SBS改性乳化沥青在微表处中的应用

马光磊

(陕西省高速公路建设集团公司)

1 引言

微表处是在稀浆封层的基础上发展起来的一种预防性养护措施，具有经济便捷等特点。主要采用乳化沥青作为粘结料，在施工过程中冷拌冷铺，能够快速开放交通，改善原路面的使用质量。目前公路养护中，微表处是一种常用方法。

采用SBS胶乳、乳化剂、SK70号基质沥青制备SBS改性乳化沥青。由于乳化剂、水溶液pH值、油水比以及稳定剂对SBS改性乳化沥青的技术性质有重要的影响，通过试验研究确定各种原材料的最佳用量，同时针对微表处特点确定混合料级配。

2 SBS改性乳化沥青制备

2.1 原材料

SBS改性乳化沥青主要的原材料为SK70号基质沥青、SBS胶乳、乳化剂、稳定剂等。SK70号沥青的技术性质详见表1。

SBS胶乳采用岳阳石化生产的YH792型SBS改性剂，具体指标如表2所示。

表1 SK70号沥青主要技术性质指标

表2 YH792型SBS主要技术性质

本实验中选用的乳化剂为JY-R1G型阳离子快裂沥青乳化剂，主要技术性质如表3所示。

表3 JY-R1G型阳离子快裂沥青乳化剂技术性质

采用有机类、无机类稳定剂复配后，能够有效地提高乳化沥青的存储稳定性。本试验中选用有机稳定剂为聚乙烯醇和无机稳定剂为无水氯化钙。此外采用盐酸作为酸性pH值调节剂。

2.2 制备工艺

SBS改性乳化沥青的主要制备方法有两种，一种是先将基质沥青进行改性，后采用乳化剂对SBS改性沥青进行乳化;另一种是将基质沥青先进行乳化，采用SBS胶乳对乳化沥青进行改性。第一种方法适用于SBS含量低于3%的情况，随着SBS含量的增加，会增加乳化难度，同时改性乳化沥青的稳定性会降低。第二种方法适用于SBS含量较高的情况，能够降低乳化难度，同时改善改性乳化沥青的存储稳定性，但这种方法需要制备SBS胶乳，制备工艺虽然不复杂，但对制备条件要求较严。本试验中 SBS掺加剂量不高于3.0%，故选择第一种制备方法。

SBS改性乳化沥青主要的制备设备有胶体磨、高速剪切机和齿轮泵型乳化机等。本试验中首先使用高速剪切机制备SBS改性沥青，之后再使用胶体磨，加入乳化剂对改性沥青进行乳化。

(1)制备SBS改性沥青。将基质沥青加热至180℃，加入适量SBS改性剂，使用高速剪切机剪切45 min，得到SBS改性沥青。

(2)制备皂液。称取一定剂量的乳化剂和稳定剂，制备乳化剂水溶液，溶液温度保持在70℃左右，采用盐酸将皂液pH值调至1.5～2.5。

(3)制备SBS改性乳化沥青。在胶体磨中注入皂液，缓慢地将加热至160～165℃的SBS改性沥青一边搅拌一边倒入胶体磨中，通过研磨制备乳化沥青。

(4)储存。制备好的SBS改性乳化沥青冷却后，过筛灌入瓶中密封储存。

3 最佳配比确定

3.1 影响因素分析

SBS改性乳化沥青的影响因素很多，需要通过试验确定最佳的配比参数，其中SBS改性剂剂量、乳化剂剂量、稳定剂剂量是最重要的三个参数。本实验中选择SBS改性剂剂量分别为1%、2%以及3%，乳化剂剂量分别为1.6%、1.8%以及2.0%，稳定剂剂量分别为0.05%、0.10%以及0.15%。此外，实验过程中，油水比为50∶50。

3.2 试验分析

(1)不同SBS剂量。

在乳化剂剂量为2.0%，稳定剂剂量为1.0%时变化SBS改性剂剂量进行试验，不同SBS改性剂剂量改性乳化沥青试验结果详见表4。

表4 不同SBS剂量SBS改性乳化沥青试验结果

从表中可以看出，随着SBS剂量的增加，延度和软化点都所有升高，这说明，SBS能够有效地改善沥青的高温变形能力和低温抗裂性，同时考虑乳化工艺难易程度，选择SBS剂量为3.0%。

(2)不同乳化剂剂量。

在SBS剂量为3%，稳定剂剂量为0.10%时改变乳化剂剂量进行试验，不同乳化剂剂量SBS改性乳化沥青试验结果详见表5。

表5 不同乳化剂剂量SBS改性乳化沥青试验结果

从表中可以看出，随着乳化剂剂量的增加，蒸发残留物的延度、软化点升高，5 d的存储稳定性升高。这是由于随着乳化剂剂量增加，沥青微滴表面吸附的乳化剂能够进一步增加，界面之间的张力降低，乳化沥青的性能更为稳定，因此选择乳化剂剂量为2.0%。

(3)不同稳定剂剂量。

在SBS剂量为3%，乳化剂剂量2.0%时改变稳定剂剂量进行试验，不同稳定剂剂量SBS改性乳化沥青试验结果详见表6。

续表6

从表中可以看出，随着稳定剂量的增加，软化点和延度有所升高，1 d存储稳定性相差不大，但5 d存储稳定性相差较大。随着稳定剂的增加能够增加改性乳化沥青体系中的交联点，使乳化沥青的性能更为稳定，从表中可以看出当稳定剂剂量为0.1%和0.15%时，性能相差不大，兼顾经济因素，选择稳定剂剂量为0.10%。

4 确定微表处混合料级配

4.1 确定级配类型

根据《微表处和稀浆封层技术指南》，微表处在确定混合料级配时可根据使用需求、交通量、原路面状况等确定矿料最大公称粒径，根据最大公称粒径不同，微表处混合料可分为MS-2和MS-3。根据实际情况，本实验选择MS-3型，最大公称粒径为9.5 mm，所选择的集料筛分结果如表7所示。

表7 级配通过百分率 %

4.2 拌和试验和粘聚力试验

根据经验选择油石比为6.8%，对微表处混合料进行试拌，确定拌和时间和效果，满足规范要求。同时称取300 g混合料进行粘聚力试验，试验结果如表8所示。从表中可以看出，满足规范要求。

表8 微表处混合料粘聚力试验

4.3 级配验证

根据确定的微表处配比进行湿轮磨耗试验和负荷车轮粘附砂量试验，试验结果如表9所示，根据规范可知，试验结果满足规范要求。

表9 负荷车轮粘砂试验和湿轮磨耗试验结果

5 结语

通过试验最终确定SBS改性乳化沥青的基本配比为，SBS剂量3%，乳化剂剂量2.0%，稳定剂剂量0.10%。微表处级配选择MS-3型，油石比为6.5%。采用该配比的SBS改性乳化沥青微表处能够满足路用性能的需求。

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