淺析乳化瀝青的形成及分裂機理

張小平

（山西路橋第一工程公司，山西 太原 030006）

1 乳化瀝青的定義

乳化瀝青是將瀝青分散于有乳化劑的水中形成的瀝青乳液，其形成是將黏稠的瀝青加熱到流動狀態，再經高速離心，攪拌及剪切等機械作用，使瀝青形成細小的微粒（2～5μm），且以此狀態均勻分散在含有乳化劑和穩定劑的水中，形成水包油型的瀝青乳液，其外觀為茶褐色，在常溫下有較好的流動性。

乳化瀝青在常溫下的流動性決定了其可在常溫下施工，節約能源。

2 乳化瀝青的組成

從定義中可以看出，乳化瀝青的主要組成部分為瀝青、乳化劑、穩定劑和水，以下就這幾種主要組成材料進行詳細敘述。

2.1 瀝青

瀝青是乳化瀝青的主要材料，占60%左右，其性質決定了乳化瀝青料的成膜及路用性質，乳化瀝青選用瀝青主要考慮其的針入度，根據乳化瀝青在路面工程中的用途來決定。

2.2 乳化劑

乳化劑是乳化瀝青的關鍵性材料，乳化劑其實是一種活性劑，在化學結構上，它是一種兩性分子，其分子的一部分具有親油性，而另一部分具有親水性，正是由于乳化劑的這一特殊性，使本來互不相容的瀝青與水連接起來形成特殊的材料，也就是乳化瀝青。在這個分散體系中，瀝青微粒被乳化劑的親油基部分包圍，形成了以瀝青微粒為核心，中間以乳化劑為吸附層，外側吸附水分子形成水膜，水膜同時又可阻礙瀝青顆粒的聚集。在實際應用中主要有陰離子和陽離子兩種乳化劑。乳化劑分為離子型和非離子型兩大類。

2.3 穩定劑

穩定劑主要用于防止已分散的瀝青乳液在儲存期內彼此凝聚，同時也可保證在施工過程中有良好的穩定性，以保證在運輸和灑布過程中不致過早分裂。穩定劑可分為有機穩定劑和無機穩定劑，如聚乙烯醇是有機穩定劑，可提高乳液的儲存穩定性和施工穩定性，無機穩定劑常用的有氯化鈣等，用來提高乳液的儲存穩定性。

2.4 水

水在乳化瀝青中起著潤濕、溶解以及發生一定的化學反應的作用。

3 形成原理

在乳化瀝青中，兩種主要成分是瀝青與水，這兩種物質的表面張力相差很大，如果直接將瀝青微粒分散在水中，則瀝青在表面張力作用下會重新聚集結成團塊，所以為了將瀝青顆粒穩定均勻地分散懸浮于水中，必須使用乳化劑，以降低兩種物質的張力差。乳化劑在乳化瀝青中主要表現在以下幾個方面的用途：

（1）乳化劑是一種兩性物質，有親水基和親油基性，一定量的乳化劑按規律定向排列在瀝青和水中，將瀝青分子包圍并且外層形成水膜，從而降低了瀝青與水的表面張力差。

（2）乳化劑分子吸附在瀝青微粒表面，在上面形成面膜，此膜具有一定的強度，使瀝青微粒在相互碰撞中不易聚結。

（3）乳化劑溶于水后產生電離，親油基吸附于瀝青，使瀝青微粒帶有電荷，由于每個瀝青微粒都帶有相同電荷，所以瀝青微粒能懸浮于水中形成穩定體系。

總之，乳化瀝青的形成機理類似于我們日常生活中所使用的洗衣粉、洗衣液等，都存在電離和吸附的電荷作用，但又存在一定的不同，上面就乳化瀝青的形成原理進行了簡單的闡述，以下就瀝青的破乳過程進行闡述。

4 破乳原理

瀝青本來就是一種黏稠的黏結物質，破乳就是將瀝青從乳液中分離出來使顆粒間相互聚集，在集料和路面上形成薄層覆蓋。

其破乳機理其實也有兩種作用，即蒸發和電荷吸附作用。

4.1 蒸發

當乳化瀝青灑布在路面上時隨即會產生蒸發作用，乳化瀝青中的水分開始蒸發，其蒸發與溫度、風及環境有關，當乳化瀝青乳液中的水分蒸發到80%以后，乳液開始凝結，乳化瀝青顏色由褐色逐漸變成黑色，瀝青顆粒凝聚后凝結，同時碾壓也可促進瀝青的凝結。乳化瀝青的破乳受內因和外因兩方面的制約，其最根本的內因是乳化劑的化學結構，同時又與乳化劑的劑量、PH值的高低、瀝青的酸值、粒料的活性、環境溫度濕度等有密切的關系。

4.2 吸附

瀝青乳液在蒸發過程中，瀝青與礦質粒料表面吸附，吸附的作用分為分子間的吸附作用和電性吸附作用。乳化瀝青中的乳化劑與骨料相遇后，產生離子吸附，使骨料表面迅速牢固的形成一層瀝青薄膜，其中，水分子被立即排除，這一過程不受氣候、溫度風速的影響，能形成高強度的結合層。

乳化瀝青的分裂需經一定的時間才能徹底完成，路面初期強度不高，所以在乳化瀝青施工初期要控制車輛的行駛，以保證路面的整體性和強度的形成。

根據乳化瀝青在形成和施工中的原理，筆者在實際施工中制定了一整套技術檢驗機制，根據原理主要檢測技術要求有：①細度通過篩上剩余量檢測；②電荷試驗；③破乳速度檢驗；④黏度檢驗；⑤蒸發殘留物的檢驗；⑥儲存穩定性的檢驗；⑦與集料的黏附試驗；⑧拌合試驗。

5 結束語

乳化瀝青作為現代施工中一項重要的材料，主要考慮其特殊的性質，其可以冷態施工，節約能源，無毒，減少環境污染，而且其在常溫下具有較好的流動性，與集料也有良好地工作性、安全性和黏附性，在實際應用中越來越廣甚至在某些情況下有不可替代的作用，廣泛運用在道路施工和養護中。當然，乳化瀝青在其特有的特點下仍然存在穩定性和施工后不能立即開放交通和在陰雨天氣中不能施工的缺點，作為一種相對環保和新型的材料，相信其會不斷改進，應用也將會越來越廣。