乳化剂在集料化学成分表面吸附行为的分子模拟与试验论证

采用分子模拟和电导率试验相结合的手段,研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十八烷基三甲基氯化铵(STAC)在酸性集料主要化学成分(SiO2)和碱性集料主要化学成分(CaCO3)表面的吸附行为。模拟结果表明:两类乳化剂周围均有两层水化层,STAC的亲水基第一水化层内的水分子个数约为SDBS的两倍,其亲水性强于SDBS;通过界面能分析,对两类乳化剂而言,STAC在集料主要化学成分表面的吸附能力大于SDBS,对于两种集料来说CaCO3对两类乳化剂的吸附能力较SiO2强。电导率试验结果表明:不同集料比(乳化剂的质量与集料化学成分的质量比)下,乳化剂在CaCO3表面的吸附量大于SiO2,且随集料比的增加,不同集料化学成分对乳化剂的吸附量也增加;CaCO3和SiO2对两类乳化剂的吸附曲线近似为S型,且对STAC的吸附曲线离散性小于SDBS;SDBS和STAC在CaCO3上表面浓度(Γ1)最大,另STAC的最大吸附量约为SDBS的3.2倍;模拟参数中的配位数与试验参数中的最大吸附量和乳化剂吸附系数之间的灰色关联度良好,通过配位数可分析乳化剂的亲水性,最大吸附量和吸附系数可用来判断集料对乳化剂的吸附量大小。模拟结果与试验结果一致,表明分子动力学可以准确描述乳化剂在集料主要化学成分表面的吸附行为。

APAO&SBS复合改性沥青性能研究

为了研究不同类型的APAO和SBS复合改性沥青结合料常规性能和相容性,进行沥青常规实验和荧光观测实验,并将复合改性沥青性能与SBS改性沥青进行对比。结果表明,不同类型的APAO&SBS复合改性沥青的高温性能、感温性能、抗老化性能和相容性均比SBS改性沥青好,但复合改性沥青之间的性能存在一定的差异,综合对比5种复合改性沥青的常规性能和相容性后,193#型APAO&SBS复合改性沥青的性能最佳。

油页岩改性沥青微观机理与性能分析

采用荧光显微镜实验研究油页岩改性沥青的微观结构,通过流变实验(DSR)测试高、低温对其流变性能影响,利用沥青三大性能指标实验、粘度实验和旋转薄膜加热实验分析油页岩改性沥青的路用性能。结果表明,油页岩的添加能让SBS改性剂与基质沥青达到更好的共融状态,且能有效提高SBS改性沥青的高温稳定性、粘附性和抗老化性能,但会降低其低温抗裂性能;DSR实验表明掺入适量油页岩能明显提升复合改性沥青的复数剪切模量和车辙因子,且油页岩矿粉掺量越多,增幅越大。

乳化条件对乳化沥青储存稳定性影响

为探究乳化沥青制备过程中乳化条件对乳化沥青稳定性的影响,选取基质沥青的加热温度、乳化剂掺量、油水比、皂液温度以及皂液pH值等参数,对阴、阳离子乳化沥青稳定性的影响进行试验研究。结果表明:乳化剂掺量达到4%时,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十八烷基三甲基氯化铵(STAC)乳化剂沥青的稳定性最好;基质沥青温度分别达到125℃、135℃,皂液温度为55℃和60℃,油水比分别为5∶5和5.5∶5,皂液pH值达到12和2时,制备得到的STAC、SDBS乳化沥青稳定性最好。STAC乳化剂对基质沥青的乳化效果较SDBS乳化剂的乳化效果好,制备得到的STAC乳化沥青的储存稳定性明显好于SDBS乳化沥青。

亲水基团对十二烷基阴离子乳化剂在SiO_(2)表面吸附影响的分子动力学模拟与试验研究

乳化沥青破乳过程中,乳化剂分子亲水基团吸附于集料表面,亲油基团牵引沥青微滴向集料表面聚集,从而达到破乳。因此,为了探究乳化剂亲水基团对乳化沥青破乳过程的影响,通过分子动力学模拟和电导率试验探究了疏水基团为十二烷基碳链、亲水基团不同的5种阴离子乳化剂在玄武岩主要化学成分(SiO_(2))表面的吸附情况。模拟结果表明,亲水基团中的K+比Na+更能增强十二烷基阴离子乳化剂与水分子间的范德华相互作用,促进十二烷基阴离子乳化剂在SiO_(2)表面的聚集和吸附;在亲水基团中引入苯基官能团可提高十二烷基阴离子乳化剂与水分子间的范德华相互作用、十二烷基阴离子乳化剂在SiO_(2)表面的吸附能力,苯基官能团的引入率越高,十二烷基阴离子乳化剂与水分子间的范德华相互作用及十二烷基阴离子乳化剂在SiO_(2)表面的吸附能力越强;由于库仑力的作用,5种十二烷基阴离子乳化剂的疏水基团尾端C原子、亲水基团极性头S原子在SiO_(2)表面的扩散行为比十二烷基阴离子乳化剂自身在SiO_(2)表面的扩散行为弱。试验结果表明5种十二烷基阴离子乳化剂在SiO_(2)表面的吸附量随着乳化剂浓度和固/液比的增大而增加;5种阴离子乳化剂在SiO_(2)表面的吸附量大小排序与分子动力学模拟的结果一致,验证了结论的可靠性。