硫酸钙晶须在改性沥青中的应用-

硫酸钙晶须在改性沥青中的应用一、众所周知，对沥青进行改性的目的是为了提高：沥青的高温稳定性（高温抗车辙能力）、低温抗裂性（低温柔软性）、抗剥落性、抗疲劳老化性以及店结能力等，进而提高路面的使用功能、延长路面的使用寿命、降低路面的养护费用，让道路建设者获得更好的社会效益和经济效益。二、道路改性沥青：在高速公路、高等级公路、城市干道、机场跑道、桥面铺装、桥面伸缩缝、坝体防水、屋面防水等方面的应用，日益广泛，已呈现出巨大的市场需求。同时，诸如透水沥青、彩色道路沥青、超薄路面改性沥青、城市快铺改性沥青等也受到广泛关注。三、沥青改性的方法，目前国内外主要有两种：1、物理共混的方法（传统的方法），即采用搅拌、剪切等物理方法使改性剂均匀地分散在沥青中。2、化学反应方法，即在改性剂（如聚合物）和沥青体系中加入引发剂，使之彼此间发生交联、接枝等化学变化，以形成网状结构，从而提高沥青的性能。方法1在实际应用中仍存在一些问题（祥见陈庆的文章）；目前国内外使用较多的、简便的、取得成效的主要是方法2。四、沥青改性剂，按黄卫东等人的分类，可分为：填料及填充料、聚合物、有机烃类、抗剥落剂、抗氧化剂、纤维等，其中聚合物是目前应用和研究得最为广泛的改性剂。狭义上的道路改性沥青，通常指的就是聚合物道路改性沥青。五、用作沥青改性剂的聚合物，大致可分为三种类型：1、橡胶类：如天然橡胶（NR），丁苯橡胶（SBR），氯丁橡胶（CR），丁二烯橡胶（BR），乙丙橡胶（EPDM），以及废旧的汽车轮胎等。2、热塑性弹性体：如SBS（苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物），SIS（苯乙烯—异戊二烯嵌段共聚物）等。3、树脂类：（1）热塑性树脂：如PE（聚乙烯），PVC（聚氯乙烯），APP（无规聚丙烯），PV（聚酰胺），EVA（乙烯—醋酸乙烯共聚物）等。（2）热固性树脂：如EP（环氧树脂）。丙烯酸树脂等。常用的沥青改性剂有：粉末SBS；废PE（废聚乙烯）；废胶粉（废旧汽车轮胎之类）；还有纳米材料、有机硅、硅藻土等。从环境保护和降低工程造价出发，采用废旧橡胶物、废塑料、无机材料（如硫酸钙晶须）等作为沥青改性剂的研发工作，正在积极展开。六、作为沥青改性剂的聚合物的选择，应从5个方面来考虑，即：1、与沥青的相容性；2、在与沥青混合的温度下不能分解；3、易加工和批量生产；4、在使用过程中能始终保持原有的优良性能；5、在经济上要合算。有关祥细内容参见陈庆的文章。七、影响改性沥青的改性效果的因素：1、改性剂（如聚合物）方面：（1）不同的聚合物有不同的改性效果；（2）同一种聚合物，粒子的大小不同、加入量的不同，也有不同的改性效果。2、沥青方面：（1）沥青的主要成分有：沥青质、胶质、芳香烃、饱和烃等。（2）沥青本身的各组分的组成比例，对改性效果的影响显著。当饱和烃为8-12%、芳香烃及树脂为85-89%、沥青质为1-5%时，与聚合物的相容性好，则被聚合物改性的效果也好。3、生产工艺方面：为了使改性剂能够均匀地充分地分散在沥青中，还应确定合适的反应设备（搅拌机）、温度高低、搅拌时间长短。温度过高、搅拌时间过长都会导致沥青老化；温度过低、时间过短则都会降生产率，分散不好。八、用聚合物（如SBS）改性沥青的生产工艺：沥青（如减压渣油）200g→加热至170℃→搅拌下加SBS10g，助溶剂25-55g→控温170-190℃下剪切搅拌40分钟→测试。九、硫酸钙晶须（CSW）在改性沥青中的应用：1、CSW是微纤维状单晶体，具有颗粒状填料的粒度和短纤维填料的长径比，还有强度、韧性好、耐高温、抗化学腐蚀、亲合力强、无毒、价格低等优点，用它改性道路沥青具有非常明显的优势。2、CSW改性沥青的工艺流程图：沥青→加热130℃→搅拌下加CSW→测试。3、操作步骤：（1）称取沥青100g，放入不锈钢烧杯（玻璃三口瓶）中；（2）装有沥青试样的烧杯（玻璃三口瓶），放入恒温干燥箱（或油浴锅）中，调节控温为130℃；（3）称取CSW3g（或5g、7g、9g、18g、18.8g）；（4）当沥青温度达130℃时，搅拌下（机械搅拌）把CSW加入沥青试样中，待CSW在沥青中分散均匀后，停止搅拌和加热。（5）试样冷却后，进行有关改性效果的测试。4、备注：作试验的CSW有三种：未经表面处理的CSW；经过表面处理的CSW；经过表面处理过的湿品。因CSW的表面处理剂有多种，得到的经表面处理过的CSW也有多种。5、CSW作为路面改性沥青的改性剂能达到的改性效果：（1）软化点、针入度、延度是作为衡量沥青基本性能的技术指标，在工程中最为常用。软化点直接反映沥青的高温性能，一般认为软化点高，其高温稳定性好。针入度是反映沥青稠度的重要指标，针入度越小，表明沥青的稠度越大。延度是反映沥青柔韧性的重要指标，延度越大，表明沥青的柔韧性越好。当然，评价沥青改性效果的指标，除这三个常规指标外，还有：动态剪切、弯曲梁、疲劳老化、抗水剥落等指标。（2）CSW加入量达18%时，改性沥青的软化点提高20℃以上（由40.3℃提高到62.6℃）；（3）CSW加入量达18.8%时，改性沥青的软化点，由40.3℃提高至73.1℃（近30℃）。（4）CSW加入量为18%时：30℃的针入度142降至100；25℃的针入度由91降至55；15℃的针入度由26降13。（5）CSW加入量为18%时，10℃延度（低温延度）为20.8℃，可以满足标准中的要求（10-30）。（6）主要参考文献：有色矿治，2004年第20卷增刊58-59，田泽峰等发表的文章《CaSO4晶须改性沥青的基本性能》，其生产工艺流程图如下：基质（沥青）100g水100g得到油水相容的沥青乳液加入CSW沥青重量的5-18%表面活性剂1.5g得到CSW改性的沥青乳液→搅拌破乳→加热蒸发脱水→测试。具体操作步骤待补充。十、路面改性沥青的技术性能指标及测试方法：1、指标：（1）高温性能（软化点）；（2）低温性能（抗裂性，25℃、10℃、5℃的延度）；（3）操作性能；（4）安全性能；（5）贮存性能；（6）弹性复原性；（7）抗断裂性；（8）抗老化性；（9）抗疲劳车辙性和水稳定性。2、测试方法：参看公路1999年第8期36-40，曾×发表的文章《如何测定和判断改性沥青的技术性能》。十一、道路改性沥青中改性剂的选择评估指标：1、加入改性剂后，改性沥青有关质量指标，应考虑综合结果；2、加入改性剂后，改性沥青的成本，也应考虑综合成本（有社会效益和经济效益）。3、最终结果，应当是上面1和2的综合评估。例如改性剂为废旧橡胶或塑料时，虽然物料成本低，但改性沥青有关质量指标明显低于另外的改性剂，综合评估时则改性剂不能选废旧橡胶（或塑料）。十二、部分相关资料的调查：1、广州一家道路改性沥青生产公司；（1）配方：基质（沥青）95%；改性剂橡胶粉5%；稳定剂（硫磺），少量。（2）基质（沥青）4700元/T左右；道路改性沥青出厂价5800元/T左右；橡胶粉2万元/T左右；生产规模1万吨/年。2、已查阅并复制的参考文献有15份。2011-7-18