相容性在热力学上是指两种或多种物质按任意比例形成均相体系的能力。但实际能够完全互溶的两种或两种以上的物质极少,因此其在道路工程上只要聚合物改性剂微粒不产生分层、凝聚就可以认为相容性良好。改性剂与基质沥青的配伍性决定了与基质沥青的相容性。沥青组成不同,其胶体结构也就不同,基质沥青中油分和芳香分的含量愈高,那么聚合物由于相似相容原理就愈容易在沥青中溶胀和分散,相反,如果沥青质含量高,溶胀分散就会很困难。当改性剂的溶胀程度愈高时,改性剂的溶胀网络就越容易形成,就能有效地限制了基质沥青的流动。丁苯胶乳即SBR胶乳是以苯乙烯和丁二烯为单体,经过乳液聚合所得的高分子聚合物乳液。上海粘层丁苯胶乳
蒸发残留物的制备有三种方法,即蒸溜法、蒸发法和减压蒸馈法,常用的是蒸发法。我国现行的操作方法:将乳液在电炉上加热揽拌,确认大部分水分己蒸发,放置在160°C烘箱保持1分钟。对蒸发残留物测试的指标主要有下三个:1)针入度:标准针尖(100g)在25°C恒温水浴的沥青试样(改性沥青试样)中下降5s的深度。单位是0.1mm。针入度愈大表示沥青软、稠度小;反之沥青硬、稠度大。2)软化点:沥青试样放在金属环内,上面有一规定尺寸和质量的钢球,放在5°C水中(32.5°C甘油),升温速率为5±0.5°C/min,至钢球下落25.4mm时的温度,表示沥青的温度稳定性。3)延度:将沥青做成8字型标准试件,改性乳化沥青于5°C下进行测试,基质沥青测试的是15°C,拉伸速度一般为5cm/min,拉伸至断裂时的长度即为延度(cm)。延度越大,表明沥青的塑性越好。广东微表处丁苯胶乳微表处乳化沥青一般采用阳离子SBR乳液改性。
改性乳化沥青用于微表处工程时必须要具有合适的破乳速度。所谓沥青乳液的破乳,就是指由于离子电荷被石料吸附中和以及水分的蒸发使得沥青微粒靠的更近,沥青从乳液中的水相分离出来,许多微小沥青颗粒相互聚结,还原成为连续整体薄膜。乳液破乳完成后,乳液中的沥青又恢复到乳化前的性能。乳液的破乳所需要的时间即为沥青乳液的破乳速度。若破乳速度太快,混合料在摊铺到路面之前就己经结团硬化,导致施工无法顺利进行。但若破乳速度过慢,不仅无法满足快速开放交通的目的,而且在用水量较大的情况下,未破乳的沥青会随水分浮到表面形成一层油膜,导致泛油的出现,上下层油石比发生变化,同时下部的混合料因水分无法尽快蒸发而迟迟难以成型。为了满足快速开放交通的目的,混合料还必须能够迅速固化成型,有足够的初期强度。
在选择SBR 胶乳作为沥青改性剂时,处于胶乳状态的改性剂与乳化剂应当具有一致的离子类型,否则会发生化学反应导致乳化失败。SBR胶乳一般呈现为液态,其中的有效成分为胶乳中的固态胶,如果胶乳的固含量过低,在使用胶乳时需要更多的掺加量,体系中的水分将会增加,导致沥青与集料的裹附与破乳成型过程受到影响,进而影响路用性能,而且用于微表处的乳化沥青,对乳化沥青的残留物含量要求也高,要求不小于62%,所以要求SBR胶乳的固含量应足够高且满足规范要求,一般微表处使用的SBR胶乳固含量在60%以上。SBR改性乳化沥青粘度提高,增加了喷洒厚度和在石料表面形成沥青膜的厚度,改善了微表处混合料的耐久性。
在丁苯胶乳中,随苯乙烯含量的变化胶乳呈现不同的物理化学性能,苯乙烯含量较小时,橡胶性能明显,胶乳链结构具有很好的柔顺性,形变能力强;苯乙烯含量较大时,树脂性能明显,材料刚性、硬度明显提升,但同时也会变脆,在受到外力时不能发生大形变,容易发生脆断。可根据实际需要,调控苯乙烯的含量,扩大了丁苯胶乳的应用范围。羧基丁苯胶乳在丁苯胶乳中占有重要地位,在丁苯胶乳合成中引入羧酸类第三单体便可得到性能优异的、具有特殊功能的羧基丁苯胶乳。SBR作为沥青改性剂,国内外使用的主要是SBR胶乳和胶粉。上海粘层丁苯胶乳
加入SBR胶乳后,沥青的温度敏感性下降,克服了沥青冷脆热流的缺点,使沥青性能得到明显改善。上海粘层丁苯胶乳
微表处改性乳化沥青对于蒸发残留物有相应的指标要求,我国生产乳化沥青时一般采用AH-70或AH-90号基质沥青,再加入3%以上剂量的SBR改性后,针入度一般在50-90之间,考虑到我国是以80、100等分级,因此规定40-100的针入度指标。软化点指标也受基质沥青标号,改性剂添加量等影响,综合起来,采用蒸发残留物软化点大于53℃的技术要求,当用于南方高温地区或用于车辙填补时,软化点要求不低于57℃。微表处乳化沥青一般采用SBR乳液改性,SBR的低温改性效果明显,因此规定蒸发残留物的5℃延度大于20cm。上海粘层丁苯胶乳