化妆品乳化设备有哪些(化妆品乳化设备工艺流程图)

孙昌盛 魏永锋 高江涛

青海第一路桥建设有限公司 兰州大学土木工程与力学学院 甘肃路桥建设集团有限公司

摘 要:为了解决乳化沥青混合料内部界面水分难以彻底排除的致命性缺陷,进行了不同体系乳化沥青混合料快速修补材料的机理构建和性能分析,结果表明:普通乳化沥青混合料体系、水泥乳化沥青混合料体系以及吸水性乳化沥青混合料体系均存在不足,无法彻底排除混合料内部水分;微波加热乳化沥青混合料体系可彻底排除水分,达到与热拌沥青混合料相当的性能。同时,对最佳结构体系进行应用性能验证,结果表明:微波加热乳化沥青混合料体系修补材料可快速加热、快速破乳、快速形成强度;微波加热技术可实现新旧沥青材料同步加热,新旧沥青界面在碾压作用下形成牢固的嵌挤-融合界面结构,界面性能优于热拌沥青混合料修补界面。

关键词:乳化沥青混合料;沥青路面修补材料;修补材料体系;微波加热;

基金:甘肃省交通运输厅科研项目,项目编号2018-13;

沥青路面坑槽、破损、龟裂等病害均是从微小病害逐步发展而来。如微小病害能及时得到有效治理,会有事半功倍的效果;如微小病害不能得到有效处置,随其发展,会造成大面积破坏,后期处理费用骤增,处理效果欠佳,给社会和养护单位带来巨大压力,产生事倍功半的后果[1]。沥青路面早期破坏具有破坏面积小、破坏点分散、路面结构较完整等特点,引不起养护单位和管理单位重视,如按常规处置方法进行维修则处理费用高、效果差,并不能完全解决病害问题[2,3]。

乳化沥青混合料在常温下易于拌和,可浇筑施工,界面渗透性好,具有良好的界面黏结性能[1]。利用乳化沥青混合料进行初期病害的处理与修复,可提高沥青路面修补便捷性、降低养护成本,从而真正实现低成本养护理念;乳化沥青混合料虽然具有很多热拌混合料所不具备的优点,但同样存在致命的缺陷,如乳化沥青混合料结构内部水分不能彻底排除掉,乳化沥青混合料成型时间、结构强度、材料耐久性是制约其广泛使用的最大障碍。这也是乳化沥青混合料无法在较大厚度路面施工中使用的最大制约点[4,5,6]。

本文为了解决乳化沥青混合料内部界面水分难以彻底排除的致命性缺陷,进行了不同体系乳化沥青混合料快速修补材料的机理构建和性能分析,同时对最佳结构体系进行应用性能验证。

1 原材料及试验设备

(1)乳化沥青。

文中乳化沥青是由实验室自行加工生产的BZ-160型乳化沥青。乳化沥青各种性能指标如表1所示。

表1 乳化沥青性能指标


指标

指标值


乳化沥青型号

BZ-160


基质沥青

SK-90


固含量/%

60


破乳速度

慢裂


恩格拉黏度/s

18


蒸发残留
物性质


软化点/℃

48


针入度(25℃)/0.1 mm

94


延度(15℃)/cm

>100

(2)钢渣

文中所选用钢渣为炼钢厂炼钢的尾渣,通过室内加工破碎制备4档不同粒径钢渣集料。其具体性能指标如表2所示。

表2 钢渣的主要性能指标


指标

指标值


表观相对密度

3.320


吸水率/%

1.58


磨光值/%

67


洛杉矶磨耗损失/%

13.0


压碎值/%

12.1


黏附性等级/级

5

(3)集料。

试验用石料为石灰岩级配碎石,使用单档筛分进行精确配比。

(4)水泥。

试验用水泥为42.5级普通硅酸盐水泥

(5)开放式微波加热设备。

乳化沥青修补模拟试验采用自行设计加工微波强度提升设备进行现场模拟加热试验。微波强度提升设备如图1所示,具体参数如表3所示。

图1 自主设计加工开放式微波加热设备

表3 开放式微波加热设备技术参数

设备参数

尺寸cm×cm尺寸cm×cm

输入电压V输入电压V

输出频率GHz输出频率GΗz

输出功率kW输出功率kW


参数值

30×30

220

2.45

1.5

(6)乳化沥青修补材料配合比。

乳化沥青修补材料选用AC-13型沥青混合料级配。为确保矿料级配稳定,本试验选用单档集料进行性能验证试验。经马歇尔试验选定沥青混合料最佳油石比为4.8%。

2 乳化沥青混合料修补材料体系构建

2.1乳化沥青和集料拌制普通乳化沥青混合料体系

普通乳化沥青混合料体系使用常温状态下呈液态的乳化沥青作为胶结材料,在施工现场将乳化沥青与级配矿料快速拌和,然后直接浇筑于需要修补的坑槽中完成沥青路面的快速修复。这种修补工艺存在明显的优缺点。优点是拌和简易,可现场按需拌料、人工浇筑施工,乳化沥青可渗透进入界面缝隙形成良好界面结构。缺点是乳化沥青材料中有大量液态水分存在,较大厚度的乳化沥青混合料中会长期存在自由水,使混合料较难形成良好的强度;同时沥青与集料界面间常常会形成水膜,在行车荷载及浸水作用下会使沥青膜剥离,严重降低混合料的耐久性。其界面结构示意图与成品结构如图2所示。

图2 普通乳化沥青混合料的界面结构

2.2乳化沥青、水泥和集料拌制水泥乳化沥青混合料体系

水泥乳化沥青混合料体系中引入水硬性材料水泥,水泥水化反应可吸收部分水分,使乳化沥青混合料结构中水分得到部分释放,乳化沥青混合料也能快速形成早期强度。但由于乳化沥青混合料中的水分得不到充分释放,沥青与集料界面、沥青内部依然存在大量水分,致使混合料结构耐久性差;此外,由于乳化沥青混合料中引入较高掺量的水泥,使结构中形成刚性水泥水化产物,沥青混合料失去了沥青路面的柔性。其界面结构示意图与成品结构如图3所示。

图3 水泥乳化沥青混合料的界面结构

2.3乳化沥青、预处理集料拌制吸水性乳化沥青混合料体系

吸水性乳化沥青混合料体系计划引入经过预处理的集料作为乳化沥青的骨料。预处理集料界面包裹一层未完全水化的水泥预裹层,此预裹层可在乳化沥青混合料拌和完成后1~2 h内吸收乳化沥青中残留水分,使界面沥青完全破乳形成真正的沥青胶结界面,可从根本上破除乳化沥青与集料界面处的油包水结构。此外,此种工艺会显著增加集料表面粗糙性,进一步提高界面黏结性,见图4。但此种工艺同样存在一定缺陷:(1)集料预处理工艺比较复杂,需要使用搅拌设备,用水量需严格控制,不然水少会造成无法裹附或裹附力欠佳,在拌和过程中水泥会散落到混合料内部,水多会造成裹附水泥完全水化无法起到吸水作用;(2)预处理集料吸水能力有限,仅能吸收界面处的水分,且这种预处理集料无法长时间保存,长时间保存会减少未水化水泥的占比,降低其吸水能力。

图4 吸水性乳化沥青混合料的界面结构

2.4乳化沥青、普通集料和磁性吸波矿料拌制微波加热乳化沥青混合料体系

微波加热乳化沥青混合料体系彻底改变通过混合料中吸水成分吸收乳化沥青水分而形成化合物的思路,而是通过微波激发使乳化沥青内部水分受热蒸发,同时引入自热矿料和其他磁性材料提高微波激发加热效率,加速水分蒸发速度,使乳化沥青混合料达到热拌沥青混合料的性能,见图5。微波加热技术优于热传递、热辐射方式,无论纵向还是水平向均受热均匀、加热速度快。

3 微波加热乳化沥青混合料体系应用性能评价

为了验证评估微波加热乳化沥青混合料体系及自制微波加热设备的可行性,项目设计室内模拟试验,以评价设计理论及设备的可行性。室内模拟试验以钻芯后的车辙板和大型马歇尔试件为修补对象,使用钢渣替代总质量10%的粒径为4.75 mm矿料。

图5 微波加热乳化沥青混合料的界面结构

图6为常规热拌混合料修补方式和基于微波激发乳化沥青混合料修补方式的修补模型红外热像图。由热像图可看出,常规热拌混合料在进行沥青路面坑槽修补时,在修补界面过渡区存在极大温度差(大于105℃),形成显著温度梯度,基体温度仅为20℃,碾压后温度散失较大(高温区散失30℃);而基于微波激发的乳化沥青混合料进行修补时,界面过渡区温度差较小(小于60℃),梯度平缓,修补基体温度可达80℃以上,碾压后温度散失较小。

图6 不同沥青混合料修补方式的红外热像图

图7为微波加热乳化沥青混合料修复界面结构,修补深度与旧基体不同,从表面看新旧区域存在明显区别,但从内部切割剖面图中很难辨别新旧界面。其主要原因是微波对特种乳化沥青混合料有良好加热作用,同时对普通混合料也有一定程度加热作用,使旧基体混合料软化,碾压时界面在揉搓挤压作用下形成“嵌挤-融合”的良好界面结构。而常规热拌混合料修补方式的基体混合料温度较低,会大量吸热,显著降低修补材料界面区域温度,导致界面区域难以压实,无法形成“嵌挤-融合结构”的界面。

图7 微波加热乳化沥青混合料修复界面结构

4 结语

通过对4种乳化沥青混合料体系进行分析论证,并对微波加热乳化沥青混合料体系修补材料进行验证研究,得到以下结论。

(1)普通乳化沥青混合料体系、水泥乳化沥青混合料体系以及吸水性乳化沥青混合料体系均存在不足,无法彻底排除混合料内部水分。由乳化沥青、普通集料和磁性吸波矿料拌制的微波加热乳化沥青混合料体系可彻底排除水分,达到与热拌沥青混合料相当的性能。

(2)微波加热乳化沥青混合料体系未引入水泥等水硬性材料,仅通过物理方法使乳化沥青破乳和挥发水分,形成的沥青混合料与普通热拌沥青混合料一样,具有柔性特点。

(3)微波加热乳化沥青混合料体系修补材料可实现快速加热、快速破乳、快速形成强度;微波加热技术可实现新旧沥青材料同步加热,新旧沥青界面在碾压作用下形成牢固的嵌挤-融合界面结构,界面性能优于热拌沥青混合料修补界面。

参考文献

[1] 王悦.新型乳化沥青混合料及修补技术研究[D].长安大学硕士学位论文,2011.

[2] 沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].人民交通出版社,2001.

[3] 张妍.沥青混凝土路面病害与加铺层的力学分析[D].长安大学硕士学位论文,2005.

[4] 沙庆林.高速公路沥青路面早期破损现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.

[5] 袁文豪.水泥乳化沥青混凝土研究[D].长安大学硕士学位论文,2005.

[6] 杨枫,张洋.冷补材料在道路养护工程中的应用[J].华东公路,2003,8(4).

创业项目群,学习操作 18个小项目,添加 微信:niuben22  备注:小项目

本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 sumchina520@foxmail.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。
如若转载,请注明出处:https://www.envir-info.cn/9567.html