乳化剂含量对乳化沥青性能影响的讨论

乳化剂含量对乳化沥青性能影响的讨论

【摘 要】近年来，乳化沥青由于它的许多优点，在高速公路的施工中得以广泛应用，所以有必要对其做进一步的了解。本文主要阐述了当采用不同含量的同一种乳化剂时，对乳化沥青各种性能的影响，最后探讨了乳化沥青的发展前景。 【关键词】沥青 乳化剂 乳化沥青

1998年以来，我国高速公路里程大幅度增加，但有相当一部分已出现早期破坏。已建成的高速公路养护工作量很大，按照国外的一般情况，高速公路路面长则10年，短则5-8年，表面层就急需维修罩面一次。我国的高速公路沥青路面，早期的已经使用了10多年，相当一部分也已经有五六年以上，均已经到了维修养护期。

那么这样以来，如果只靠以前的养护技术是不能满足实际需要的，所以为了满足我国公路养护的需要，乳化沥青已被广泛应用。

所谓乳化沥青，是指将沥青热融，经过机械作用，使沥青微粒悬浮于乳化剂水溶液中，形成水包油型的一种乳液。使用这种沥青乳液修路时，不需加热，可以在常温状态下进行喷洒、贯入或拌和摊铺、铺筑各种结构路面的面层及基层，也可用作透层油、粘层油以及用于各种稳定基层的养护。 一般来说，乳化沥青大都应用于稀浆封层中，那么稀浆封层的应用历史也很悠久，据调查我国最早应用稀浆封层是在八十年代初，在援建赞比亚公路上铺筑了乳化沥青稀浆封层进行表面处置，效果很好。在“七五”和“八五”攻关以后这项工艺在我国得到了推广。但是由于乳化剂的原因，当时我们使用的是阴离子表面活性剂，有的时候就用“十二烷基磺酸钠”来代替，这样的效果 是很不好的，湿的石料上带有负电，与阴离子的乳化沥青溶液的粘附性不好，破乳只能靠水分的蒸发，但是在成功的研制了“慢裂快凝”型阳离子表面活性剂之后，稀浆封层才得到了长足的发展。

然而，采用乳化沥青稀浆封层它与普通的热拌和沥青混凝土相比在能耗、污染和施工等方面有明显的优势：

第一：节约能源

采用热沥青修路时，一般都要为重复加热，这就需要消耗大量的燃料；而采用乳化沥青修路时，只需在沥青乳化时一次加热，而且沥青加热温度只需达120度到140度之间，仅此就比热沥青降低50度，这就可以节省部分热能；另外，制成的沥青乳液可以在现场随时使用，不需要重复加温或持续加温，即使在阴湿或低温季节也可照常施工。

第二：节省资源

在使用时，阳离子沥青乳液与骨料表面具有良好的配伍性与粘附性，可以在骨料表面形成均匀的沥青膜容易准确地控制沥青的用量，保证骨料之间能有足够的结构沥青，使其自由沥青降低到适宜程度，因而提高了路面的稳定性、防水性与耐磨性。那么节省沥青既是节省资源也是节省能源，因为沥青也是一种能源材料，又是当前筑路中缺少的材料，随着沥青价格的上升，采用乳化沥青筑路的经济效益将更为显著；另外，采用阳离子沥青乳液与碱性和酸性骨料都有良好的粘附效果，从而扩大了骨料的来源，更便于就地取材，减少了材料的运输，降低了工程造价。

第三：延长了施工季节

采用阳离子乳化沥青修路几乎不受低温与阴雨天气的影响，当发现病害时可以及时做到“补早、补小、补彻底”防止病害扩大，从而延长油路的使用寿命，提高好路率、改善路况；同时乳化沥青施工温度一般白天不低于10度，夜间不低于5度，其可以在雨后立即施工，不需等待骨料与路面晒干，可以减少雨后的停工生活费和机械的停机台班费，仅此，在一个多雨地区的省，一年里可以节省费用约20万元，并且可以提前完成养路计划。 第四：改善施工条件，减少环境污染

阳离子沥青乳液可在常温条件下使用，现场不需支锅加热沥青，工人不受烟熏火烤，减少环境污染。尤其值得重视的是热沥青施工中的安全事故，如烧伤、烫伤、火灾等事故。每个筑路部

门，每年都有不同程度的发生，筑路工人头顶烈日脚踏滚烫的混合料，再加之热沥青的气味呛的工人喘不上气来，这种施工操作条件加重了劳动强度，也危害着工人的健康，而且阳离子乳化沥青筑路时，可以改善这些不利的施工条件，，降低劳动强度。

因此，虽然说使用阳离子乳化沥青筑路，增加了乳化工艺与乳化剂等部分费用，但由于上述四个优点，因而其总的社会效益、经济效益、环境效益优于用热沥青修筑路面。 第一部分：乳化沥青的乳化原理及条件

首先乳化沥青它是由沥青、乳化剂、和水三部分组成的，其中乳化剂在乳化沥青中所占的比例虽小，但是却起主要作用。乳化剂是表面活性剂的一种类型，它具有表面活性剂的基本特性。表面活性剂在日常生活中常见的情况有：将油和水一起注入烧杯时，经过搅拌或振荡后稍静置一会，就会出现油水分层现象，上层为油下层为水，在油水两相分界线处形成一层明显的接触膜，即使再次搅拌，一旦静置还会分成两层。如果在油、水中加入少量的表面活性剂（或乳化剂）如合成洗涤剂或肥皂，再经搅拌混合，则油就变成微小的颗粒分散与水中，成为乳状液。这种乳状液静置后很难分层，此现象称为乳化。

上述现象是因为油和水的接触面上，有相互排斥和各自尽量缩小其接触面积的两种作用。因此，只有当油浮于水面分为两层时，它们的接触面积才最小、最稳定。如果加以搅拌油便变成微小颗粒（微粒）分散于水中，这样就增大了油和水的接触面积，是不稳定的。因此，一旦停止搅拌，它们又把接触面恢复到原来的最小情况，从而分成上下两层。

但是在油水溶液中，加入表面活性剂（或乳化剂）后，由于乳化剂的分子结构由具有溶于油的亲油基和易溶于水的亲水基所组成。亲油基与亲水基这两个基团，不仅具有防止油水两相相互排斥的功能，而且还具有把油水两相连接起来不使其分离的特殊功能。因此，当油水溶液中加入乳化剂后，由于乳化剂以其两个基团的定向排列于油水两相界面之间，把油和水连接起来，从而防止了它们的相互排斥作用。因此，即使再次搅拌，增大了油和水的接触面积，油仍可以以细小的微粒稳定地分散于水中，这就是由于乳化剂具有两个基团作用的效果。

那么油水两相之所以互不相溶而分成两层，是由于两种液体间存在不同的表面张力所引起的，但油水溶液中加入乳化剂或表面活性剂后，其在亲油基与亲水基作用下，使它能够吸附于沥青和水的相互排斥的界面上，从而降低它们之间的界面张力，达到了乳化作用。 第二部分：试验仪器与方法 1、乳化沥青筛上剩余量试验

此项试验是为了检验乳液中沥青微粒的均匀程度，也就是检验沥青乳化的效果。在乳化完成后，沥青颗粒应分布均匀稳定，不应含有大量的粗颗粒及结块。如果乳化效果不好，乳液中含有大量的粗颗粒及结块就会使乳液产生结皮或沉淀，这就会影响乳液中的沥青含量；另外，在用此乳液施工时，容易造成喷洒设备的堵塞或与矿料拌和不匀影响施工质量。因此，此项检验是确定乳化剂和乳化机械性能好坏性能的重要指标。

方法：是待乳化完的乳液完全冷却或基本消沫后（通常将乳液密封保存24h），通过1.18mm筛孔筛子，求出筛上残留物占过筛乳液质量的百分比，以此来判定乳液的质量，此项检验的标准是：所测乳液的筛上剩余应小于0.1%为合格．

2、乳化沥青的粘度试验

对于不同的施工方法、施工季节和路面结构，对乳液有不同的粘度要求，乳液粘度不适当，造成路面过早破坏的教训是不少的。因此，对于乳液的粘度要求会越来越高.

我国公路部门目前普遍采用的是道路沥青标准粘度计测定沥青或渣油的粘度,规定在60度条件下,从5mm或10mm流孔中流出50ml所需要的时间来表示沥青或渣油的粘度.由于乳液的粘度低,完全采用上述方法是不适宜的,经过反复对比试验,确定以测定温度为25度,流孔直径为3mm,流出50ml所需时间为乳液粘度.

3、乳化沥青与矿料的粘附性试验