固含量(改性胶乳、乳化沥青中的水分蒸发后的残留物占融冰雪改性乳化沥青重量百分比)为67.6%，试验结果如下： 

基质沥青性能检测结果 

试验项目	技术要求	检测结果	试验方法
				针入度（25℃，100g,5s）(0.1mm)	60-80	76	T0604
延度（10℃）不小于(cm)	15	＞100	T0605
				软化点（环球法）不小于（℃）	46	47.0	T0606

融冰雪改性乳化沥青性能检测结果 

Claims (7)

1.一种融冰雪改性乳化沥青，其特征在于，所述沥青包括基质沥青、融冰雪剂、改性胶乳、乳化剂和水，其各组分按质量掺配比例为： 

2.按照权利要求1所述的融冰雪改性乳化沥青，其特征在于，所述融冰雪剂包括水、活性物质、防结块剂和乳化剂，各组质量比例要求为： 

。

3.按照权利要求1所述的融冰雪改性乳化沥青，其特征在于，所述的融冰雪剂为醋酸甲。 

4.按照权利要求1所述的融冰雪改性乳化沥青，其特征在于，所述的改性胶乳SBR改性胶乳，或采用SBS改性胶乳。 

5.按照权利要求1所述的融冰雪改性乳化沥青，其特征在于，所述的乳化剂为阳离子乳化剂。 

6.按照权利要求1所述的融冰雪改性乳化沥青，其特征在于，所述的水为满足人类饮用要求的饮用水。 

7.一种如权1所述的融冰雪改性乳化沥青的配制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 

首先，提前3－4小时将基质沥青加热到130－140℃； 

其次，启动乳化沥青机或车间后将乳化沥青车间的水罐加满水，加热到60－70℃，检查沥青进口、乳液进口、乳化沥青出口、散热器、剪切机是否正常； 

第三，调试各进料口开度，对控制基质沥青流量的变频调速电机调节泵进行调试， 并通过调节阀门调节乳液流量； 

第四，按照配比进行称量乳化剂和融冰雪剂，注入乳液罐的水中，经过自动搅拌后形成稳定的融冰雪乳液； 

第五，沥青泵和胶体磨，确保各组分按照配比进入胶体磨，并开始剪切乳化； 

第六，待融冰雪乳化沥青生产完毕且降温到60℃以下后，泵入融冰雪乳化沥青储存罐，此时称量好改性胶乳，将其注入融冰雪乳化沥青储存罐，并进行搅拌。