淺談乳化瀝青的配伍與應(yīng)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(lái)越多。市場(chǎng)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(jìn)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(duì)乳化瀝青的路面技術(shù)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(fù)雜，油源和加工方法不同，又使各地各種瀝青的組成和性質(zhì)有較大差別；就輔料而言，乳化瀝青和助劑又是多個(gè)品種、多種性狀，配合使用中關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，效果五花八門(mén)，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(shè)計(jì)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(guān)，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(jìn)行評(píng)價(jià)和判別。

1 乳化瀝青配伍和應(yīng)用

1.1 瀝青

生產(chǎn)過(guò)程中的主要材料是瀝青，它必須滿(mǎn)足工程用途的要求和易于乳化這兩個(gè)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(shí)驗(yàn)表明在瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)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(diǎn)變化不大，但是延度有所下降，倘若乳化劑和助劑的種類(lèi)選擇不當(dāng)或用量不當(dāng)，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(shí)，應(yīng)對(duì)照產(chǎn)品的指標(biāo)要求，充分考慮原樣瀝青的技術(shù)指標(biāo)。在一樣能達(dá)到產(chǎn)品指標(biāo)要求的前提下，也應(yīng)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(zhì)，同時(shí)也是乳化劑，改性劑、pH值調(diào)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(shí)乳化改性而制成的乳化改性瀝青。其特點(diǎn)是使用的改性劑必須是液體，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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(shí)踐中主要使用的是先改性后乳化的瀝青。其使用性能和質(zhì)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(guān)鍵性在于材料之一的乳化劑，雖然乳化劑在總?cè)橐褐械谋壤龢O低，但是對(duì)乳化瀝青制備、保存及其混合料的性質(zhì)具有決定性意義。乳化劑種類(lèi)和添加量，主要是根據(jù)礦料性質(zhì)決定的，但是陽(yáng)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(shí)可以在堿性礦料中使用。實(shí)際生產(chǎn)中多采用陽(yáng)離子乳化劑的原因是它兩種礦料具有優(yōu)異的粘附性質(zhì)。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?？炝选⒅辛?、或慢裂型乳化劑的選用，是根據(jù)在配伍設(shè)計(jì)時(shí)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(jī)或無(wú)機(jī)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(shí)氣溫高、風(fēng)速大、空氣濕度小、都會(huì)加快破乳速度。

乳化劑添加量=應(yīng)加量有效成分(%)乳化劑添加量=應(yīng)加量有效成分(%)

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

1.5 穩(wěn)定劑

穩(wěn)定劑的種類(lèi)選擇和添加量確定無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑和有機(jī)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(yīng)分情況采用。

無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑可以增強(qiáng)乳液顆粒周?chē)碾p層效果。乳化劑可通過(guò)在乳化劑溶液中加入無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑而獲得均勻細(xì)膩的乳液而制得。雙電層效應(yīng)增加了顆粒之間的排斥力，降低了顆粒的團(tuán)聚趨勢(shì)，從而提高了乳化瀝青的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了骨料的粘結(jié)能力。添加適量的無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑可使乳化劑的用量減少20%～40%。然而，無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑對(duì)乳化瀝青蒸發(fā)殘留物延展性的影響是顯而易見(jiàn)的，并且隨著無(wú)機(jī)鹽含量的增加，原始瀝青的延展性損失也隨之增加。有機(jī)穩(wěn)定劑的原理是在瀝青顆粒表面形成保護(hù)膜，提高乳化液的稠度，阻止瀝青顆粒的運(yùn)動(dòng)，減少顆粒碰撞和團(tuán)聚的機(jī)會(huì)，從而達(dá)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(jī)穩(wěn)定劑提高了乳化劑水溶液的粘度，這就是有機(jī)穩(wěn)定劑的作用原理。有機(jī)穩(wěn)定劑提高了乳化瀝青乳液的粘度，當(dāng)乳液作為透層油時(shí)，影響了滲透性；用來(lái)鋪筑貫入式路面時(shí)，影響了流動(dòng)性，有利有弊，酌情取舍[3]。

陽(yáng)離子乳化劑更適合與中性有機(jī)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(jī)穩(wěn)定劑混合使用，但效果不同，因此需要進(jìn)行測(cè)試。

1.6 pH調(diào)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(duì)pH值有不同的要求，這可能在酸度，中性和堿度范圍內(nèi)。溶液中合適的乳化劑pH值可以增強(qiáng)活性，提高乳化效果和儲(chǔ)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(cè)定乳化劑水溶液或乳液的PH值，應(yīng)采用酸度計(jì)，而不宜采用PH試紙，尤其是測(cè)定瀝青乳液的pH值必須為酸度計(jì)，因?yàn)闉r青乳液本身具有棕茶。準(zhǔn)確測(cè)量乳液的pH值非常困難[4]。

因此，在相容性設(shè)計(jì)中，根據(jù)瀝青的乳化機(jī)理，在對(duì)各種原輔材料的特性和功能有一般的設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)提出初步的設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行小規(guī)模試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)備，或經(jīng)過(guò)小規(guī)模試驗(yàn)后提出初步方案比較，然后選擇技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益極好的方案作為生產(chǎn)試驗(yàn)。生產(chǎn)試生產(chǎn)也是必要的，因?yàn)樯a(chǎn)條件與小規(guī)模測(cè)試條件不同。如果小規(guī)模測(cè)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(shù)文件，并在施工中使用，以確保施工質(zhì)量。

2 結(jié)語(yǔ)

乳化瀝青屬于雙重復(fù)雜的熱力學(xué)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(chǔ)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(yàn)階段就需要不停調(diào)整配方保證最終用于生產(chǎn)的配方配伍性良好，達(dá)到保證生產(chǎn)質(zhì)量的目的。