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新型高滲透性透層油開發應用研究

來源:小型乳化機

導讀: 概述滲透層是指將滲瀝層和非瀝青材料的基層結合得很好,然后用非瀝青材料基層澆注的乳化瀝青、液化石油瀝青、煤瀝青或煤瀝青,滲透到基層表面。防滲、粘結、保護基層三大功能,核心是透層不滲水,使面層下滲的水沿透 ...

概述


滲透層是指將滲瀝層和非瀝青材料的基層結合得很好,然后用非瀝青材料基層澆注的乳化瀝青、液化石油瀝青、煤瀝青或煤瀝青,滲透到基層表面。防滲、粘結、保護基層三大功能,核心是透層不滲水,使面層下滲的水沿透層表面排出,從而保證基層不積泥、路床不積水,其次才是加強基層與面層之間的粘結,防止基層與面層之間的粘結。

  

當前高速公路上使用的透層瀝青一般為灑布型陽離子慢裂乳化瀝青,由于生產過程中瀝青質量不高、基質瀝青選用不當、油石比控制不精細等原因,導致透層油材料質量不高,使用過程中,透層油材料質量不高,使用過程中經常遇到透層油破乳速度較快,導致透層油材料質量不高,使用過程中出現透層油現象。即便選材得當,現場施工技術也會直接影響到施工的效果。

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國內外已有一些增強瀝青滲透性的相關研究,但在應用方面仍不完善。本文針對以上問題,從應用角度提出了一種新型高滲透性透層油的材料生產工藝,在工程應用基礎上,總結了其現場施工工藝,從新材料和新工藝兩方面保證了透層油的應用效果,可作為同類工程的技術參考。

 

高滲透型透層油的研發

 

針對透層油應用中的關鍵問題,論文進行了相關研究,在基質瀝青選擇、提高瀝青乳化質量等方面綜合改進,研發生產了一種高滲透強粘結型透層油,提出了提高透層油滲透性能的解決方案,其具體內容如下。

 

組成材料的選擇

 

該產品使用東海90#瀝青與廢舊輪胎裂解瀝青的混合瀝青材料,并加入了除去鹽分的酸性瀝青渣(不含煤油)。經過室內試驗研究表明,混合瀝青材料有利于瀝青乳化,酸性渣則對瀝青有物理改性作用,提高了乳化瀝青性能,同時也可以做到廢料的回收利用。混合瀝青材料與除去鹽分的酸性渣的混合質量比例宜控制在7:1~6:1之間。

 

乳化瀝青的油水比一般為50-40:50-60,本產品透層油的生產,油水比控制在45:55左右,必要的情況下固含量可低至40%。

 

瀝青乳化生產設備與工藝的選擇

 

高滲透型透層油生產中最關鍵的設備是乳化機。乳化機械對乳化的影響主要表現在瀝青乳液顆粒的大小和均勻度上。理想的乳化機械應使得到的瀝青乳液顆粒細小而均勻,以增強乳液的穩定性。乳化機是完成瀝青液相破碎分散的裝置,其性能的好壞對乳液的質量有重要影響。常用的乳化機有攪拌式乳化機、均化器類乳化機、膠體磨類乳化機幾種形式,采用較多的是膠體磨類的乳化機。能否正確地選擇好乳化機設備,將直接影響乳化瀝青的質量。

 

可以看出:膠體磨類乳化機對于乳化瀝青的乳化優勢很多,且能使乳化瀝青顆粒均勻,儲存穩定性好,對于高滲透型透層油的生產比較有利。因此,推薦企業采用膠體磨類乳化機進行高滲透型透層油的生產。

 

乳化劑、滲透劑及高粘劑的選擇

 

乳化劑溶液的制備直接關系到高滲透型透層油質量的好壞。通過室內試驗發現,乳化劑的量控制在1.2%~1.6%時比較適中,乳化劑溶液生產目標是混合均勻,溶解充分。

 

室內試驗發現,滲透劑添加在混合瀝青中效果較佳,滲透劑的添加量控制在8%~10%。高粘劑的添加原則是不能影響透層油的主要功能———滲透,在此基礎上以能產生后滯效應的粘結效果最好,高粘劑的摻加量在0.3%~0.4%。

 

綜上所述,根據室內試驗并結合企業大規模生產實際的需要,并參考產品實踐應用的情況,提出了高滲透型透層油的各主要成分的生產比例范圍。具體生產時可結合工程實際情況在此范圍進行微調,以生產穩定性好的透層油。

 

生產工藝與控制

 

高滲透型透層油生產之前,檢查所有閥門和管道,將柴油預熱到80℃左右的溫度,啟動柴油泵,預熱乳化球磨機及其加熱有關瀝青管道,待乳化球磨機表面燙手及管道發熱后停止預熱。控制有關閥門,配好加入了高粘劑的乳化劑溶液,加熱瀝青與滲透劑的混合物到規定的溫度,啟動乳化機,再啟動瀝青泵,調節油水比,便能進行乳化瀝青的生產。在乳化過程中,仍需細心觀察,根據不斷的測試含油量來進行微調。

 

油水比控制

 

企業生產現場監控油水比的方法主要有:一是肉眼觀察,依照工人的經驗,一般顏色為棕色,呈流體狀,流動性好;二是將其進行現場試驗,測定蒸發殘留物含量來調整油水比,其油水比誤差不超過±5%。

 

油水溫度是乳化瀝青生產的重要指標之一。乳液溫度控制在55℃~70℃之間,瀝青溫度控制在120℃~135℃之間。生產中,要根據天氣對瀝青與皂液的溫度、生產時間靈活的控制。原則上油水溫度之差小于85℃,油水溫度之和要小于200℃。防止瀝青溫度過高造成瀝青的老化,防止水溫度過高導致水分蒸發,并且溫度過高可能造成水汽化,膨罐。水溫比氣溫高50℃時,蒸發明顯,100℃時,以最高速度蒸發,平常溫差越小蒸發越慢。

 

乳化劑溶液制備及其溫度控制

 

制備乳液時,一般是先添加乳化劑在固定容器中,再加定量的水,再加入定量的高粘劑,容器最好安裝攪拌裝置,使乳化劑和高粘劑充分溶于水中,乳化劑溶液混合均勻。

 

由于制備高滲透型透層油的乳化劑,對水的溫度敏感性比較高,因此,需要根據環境溫度進行調整,夏季高溫時乳液溫度控制在50℃左右,春秋季節乳液溫度控制在60℃左右,冬季低溫時,乳液溫度控制在70℃左右。并需要注意:水溫較低時(尤其冬季),應先將水溫加入到30℃時再加入乳化劑,以提高乳化劑的溶解速度,提高其溶解度,使其充分溶解。

 

瀝青混合溫度控制

 

先將東海90#瀝青加熱到100℃左右,將其除去鹽分的酸性渣加熱到熔融狀態時摻入到東海90#瀝青中,并通過攪拌器攪拌均勻,混合加熱溫度控制在125℃左右。

 

滲透劑的添加

 

滲透劑是一種稠狀的液體,可以直接加入到混合瀝青中,常溫下即可。如果在冬天有凝固現象,可稍微加熱再加入到混合瀝青中,并在盛放混合物的容器中設有攪拌裝置和加熱裝置,將其混合均勻,并共同加熱至乳化瀝青中瀝青所需要的溫度,即125℃左右。

 

注意事項

 

生產應注意事項

 

(1)瀝青、水溶液在進入乳化機前必須用細網篩過濾,以免發生阻塞;(2)乳化機開機前、使用后都必須用熱柴油進行清洗;(3)乳液儲存容器,必須加蓋,以免雜物和雨水進入,生產好的成品應儲存于密封容器中,盡量減少成品與空氣接觸,以避免破乳造成表面結皮或凝絮;(4)開始乳化時一定要“先供水,后供油”,停止乳化時一定要“先關油、后關水”。

 

生產前準備工作

 

(1)透層油生產前按照設備要求,對乳化瀝青生產設備進行檢查。保證各項設備能正常運轉,及時處理各種問題,保證生產順利進行;

 

(2)確認所需生產透層油的數量,保證各種原材料數量足夠;

 

(3)原材料加熱到指定溫度:①提前將水按照比例加入到生產設備的乳化劑摻配箱中,并加入乳化劑到規定刻度,之后摻入定量的高粘劑,加熱到規定的溫度,攪拌均勻;②將瀝青儲存罐中瀝青加熱到100℃左右,將廢輪胎解熱瀝青加熱到100℃左右,除去鹽分的酸性渣和滲透劑按比例加入存有東海90#瀝青的容器中,且攪拌均勻并加熱至125℃左右。

 

透層油生產

 

各種原材料溫度達到標準后,開始生產:

 

(1)打開瀝青出口閥,打開一個乳化劑摻配箱出口閥門;(2)啟動乳化機,同時關閉乳化機的導熱油加熱系統;(3)啟動乳化液齒輪泵,調整轉速,直到乳液穩定流出;(4)啟動瀝青齒輪泵,調整轉速;(5)根據經驗,調整乳化液及瀝青的泵送速度;(6)大概達到合適比例時,取樣測定含量,并根據測定結果調整機器;(7)啟動成品抽出泵,將乳液成品泵送入成品存儲罐。

 

生產完畢要求

 

(1)生產完后停機,順序與開機相反,先關瀝青泵,到流出乳液全部為乳化劑溶液時,停乳化劑泵,最后關膠體磨;(2)乳化瀝青生產完畢后,清洗設備;(3)樣品送實驗室檢驗;(4)如長時間不再生產,關閉導熱油加熱系統。

 

透層油的貯存

 

生產好的高滲透型透層油貯存于封閉容器中,盡可能減少乳化瀝青和空氣接觸,以避免破乳造成表面的結皮或出現凝絮;為防止乳液分離,可在容器中設置攪拌裝置,但不可卷入空氣。

 

生產設備改造

 

高滲透型透層油的生產有4個環節:一是乳化劑水溶液的配置;二是通過乳化機械生產透層油;三是高粘劑的添加;四是透層油成品的儲存和使用。

 

本文研發的高滲透型透層油的瀝青原材料采用了2種瀝青的混合,加入了除去鹽分的酸性渣,所以與常規的透層油產品制備工藝有所不同。根據依托工程項目生產設備的具體情況,提出了在生產高滲透型透層油時需要對生產設備做以下改進:

 

(1)增加一個小型具備加熱功能的儲存容器,貯存需要添加的廢舊輪胎裂解瀝青材料;(2)增加一個小型儲存容器,儲存需要添加的滲透劑;(3)在常規的瀝青容器中要增加攪拌功能,使其混合均勻,由于高滲透型透層油的原材料為東海90#瀝青與廢舊輪胎裂解瀝青的混合瀝青材料,且將除去鹽分的酸性渣和滲透劑噴送入瀝青容器中,并充分攪拌,使其混合均勻;(4)在乳液流量計和乳化機之間的乳液管道上安裝單向閥,防止熱瀝青壓力大于乳液壓力,而竄入到稀液罐里;(5)在配液罐中安裝攪拌裝置,便于乳化劑溶解且溶液混合均勻;(6)由于生產好的乳化瀝青中還需要加入一定量的高粘劑,并使其混合均勻,因此,在透層油成品的儲存罐要增加攪拌功能。

 

結論

 

本文以提高透層油滲透性能為目標,針對生產過程中的幾個關鍵問題進行了研究,在基質瀝青選擇、提高瀝青乳化質量、生產工藝和設備調整等方面進行綜合改進。在此基礎上,研發生產了新型高滲透強粘結型透層油,并在材料組成、生產工藝、控制方法及設備改造等方面進行了詳細的應用研究,成果應用于實體工程中,不僅提高了透層油滲透性能,而且變廢為寶、性價比高。近年已成功推廣應用于多個安徽省高等級瀝青路面建設項目,施工效果良好,經濟效益顯著。


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