5.3改性沥青解析课件

1、第三节改性沥青改性沥青的技术要求 改性沥青的分类改性沥青的评价指标改性沥青的非常规试验指标聚合物改性沥青的离析试验 对SBR 、SBS类改性沥青，将试样放入规定的盛样管中，在163烘箱中放置48h后，从沥青的顶部和底部分别取样，测定其环球软化点来判定是否离析。 对PE、EVA类聚合物改性沥青，测定在135存放24h过程中是否结皮、或凝聚在容器表面四壁的情况来判定是否离析。沥青弹性恢复试验 采用延度试件拉伸10cm后停止，立即剪断，保持1h，测量恢复率。对SBS类热塑弹性体改性沥青，弹性恢复能力是显著特点，弹性恢复能力强，自愈性好。改性沥青的非常规试验指标沥青粘韧性试验 测定沥青在规定试验温度（

2、25）和高速拉伸（500mm /min）时，与金属半球的粘韧性和韧性。 见教材图231，ABCE所包围的面积表示粘韧性，CDFE包围的面积表示韧性。测力延度试验 在普通延度仪上附加测力传感器，试模与沥青弹性恢复试验相同，试验温度5，拉伸速度5cm /min，传感器最大负荷100kg时，用x-y函数记录仪记录拉力变形曲线，评价改性沥青的性质。改性沥青的技术要求聚合物改性沥青的技术要求 种类试验项目SBS类（）SBR类（）PVE、PE类（）-A-B-C-D-A-B-C-A-B-C-D针入度(25,100g,5s) 100801006080366010080100608080608040603040

3、针入度指数 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软化点 TR&B () 4550556045485048525660运动粘度(135) (pas) 3闪点 （） 230230230溶解度（） 9999离析(软化点差) () 2.5无改性剂明显析出、凝聚弹性恢复(25)(%) 55606570粘韧性 (Nm) 5韧性 (Nm) 2.5RTFOT质量变化 (%) 1.01.01.0针入度比(25)(%) 5055606550556050555860延度(5,5cm/min)(cm)

4、30252015302010常用聚合物改性沥青的技术特性热塑性橡胶类改性沥青 技术性质基础沥青5SBS的改性沥青技术性质基础沥青5SBS的改性沥青星形线性星形线性针入度(25) (0.1mm)643840针入度指数 PI-1.36+0.96+0.16软化点()489255测力延度(10)拉力强度(MPa)0.730.520.62延度(15) (cm)20010054粘韧度 (Nm)2.9921.519.6当量软化点()47.263.158.3薄膜烘箱试验(163，5h)质量损失 (%)0.070.070.02当量脆点()8.616.711.4针入度比 (%)78.388.988.9回弹率(15

5、) ()147865延度(5) (cm)0.96842SBS改性沥青的技术性质常用聚合物改性沥青的技术特性SBR改性沥青的技术性质性质基质沥青SBR掺量(占改性沥青的质量百分数) ()2345软化点 ()4749515153针入度(0.1mm)251018377787615243026262854101088针入度指数 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薄膜烘箱试验后残留针入度 ()52.568.774.072.477.6延度(cm)2588606853501513737186121粘韧性 (Nm)3.64.44.95.66.3韧性 (Nm)0.71.21.51.92.3常用聚合物改性沥青的技术特性EVA改性沥青技术性质(EVA掺量5%)改性剂类型基质沥青EVA、VA (%) (MI, g/10min)PESBR30 (30)30 (5)35 (40)针入度(25) (0.1mm)865447575268软化点 ()45.56064525250延度 (10) (

7、cm)4.586.512470针入度指数 PI-1.8-0.350.13-0.450.820.73薄膜烘箱试验后针入度比 (%)58.171.27067.762.975.4延度 (10) (cm)3.042.55252聚合物改性沥青与基质沥青的相容性相容性的概念 沥青和改性剂在一定条件下能够相互兼容，并存在配伍，形成热力学相对稳定的具有混容性的体系的能力。改性沥青相容性差，改性剂与沥青分离或产生分层。影响相容性的因素 改性剂与基质沥青的溶解度参数差异愈小，分子结构愈接近，相容性愈好。基质沥青中轻组分含量高，可使聚合物产生较好的溶胀作用，相容性好。聚合物良好的分散度，是保证相容性的前提。改性沥青

8、的生产工艺直接混溶法 母料法 乳胶法 共混设备可采用搅拌机或胶体磨。搅拌机适用于EVA、APAO等聚合物。胶体磨适用于SBS、PE等改性剂。主要工艺有聚合物的溶胀、分散磨细、继续发育三个过程。 预先制作改性剂浓度较高的改性沥青母体，在施工现场稀释后使用。 将高浓度胶体(丁苯乳胶)直接投入沥青混合料拌和机与矿料、沥青拌和。拌和机易锈蚀。第四节 乳化沥青乳化沥青的概念 将粘稠热沥青加热至流动态，再经高速离心、搅拌及剪切等机械作用，沥青形成细小的微粒(粒径约为25m)分散在有乳化剂和稳定剂的水中，由于乳化剂稳定剂的作用，从而形成均匀稳定的分散系。 乳化沥青的优缺点 乳化沥青的生产乳化沥青的优缺点乳化

9、沥青主要优点 可冷态施工，节约能源； 施工便利，可节约沥青用量约10； 乳化沥青不仅与集料有良好的粘附性，而且可与湿集料粘附； 拌和环境保障健康，不污染环境； 降低成本，增加结构沥青数量。 乳化沥青主要缺点 稳定性差，贮存期不超过六个月； 路面成型期长，最初应控制车辆行驶速度。 乳化沥青组成材料沥青 沥青酸含量大于1的沥青易乳化；相同油源和工艺的沥青，针入度较大者易于形成乳液；沥青针入度的选择应根据乳化沥青在路面工程中的用途确定。乳化剂 沥青乳化剂是表面活性剂的一种类型，按其亲水基在水中是否电离分为离子型和非离子型两大类；乳化剂的品种常用的乳化剂类型稳定剂 水 常用的乳化剂类型及乳化剂的名称乳

10、化剂类型乳化剂名称阴离子型十二烷基磺酸鈉阳离子型十八烷基三甲基氯化铵十六烷基三甲基溴化铵十八叔胺二甲基硝酸季胺盐十七烷基二甲基苄基氯化铵两性离子型氨基酸型两性乳化剂非离子型辛基酚聚氧乙烯醚乳化沥青的形成及分裂机理乳化剂降低界面能的作用 界面膜的稳定作用 界面电荷的稳定作用 乳化沥青在集料表面的分裂机理 乳化沥青的技术要求 乳化沥青的应用 乳化剂降低界面能的作用 乳化剂溶液存在于沥青微滴中时，乳化剂有规律地定向排列在沥青水界面上，降低了沥青和水之间的表面张力差。乳化剂具有不对称的分子结构，分子一端的极性基团亲水，另一端非极性基团亲油。乳化剂的亲油基嵌入沥青微滴中定向排列，亲水基朝向水溶液，降低了

11、沥青与水的界面张力。 界面膜的稳定作用 界面膜可降低沥青与水的界面张力，对沥青微滴起机械保护作用，使沥青微滴在互相碰撞使不致产生聚结。界面膜的强度和稳定性，取决于乳化剂性能和用量。离子型表面活性剂，沥青微滴带有相同电荷，可提高沥青乳液的稳定性。 界面电荷的稳定作用 阳离子乳化剂吸附于沥青微滴表面，深入水中的极性基团电离使沥青微滴带正电荷。阴离子乳化剂吸附于沥青微滴表面，深入水中的极性基团电离使沥青微滴带负电荷。沥青水界面上电荷层的结构，一般是扩散双电层分布，由两部分组成，第一部分为单分子层，基本上固定在界面上，这层电荷与沥青微滴的电荷相反，称为吸附层。第二部分吸附层向外，电荷向水介质中扩散，称

12、为扩散层。由于每一沥青微滴界面都带相同电荷，并有双电层的作用，所以水沥青体系成为稳定体系。 乳化沥青在集料表面的分裂机理分裂原因 水的蒸发作用 集料的吸收作用 乳化沥青与集料产生的物理化学作用 施工机械的激波作用等。 分裂机理 电荷理论 化学反应理论 振动功能理论乳化沥青的技术要求序号 种类 项目 PC-1PA-1PC-2PA-2 PC-3PA-3 BC-1BA-1 BC-2BA-2 BC-3BA-3 试验方法1筛上剩余量（） 60 50 55 6062 T 0651 6残留物性质针入度（100g,25,5S）(0.1mm) 80200 80300 60160 60200 60300 8020

13、0 T 0651T 0604 与原沥青的延度比（）25 80 T 0651T 0605 溶解度（三氯乙烯）（） 97.5 T 0651T 0607 7贮存稳定性（）5d 5T 0655 81d 2/3 T 0654 乳化沥青的应用乳化沥青代号阳离子型乳化沥青(代号C)；阴离子型乳化沥青(代号A)。乳化沥青代号施工方法洒布法(代号P)用于如透层、粘层、表面处治或贯入式沥青碎石路面；拌和法(代号B)用于如沥青碎石或沥青混合料路面。乳化沥青的应用乳化沥青的适用范围 对酸性石料及石料处于潮湿状态或在低温下施工时，宜采用阳离子乳化沥青；对碱性石料当石料处于干燥状态或与水泥、石灰、粉煤灰共同使用时，宜采用

14、阴离子乳化沥青。 阳离子乳化沥青与乳液拌和前需用水润湿集料，使集料总含水量达到5左右，天气炎热时多加水，低温潮湿时少加水。集料湿润后仍不能乳液拌和均匀时，应改用破乳速度更慢的乳液，或用13浓度的氯化钙水溶液代替水预先润湿集料表面。 小结 乳化剂种类有阴离子、阳离子、两性离子和非离子型，它们在实际工作中的使用效果是不同的。 乳化沥青的形成机理主要是由于乳化剂降低界面能和界面膜、界面电荷的稳定作用。 乳化沥青主要用于沥青路面的养护。乳化剂的品种 阴离子型沥青乳化剂溶于水中时，能电离为离子或离子胶束，与亲油基相连的亲水基团，带有阴(或负)电荷的乳化剂。这类乳化剂的明显特征是由带长链的有机阴离子与一种

15、碱类(即皂类)作用形成盐。最主要的亲水基团有羟酸盐(如-COONa)、硫酸酯盐(如-OSO3Na)、磺酸盐(如-SO3Na)等三种。 阴离子型乳化剂乳化剂的品种阳离子型乳化剂 阳离子型沥青乳化剂溶于水中时，能电离为离子或离子胶束，与亲油基相连接的亲水基团，带有阳(或正)电荷的乳化剂。阳离子型沥青乳化剂按其化学结构，主要有季胺盐类、烷基胺类，酰胺类、咪唑啉类、环氧乙烷二胺类和胺化木质素类等。 乳化剂的品种两性离子型乳化剂 两性离子型沥青乳化剂是在水中溶解时，电离成离子或离子胶束，与亲油基相连接的亲水基团，带有阴电荷又带有阳电荷的乳化剂。两性离子型沥青乳化剂品种主要有氨基酸型、甜菜型和咪唑啉型等。

16、两性乳化剂可以吸附在带负电荷或正电荷的物质表面上，有良好的乳化性和分散性，但合成原料来源较困难，价格较高，目前在乳化沥青中应用较少。 乳化剂的品种非离子型乳化剂 乳化剂是在水中溶解时，不能离解成离子状态，依赖分子所含的羟基(-OH)和醚链(-O-)等作为亲水基团的乳化剂。其品种主要有醚基类、酯基类、酰胺类和杂环类等。非离子型表面活性剂在水介质中不会离解成水合离子，形成的沥青乳液与集料结合力较弱，靠水分蒸发破乳后，才能使沥青附着在集料表面上。在实际工作中主要与阳离子、阴离子乳化剂配合使用。 稳定剂 常用无机盐类和高分子化合物做稳定剂，可防止已经分散的沥青乳液在贮存期彼此凝聚，保证在施工喷洒或拌和

17、的机械作用下有良好的稳定性。有机稳定剂 常用的有聚乙烯醇、聚丙稀酰胺、羟甲基纤维素纳、糊精、MF废液等。可提高乳液的贮存稳定性和施工稳定性。无机稳定剂 常用的有氯化钙、氯化镁、氯化铵和氯化铬等。可提高乳液的贮存稳定性。 稳定剂对乳化剂协同作用应通过试验来确定，用量不宜过多，一般以沥青乳液的0.1%0.15%为宜。 乳化沥青组成材料水 水是乳化沥青的主要组成部分。水在乳化沥青中起着润湿、溶解及化学反应的作用。要求乳化沥青中的水应当纯净，不含其它杂质，一般要求用每升水中氧化钙含量不得超过80mg的洁净水，否则对乳化性能将有很大的影响，并且要多消耗乳化剂。水的用量一般为30%70% 。 乳化沥青的生

18、产 沥青乳液的制备可以采用各种设备，但其主要流程基本相同，一般由5个主要部分组成。 乳化沥青的工艺流程 乳化剂水溶液的调制：在水中加入需要数量的乳化剂和稳定剂。将水温调节至乳化剂和稳定剂溶解所需的温度，使其在水中充分溶解。 沥青加热及贮存。 沥青与水比例控制机构。 乳化，常用设备为胶体磨或其它同类设备。 乳化成品贮存。乳化沥青分裂机理 集料分为带正电荷的碱性石料和带负电的酸性石料两类。 阴离子乳液沥青微粒带负电荷，它与表面上基本带正电荷的碱性集料(如石灰石、白云石等)具有较好的粘附性； 阳离于乳液由于沥青微粒带正电荷，它与表面基本带负电荷的酸性集料(如硅质岩或花岗岩)具有较好的粘附性。电荷理论乳化沥青分裂机理 这种理论认为，传统的电荷理论是值得怀疑的,因为实践表