[分享]乳化改性沥青生产及应用技术

对乳化沥青的现状及前景、乳化沥青的分类作了简单的评述，对不同乳化沥青进行比较，从而指出乳化改性沥青的优势。从设备和工艺参数方面重点论述乳化改性沥青生产技术要素。介绍了乳化改性沥青的几种应用技术，探讨今后的研究方向。

乳化沥青 | 乳化改性沥青 | 性能对比 | 生产关键要素 | 应用

近年来，随着新型技术和设备的推广应用，例如乳化沥青智能洒布车、稀浆封层摊铺车、微表处摊铺车、同步碎石封层车、薄超磨耗层摊铺设备及冷再生联合装置的日臻完善和普遍使用，也推动着乳化沥青材料的发展;随着路用性能要求的提高，对乳化沥青的性能要求越来越高，普通乳化沥青性能已无法满足使用要求，高性能、高固含量乳化改性沥青是发展趋势。乳化改性沥青具有性能和成本的显著优势，但由于其生产技术难度高，至今没有得到广泛应用。

(1)普通乳化沥青:将70#、90#等重交沥青生产成乳化沥青。其生产工艺如图1。

(2)胶乳改性乳化沥青:用SBＲ/SBS/EVA胶乳或其他高分子胶乳对乳化沥青改性。其生产工艺如图2、图3。

(3)乳化改性沥青:先将沥青用高分子聚合物改性，再将改性沥青生产成乳化改性沥青，主要为乳化SBS、SBＲ、胶粉改性沥青等。其生产工艺如图4。

(1)水包油型:水微粒包裹住沥青颗粒，水在外、沥青在内的结构方式，目前应用的乳化沥青多为此类型。

(2)油包水型:沥青微粒包裹住水颗粒，油在外、水在内的结构方式，可拌制不同类型的冷拌冷铺型沥青混合料，应用前景更广阔。

(1)SBＲ胶乳改性乳化沥青、乳化SBＲ改性沥青、乳化SBS改性沥青3种乳化沥青与普通乳化沥青相比，均具有良好的高温稳定性、低温柔性。

(2)SBＲ胶乳改性乳化沥青和乳化SBＲ改性沥青一样，随着SBＲ含量的增加，能够显著改善低温延度，但对软化点提高较小。

(3)乳化SBS改性沥青，随着SBS的增加，对软化点提高较大，同时低温性能也明显改善。

(4)SBＲ胶乳改性乳化沥青和乳化SBＲ改性沥青的低温性能好，高温性能一般;乳化SBS改性沥青的高低温性能同时兼顾，综合性能更优异。

乳化SBS改性沥青相对于SBＲ胶乳改性乳化沥青成本更低，每吨可节约成本约500元。

乳化SBS改性沥青具有更优异的使用性能，乳化SBS改性沥青成本低于SBＲ胶乳改性乳化沥青。

(1)合格的改性沥青和高品质的乳化剂:首先制备专用的改性沥青，其指标要略高于蒸发残留物的质量指标要求。

(2)高品质的乳化剂:改性沥青由于添加了改性剂等，性能提高的同时大大增加了乳化难度，需采用专用的高品质乳化剂。

(3)高性能的胶体磨:基质沥青经改性后韧性、粘度及各项性能指标大大提高，就胶体磨而言，需要更大的输入功率和独特的磨齿材质和结构，磨齿结构要既能剪切又可研磨，高效的剪切研磨保证乳化沥青的粒径更细小均匀。

(4)胶体磨剪切效率=(2pＲV/60E)Ｒ－磨盘直径、V－磨盘转速、E－磨盘间隙(0.25～0.55mm)合格的乳化改性沥青对粒径的要求如图11。

实际生产的乳化SBS改性沥青粒径分布如图12。

(5)合理的工艺管线、先进的自动化控制系统功能和工艺参数:

①适宜的沥青温度:温度决定了沥青粘度，粘度越大越不容易被剪切研磨，也大大增加磨机的荷载。沥青粘度和温度的关系如图13。

经过试验验证，沥青粘度在0.3PaS～0.6PaS，可保证改性沥青被胶体磨剪切研磨成1～5um;生产乳化普通沥青或SBＲ胶乳改性乳化沥青时，沥青温度在130℃～140℃;生产乳化SBS改性沥青时，沥青温度在160℃～180℃。

②合适的皂液温度(低于沥青温度80℃～100℃):在沥青与皂液混合后，沥青仍可保证被胶体磨剪切研磨成1～5um的前提下，温度尽量低;乳化普通温度沥青和改性乳化沥青用皂液温度30℃～50℃;乳化SBS改性沥青用皂液温度60℃～80℃。

③管线压力:泵的出口压力≥0.6MPa，降温前有备压系统，保证管线内可调节压力在0.15～0.3MPa，防止乳化改性沥青中水分汽化导致破乳。

乳化沥青胶体磨出口温度的理论计算公式:T℃=［(0.5×W1×T1)+(W2×T2)+(W3×T3)］÷［(0.5×W1)+W2+W3］

(备注:W1和T1为沥青的重量和温度，W2和T2为皂液的重量和温度，W3和T3为胶乳的重量和温度)根据上面的公式，不同乳化沥青不同含量磨出口温度如下:

普通乳化沥青:基质沥青温度140℃，皂液50℃;胶乳改性乳化沥青:基质沥青温度140℃，皂液50℃，胶乳添加量5%，温度25℃;

乳化SBS改性沥青:改性沥青165℃，皂液65℃;

根据压力增加沸点升高的原理，在压力达到0.2MPa时，水的沸点升高到120℃，整个管线系统在降温前应保证适当压力(0.15～0.3MPa)。

(6)高效能的降温装置。将乳化改性沥青降温至≤85℃，保障乳化改性沥青的储存稳定性。

使用乳化SBS改性沥青的目的主要在于以下几个方面:提高高温稳定性;低温抗缩裂能力;提高早期强度、内聚力、粘附强度;提高抗水剥落能力;提高抗疲劳性能;延长路面寿命。特别是超高SBS及沥青含量的乳化改性沥青将更与先进的养护设备和工艺相得益彰。

(1)同步碎石封层:设计的初衷就是使用改性沥青含量69%以上的乳化SBS改性沥青。使用高性能和高含量的乳化SBS改性沥青，比传统乳化普通沥青和SBＲ胶乳改性乳化沥青，有更高的沥青油石比、更好的高低温性能和黏结强度，从而提高路面性能、延长使用时间。

(2)超薄磨耗层:乳化SBS改性沥青撒布及热沥青混合料摊铺同步施工，前面喷洒乳化SBS改性沥青，其后紧跟摊铺热沥青混合料，在热混料的作用下使乳化改性沥青爬升至摊铺厚度的1/3～2/3高度，并填充热混料的空隙，不但起到封水效果，而且为超薄面层提供足够的强度和超强粘结力，没有性能满足的乳化SBS改性沥青就无法保证该技术的实施。

(3)冷再生:要实现真正意义的冷再生，离不开高含量高性能的乳化SBS改性沥青，对石料比传统乳化沥青有更高的油膜厚度和裹覆性，降低混合料的空隙率，增加混合料的高低温性能和抗水剥落性、提高路面的耐久性。

(4)冷拌冷铺型乳化改性沥青具有固含量高、颗粒均匀度高、储存稳定性好等特点;蒸发残留物具有高软化点、高延度、高粘弹性、高弹性恢复等特点;其微观结构为水包油型乳化改性沥青，加入水泥时，水泥颗粒与水之间被沥青微粒隔离开来，形成刚性胶凝体系与柔性胶凝体系的稳定共混体系;常温改性乳化沥青与适合级配的石料(常温或100℃左右)拌和，可制备出性能优异的常温沥青混合料，可应用于沥青路面的小面积修补，也可用摊铺机进行大面积的路面摊铺，经过初步道路修补与较大面积路面摊铺等实践检验，均取得了良好的经济与社会效益。

(5)冷施工灌缝胶、粘层油、桥面和路面防水等领域。2010年，山西临午线改造项目，乳化SBS改性沥青成功应用于粘层。改性沥青含量＞55%，蒸发残留物软化点＞60℃、针入度55(0.1mm)、5℃延度＞30cm;2011年8月，甘肃武威公路总段，乳化SBS改性沥青成功应用于微表处，改性沥青含量＞65%、蒸发残留物软化点70℃以上、针入度68、5℃延度35～45cm;2011年10月，广州西二环高速公路微表处以及东莞市国省道微表处施工，改性沥青含量＞62%、蒸发残留物软化点72℃以上、针入度70、5℃延度39cm。

乳化SBS改性沥青是一种前景看好、应用广泛的优良沥青粘结料，特别是油包水型乳化改性沥青应用于冷拌冷铺混合料。虽然其生产对设备及技术要求较高，但其优异性能和更低的材料成本越来越受到工程技术人员推崇，传统乳化普通沥青将逐渐被淘汰，取而代之的是高品质的乳化SBS改性沥青。

采用乳化改性沥青设备和生产技术，将SBS改性沥青、SBＲ改性沥青、胶粉改性沥青或SBS/SBＲ复合改性沥青等高性能的改性沥青，生产成高固含量的水包油型或油包水型乳化改性沥青，使得改性沥青的高性能延伸到乳化沥青，实现高性能改性沥青的应用领域用冷态施工方式进行施工应用，施工简便，节约沥青用量，节能环保，快速开放交通等优点，应用将越来越广泛，具有极大的社会效益和经济效益。