① 固体沥青融化时泡沫大什么原因
用于公路工程的沥青材料通常在常温下一般是一种半固体粘稠状物质,要在公路工程中应用,就必须使它成为液态,才能用于喷洒或与矿料拌合。
为了使沥青成为液态,一般有三种方法:1、加热法;2、用汽油、煤油、柴油等溶剂将石油沥青稀释成液体沥青;3、将沥青乳化。
乳化沥青是将粘稠沥青加热至流动态,再经过高速离心、搅拌及剪切等机械作用,而形成细小微粒(粒径约2~5微米),沥青以细小的微滴状态分散于含有乳化剂的水溶液中,形成水包油状的沥青乳液,由于乳化剂稳定剂的作用而形成均匀稳定的分散系。这种乳状液在常温下呈液状。
乳液包括水包油以及油包水两种,当连续相为水而不连续相为油时,即为水包油,反之则为油包水。
水包油型乳液中,根据其颗粒的大小,可分为普通乳液和精细乳液。普通乳液颗粒的粒径一般为1~20um,精细乳液颗粒的粒径一般为0.01~0.05um。
目前使用广泛的是热沥青,但是热沥青需要消耗大量的热能,特别是大宗的砂石料需要烘烤热,操作人员施工环境差,劳动强度大。使用乳化沥青施工时,不需要加热,可以在常温下进行喷洒或拌合摊铺,可以铺筑各种结构的路面。而且乳化沥青在常温下就可以自行流动,并且可以根据需要做成不同浓度的乳化沥青,做灌入式或者透层容易达到所要求的沥青膜厚度,这是热沥青不能达到的。
随着路网的逐渐完善,低等级道路的升级要求,乳化沥青的使用量将越来越大;随着环保意识的增强和能源的逐渐紧张,乳化沥青占沥青的比例将越来越高,使用范围也将越来越广、质量将越来越好。
乳化沥青具有无毒、无臭、不燃、干燥快、粘结强等特点,不仅能提高道路质量、扩大沥青使用范围、延长施工季节、减少环境污染、改善施工条件,还可以节约能源、节省材料。
乳化沥青的材料组成:
沥青:占55~70%,用于路用乳化沥青针入度大多为100~250(0.1mm)。一般认为沥青酸含量大于1%的沥青,易于乳化。
水:一般要求水质不要太硬,并且不应含有其他杂质,水的PH值和钙镁等离子对乳化都有影响。
乳化剂:乳化剂式乳化沥青的关键组分,含量虽低,但对乳化沥青的形成起关键作用。乳化剂分为无机和有机两类,无机乳化剂常用:膨润土、高岭土、石灰膏等;有机乳化剂常为表面活性剂,如:十二烷基磺酸钠、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵等。乳化剂是一种表面活性物质,一端为亲水基团,一端为亲油基团,亲油基团一般为碳氢原子团,由长链烷基构成,结构差别小,亲水基团则种类繁多,结构差异较大。根据亲水基团把乳化剂分为离子型和非离子型两大类,离子型乳化剂按其离子电性分为阴离子型、阳离子型、两性离子型。
稳定剂:稳定剂可以改善沥青乳液的均匀性,减缓颗粒之间的凝聚速度,提高乳液的存储稳定性,增强与石料的黏附能力,掺加稳定剂还可以降低乳化剂的使用剂量。稳定剂分为无机和有机两类,无机稳定剂不是表面活性剂,常用的稳定效果最明显的无机盐类物质有:氯化铵、氯化钙和氯化镁等;常用的有机稳定剂为:聚乙烯醇,它与阳离子乳化剂复合使用对含蜡量高的沥青的乳化及存储稳定性起良好的作用。此外还可以采用聚丙烯酞胺、糊精、MF废液等。稳定剂在生产沥青乳液时,是同时加入还是后加入乳液,需试验确定。除此之外,根据需要可在乳化剂溶液中添加无机、有机酸,调整PH值,可改善乳化效果,是否添加及添加的剂量需经试验确定。
一般沥青用量50~70,乳化剂用量0.3%~5%,水的用量30%~50%,对于辅助材料,不同品种的乳化剂,其用量和选择各不相同。
乳化沥青的形成机理:
水是机型分子,沥青是非极性分子,两者表面张力不同,因而两者在一般情况下是不能相互融合的。
当靠高速搅拌使沥青呈微小颗粒分散在水中时,形成的沥青-水分散系是不稳定的,因为颗粒之间的相互碰撞,会自动凝结,最后同水分离。
当加入一定量的乳化剂时,由于乳化剂是表面活性物质,在两相界面上产生强烈的吸附作用,形成吸附层,吸附层中的分子有一定的取向,极性基团朝水,与水分子牢固结合,形成水膜,非极性基团朝沥青,形成乳化膜。当沥青颗粒相互碰撞时,水膜和乳化膜共同组成的保护膜就能阻止颗粒的聚集,使乳液稳定。
乳化剂能降低界面自由能的作用,水中掺入乳化剂后,水的表面张力可以大大降低,接近沥青的表面张力,使水与沥青的界面张力大大减小,保持体系稳定。
沥青乳液中的沥青液滴周围形成了一层带有电荷的保护膜,为双电子层结构,这层带电荷的保护膜也能起到稳定的作用,当沥青液滴相互碰撞时,因相同电荷的相互排斥作用,阻止了乳状液滴的聚析,形成稳定的体系。
② 沥青路面整修时,挖缝铺油是什么意思
我国现行的沥青路面设计理论为双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论,既然是连骸锭囤赶塬非剁石筏将续体系,就要求各结构层之间保持连续状态,在基层表面以及面层间应用沥青材料形成层间功能层,避免层间滑动位移产生,保持路面结构的整体性。这些功能结构层虽然不作为路面力学计算模型中的结构层,路面计算时不计算其厚度,但这些层在路面结构中起特定的功能作用,如封层可以起防水、吸收应力及承担临时交通作用;而表面封层则用于预防性养护,可以改善路面的表面服务功能;黏层使路面面层间黏结成一体,更符合设计理论;透层则可以加强半刚性基层、无结合料基层与沥青面层之间的黏结。这些层不同于路面的结构层,因此把它们归为功能层。本文结合某高速公路支线工程,对透层油在沥青路面施工中的应用作了比较详细的阐述。 1、透层的概念及作用
1.1 透层的概念
《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)中规定,为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好,在基层上喷洒液体石油沥青、乳化沥青、煤沥青而形成的透入基层表面一定深度的薄层称为“透层”。
1.2 透层的作用
透层一般采用乳化沥青或煤油稀释沥青为材料。特别是煤油稀释沥青,因其细度为分子量级,在黏度适当的情况下,无论任何非沥青材料基层,都可以在其表面实现理想的渗透。透层的关键是“透”。喷洒的透层油要渗透下去,基层顶面不残留油膜,也就是说透层只有渗透深度,而没有独立厚度。透层油的渗透深度应该不小于5 mm(半刚性基层)~10 mm(无结合料基层)。透层油的主要作用具体体现为:a)透入基层表面孔隙,增强了基层和沥青面层间的黏结;b)有助于结合基层表面集料中的细料;c)经过透层油渗透成型的基层表面,其开口空隙被填充,从而得到一个渗透深度上的防水层;d)完成基层的铺装后,适时喷洒透层油可以减少基层的养生费用,提高养生质量;e)由于某种原因推迟铺筑面层的情况下,透层可向基层提供临时性防护,防止降雨和临时行车的破坏。 2、透层材料的选择
透层材料一般称为透层油。应根据基层类型选择渗透性好的液体石油沥青、乳化沥青、煤沥青做透层油。级配砂砾级配碎石等粒料基层宜采用较稠的透层沥青,而表面致密的半刚性基层宜采用渗透性好的较稀的透层沥青。
a)乳化沥青是将通常高温使用的道路沥青,经过机械搅拌和化学稳定的方法(乳化),扩散到水中而液化成常温下粘度很低、流动性很好的一种道路建筑材料。由于半刚性基层材料具有强碱性,通常采用普通的阳离子或阴离子乳化沥青,渗透效果均较差,结果形成一层油皮,容易在运料车和摊铺机行走时大面积地被粘走。
b)煤沥青的渗透效果最好,但是煤沥青的毒性较强。因此一般并不推荐采用煤焦油作透层油。
c)液体沥青是采用汽油、煤油、柴油等稀释剂掺配到石油沥青中得到的,液体沥青作透层油在国外最普遍,用量比乳化沥青大得多,其中煤油回配的AL(M)-1、2效果最佳,可透入半刚性基层5~10 mm的深度。
工程实践中一般常用液体沥青和乳化沥青两种,该支线工程透层油采用AL(M)-1煤油稀释沥青,基质沥青采用道路石油沥青。制作时,在常温下按规定的掺配比例将熔化的沥青加入煤油中,人工搅拌20 min,再用沥青泵自循环5 min即可,如果用胶体磨粉碎,后者质量更好。本工程采用了后者制作方式。 3、透层油材料的技术指标
使用煤油稀释沥青的目的是要降低沥青黏度,以利于透层油的渗透。因此,煤油的掺配比例要适中。煤油比例过大,沥青含量就偏低,即使有足够的渗透深度,也不能达到透层油应有的黏结效果。煤油比例过低,稠度大、黏度高,不利于渗透,残留于基层表面,这些浮油由于煤油的存在而软化点较低,将会在结合层间产生不良影响。掺配比例应通过试验确定,通常通过检测黏度指标来控制煤油掺配比例的比较容易。试验表明,当煤油稀释沥青的黏度为 8~12 s 时,渗透效果良好。