淺談乳化瀝青的配伍與應用

趙啟飛

（陜西榆林公路管理局定邊公路管理段 陜西 榆林718600）

0 引言

乳化瀝青品種和用途越來越多。市場主要有普通乳化瀝青和SBR改性乳化瀝青和SBS改性乳化瀝青為主，其用途廣泛，可作透層油、粘層油；可用灑布層鋪法進行表面處治或鋪筑灌入式路面；可用拌合攤鋪法鋪筑瀝青碎石和瀝青混合土路面；可用于稀漿封層（微表處）。各種施工方法，各種工程要求，各種施工條件，各種礦料性狀對乳化瀝青的路面技術性能，貯存性能、施工性能提出了各不同的要求。就原材料而言，瀝青的成分復雜，油源和加工方法不同，又使各地各種瀝青的組成和性質有較大差別；就輔料而言，乳化瀝青和助劑又是多個品種、多種性狀，配合使用中關系錯綜復雜，效果五花八門，所以要明確、完善地提出乳化瀝青或者乳化改性瀝青配伍設計的規(guī)律是困難的。

配伍性反映乳化劑乳化效果的好壞，一種乳化劑的乳化效果不僅與劑量有關，還受乳化劑品種與瀝青品種的配伍性的影響。所以配伍性往往直接以是否能乳化進行評價和判別。

1 乳化瀝青配伍和應用

1.1 瀝青

生產(chǎn)過程中的主要材料是瀝青，它必須滿足工程用途的要求和易于乳化這兩個條件，所以瀝青品種的乳化產(chǎn)品的物理性取決于選擇和道路性能。實驗表明在瀝青的主要技術指標中乳化具有重要作用，雖然蒸發(fā)殘留物的針入度和軟化點變化不大，但是延度有所下降，倘若乳化劑和助劑的種類選擇不當或用量不當，或生產(chǎn)工藝不夠合理，則延度損失較大，甚至大幅下降。因此，在選擇瀝青時，應對照產(chǎn)品的指標要求，充分考慮原樣瀝青的技術指標。在一樣能達到產(chǎn)品指標要求的前提下，也應考慮這些因素[1]。

1.2 水

水的酸堿性直接影響了乳化的效果，不僅是瀝青的分散介質，同時也是乳化劑，改性劑、pH值調節(jié)劑和穩(wěn)定劑等材料的溶劑。因此，要使用潔凈的中性軟水。

1.3 改性劑

瀝青先改性后乳化，先乳化后改性，或同時乳化改性而制成的乳化改性瀝青。其特點是使用的改性劑必須是液體，生產(chǎn)工藝簡單，改性劑按比例摻入乳化瀝青中攪拌，或改性劑按比例摻入乳液中乳化瀝青。得到改性乳化瀝青。目前在工程實踐中主要使用的是先改性后乳化的瀝青。其使用性能和質量較穩(wěn)定，常用的是SBR乳化改性瀝青和SBS乳化改性瀝青兩種。

1.4 乳化劑

乳化瀝青生產(chǎn)的關鍵性在于材料之一的乳化劑，雖然乳化劑在總乳液中的比例極低，但是對乳化瀝青制備、保存及其混合料的性質具有決定性意義。乳化劑種類和添加量，主要是根據(jù)礦料性質決定的，但是陽離子乳化瀝青適用范圍廣泛，其中不但可以在酸性礦料中使用，同時可以在堿性礦料中使用。實際生產(chǎn)中多采用陽離子乳化劑的原因是它兩種礦料具有優(yōu)異的粘附性質。乳化瀝青的破乳速度主要根據(jù)有兩方面：工程施工方法；施工條件。快裂、中裂、或慢裂型乳化劑的選用，是根據(jù)在配伍設計時的產(chǎn)品要求決定的。乳化劑用量增加，破乳速度趨緩：添加有機或無機穩(wěn)定劑，也影響破乳速度，而且隨著用量的增加而變慢；施工條件也影響破乳速度，礦料干燥、施工時氣溫高、風速大、空氣濕度小、都會加快破乳速度。

乳化劑添加量=應加量有效成分(%)乳化劑添加量=應加量有效成分(%)

乳化劑的量與乳化效果和產(chǎn)品的儲存穩(wěn)定性直接相關。如果添加量太少，則篩子上的殘留量會增加，并且瀝青顆粒易于團聚和分離。如果添加量太大，將會增加生產(chǎn)成本，并且會增加原始瀝青的性能損失。

1.5 穩(wěn)定劑

穩(wěn)定劑的種類選擇和添加量確定無機穩(wěn)定劑和有機穩(wěn)定劑均能提高瀝青乳液的穩(wěn)定性，但是作用原理不同，除穩(wěn)定效果外，其他的作用有所分別，應分情況采用。

無機穩(wěn)定劑可以增強乳液顆粒周圍的雙層效果。乳化劑可通過在乳化劑溶液中加入無機穩(wěn)定劑而獲得均勻細膩的乳液而制得。雙電層效應增加了顆粒之間的排斥力，降低了顆粒的團聚趨勢，從而提高了乳化瀝青的穩(wěn)定性，增強了骨料的粘結能力。添加適量的無機穩(wěn)定劑可使乳化劑的用量減少20%～40%。然而，無機穩(wěn)定劑對乳化瀝青蒸發(fā)殘留物延展性的影響是顯而易見的，并且隨著無機鹽含量的增加，原始瀝青的延展性損失也隨之增加。有機穩(wěn)定劑的原理是在瀝青顆粒表面形成保護膜，提高乳化液的稠度，阻止瀝青顆粒的運動，減少顆粒碰撞和團聚的機會，從而達到穩(wěn)定的目的[2]。

分散相（瀝青）的沉降速度與兩相的密度差成正比，與瀝青顆粒半徑的平方成正比，與連續(xù)相的粘度成反比，有機穩(wěn)定劑提高了乳化劑水溶液的粘度，這就是有機穩(wěn)定劑的作用原理。有機穩(wěn)定劑提高了乳化瀝青乳液的粘度，當乳液作為透層油時，影響了滲透性；用來鋪筑貫入式路面時，影響了流動性，有利有弊，酌情取舍[3]。

陽離子乳化劑更適合與中性有機穩(wěn)定劑在水中混合，例如聚乙烯醇和甲基纖維素；陰性乳化劑可以與多種有機穩(wěn)定劑混合使用，但效果不同，因此需要進行測試。

1.6 pH調節(jié)劑

乳化劑只有在一定的pH值下才具有最大的溶解度。不同的乳化劑對pH值有不同的要求，這可能在酸度，中性和堿度范圍內。溶液中合適的乳化劑pH值可以增強活性，提高乳化效果和儲存穩(wěn)定性，減少乳化劑的用量。不同的乳化劑具有不同的pH值。測定乳化劑水溶液或乳液的PH值，應采用酸度計，而不宜采用PH試紙，尤其是測定瀝青乳液的pH值必須為酸度計，因為瀝青乳液本身具有棕茶。準確測量乳液的pH值非常困難[4]。

因此，在相容性設計中，根據(jù)瀝青的乳化機理，在對各種原輔材料的特性和功能有一般的設計認識的基礎上，應提出初步的設計方案，然后進行小規(guī)模試驗。試驗設備，或經(jīng)過小規(guī)模試驗后提出初步方案比較，然后選擇技術和經(jīng)濟效益極好的方案作為生產(chǎn)試驗。生產(chǎn)試生產(chǎn)也是必要的，因為生產(chǎn)條件與小規(guī)模測試條件不同。如果小規(guī)模測試成功，則在生產(chǎn)條件下可能不可行。最后，形成了兼容性方案的技術文件，并在施工中使用，以確保施工質量。

2 結語

乳化瀝青屬于雙重復雜的熱力學不穩(wěn)定系統(tǒng)。 乳膠的添加增加了不穩(wěn)定因素。 因此，具有良好相容性的乳化瀝青具有良好的儲存穩(wěn)定性，不容易凝膠。配伍性差，不能完全乳化，貯存穩(wěn)定性差，出現(xiàn)破乳快和分層現(xiàn)象。所以乳化瀝青在試驗階段就需要不停調整配方保證最終用于生產(chǎn)的配方配伍性良好，達到保證生產(chǎn)質量的目的。