一、乳化瀝青概念

所謂乳化瀝青就是將瀝青熱融，經(jīng)過機(jī)械的作用以細(xì)小的微滴狀態(tài)分散于含有乳化劑的水溶液之中，形成水包油狀的瀝青乳液。使用這種瀝青乳液修路時，不需加熱，可以在常溫下進(jìn)行噴灑、貫入或拌和攤鋪，鋪筑各種結(jié)構(gòu)路面的面層及基層，也可以用作透層油、粘層油以及用于各種穩(wěn)定基層的養(yǎng)護(hù)。 相比于稀釋瀝青和熱瀝青，乳化瀝青不需要耗費大量汽油、煤油等溶劑，也無需大量熱能加熱瀝青和集料，具有獨特的應(yīng)用特點。乳化瀝青以水為分散介質(zhì)而形成水乳液型分散體系，使用乳化瀝青施工時，不需加熱，可以在常溫下自由流動，并且可以根據(jù)需要制造出各種類型和濃度的乳化瀝青，并且方便地進(jìn)行改性，施工過程可以容易地控制瀝青的用量。

乳化瀝青在道路工程中的主要應(yīng)用

路面工程	表面處治	其它
冷拌和乳化瀝青混凝土 冷拌和再生瀝青混凝土 乳化瀝青貫入式路面	稀漿封層 微表處 霧封層 層鋪法乳化瀝青表面處治	透層油 粘層油 基層穩(wěn)定 坑槽填補(bǔ)料 裂縫填補(bǔ)料

二、乳化瀝青的特點及優(yōu)越性


（1）提高道路質(zhì)量：乳化瀝青的特點決定了它有普通熱瀝青所不易達(dá)到的效果，用作透層油、粘層油、層鋪法施工、噴灑時可精確控制撒布量，有良好透入效果和粘附性，乳化瀝青的瀝青含量可任意調(diào)整，可達(dá)67%，拌和更加均勻，瀝青膜厚很薄。另外由于乳化瀝青表面帶有電荷，瀝青微粒能緊密吸附到礦料表面，乳化劑同時起到抗剝落劑的作用，可以增強(qiáng)瀝與石料間的粘結(jié)。


（2）擴(kuò)大瀝青使用范圍：隨著乳化瀝青技術(shù)的不斷發(fā)展，已有許多熱瀝青不可能做到的，用乳化瀝青都能夠?qū)崿F(xiàn)。


（3）節(jié)約能源：乳化瀝青生產(chǎn)時只需一次加熱，而且瀝青溫度只需120~140℃，盡管乳化劑水溶液需要加熱、乳化機(jī)械消耗電能等。但據(jù)統(tǒng)計計算，用乳化瀝青筑養(yǎng)路比用熱瀝青可節(jié)約熱能在50%以上。


（4）節(jié)省材料：乳化瀝青中含有40%左右的水，相當(dāng)于用水將瀝青稀釋成60%的濃度，因此施工時可以更準(zhǔn)確控制瀝青用量；此外乳化瀝青可以在礦料表面形成很薄的、均勻的瀝青膜，保證礦料間有足夠結(jié)構(gòu)瀝青的同時使自由瀝青降低到適宜程度，因此可以顯著降低瀝青用量。平均節(jié)約瀝青材料15%~45%。


（5）環(huán)保、安全：乳化瀝青在生產(chǎn)過程中不需要高溫長時間加熱，施工過程為常溫只有水分蒸發(fā)，避免了熱瀝青的環(huán)境污染和燙傷事故。


（6）使用方便：乳化瀝青可以在常溫下長期存放，噴灑和拌和使均無需加熱，也不需要加熱礦料，在陰濕低溫的情況下可以施工，大大方便了生產(chǎn)和施工。


三、乳化瀝青的種類


我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004對乳化瀝青的種類如下：

乳化瀝青品種及適用范圍

分類	品種及代號	適用范圍
陽離子乳化瀝青	PC-1	表處、貫入式路面及下封層用
	PC-2	透層油及基層養(yǎng)生用
	PC-3	粘層油用
	BC-1	稀漿封層或冷拌瀝青混合料用
陰離子乳化瀝青	PA-1	表處、貫入式路面及下封層用
	PA-2	透層油及基層養(yǎng)生用
	PA-3	粘層油用
	BA-1	稀漿封層或冷拌瀝青混合料用
非離子乳化瀝青	PN-2	透層油用
	BN-1	與水泥穩(wěn)定集料同時使用(基層路拌或再生)

四、乳化瀝青的組成

乳化瀝青由一些三種主要物質(zhì)組成：瀝青、水、乳化劑，除此之外可以含有其他添加劑，如穩(wěn)定劑、特殊助劑、改性劑等。

（1）瀝青

瀝青是乳化瀝青中的最主要組成部分，一般占到乳化瀝青總質(zhì)量的50%~65%。當(dāng)乳化瀝青噴灑或拌和使用后，其中的水分蒸發(fā)最終留在路面的是瀝青，乳化瀝青的各項檢驗指標(biāo)的高低瀝青是一項決定性因素。

石油瀝青是由碳、氫等復(fù)雜有機(jī)物組成的混合物，其化學(xué)組成及膠體結(jié)構(gòu)隨油源不同、加工工藝不同，瀝青的路用性質(zhì)、乳化的難易程度、改性的方法都會有所區(qū)別。因此生產(chǎn)乳化瀝青首先考慮的是選擇適宜的瀝青品牌和標(biāo)號，除了滿足最終的應(yīng)用要求外，還應(yīng)滿足乳化生產(chǎn)的要求。芳香份和膠質(zhì)含量多的容易乳化，飽和份和瀝青質(zhì)含量越多越不易乳化。從膠體結(jié)構(gòu)來講，溶膠型瀝青比凝膠型瀝青容易乳化。

隨著改性瀝青的出現(xiàn)，改性瀝青用于乳化的現(xiàn)象也隨之出現(xiàn)。由于改性瀝青的粘度大幅度增加、且改性劑大部分是高分子聚合物，其可乳化性大大降低，因此在生產(chǎn)乳化瀝青時應(yīng)充分試驗。

（2）水

水是瀝青分散的介質(zhì)，水的潔凈度和硬度會對乳化瀝青產(chǎn)生影響。鈣、鎂離子的存在對陽離子型乳化劑來說有利有弊，一方面需要消耗一定酸來中和，一方面中和產(chǎn)物CaCl2作為乳化瀝青穩(wěn)定劑存在。對陰離子型乳化劑來說有弊，可溶性的鈣、鎂離子與陰離子型乳化劑的陰離子反應(yīng)生產(chǎn)不溶性物質(zhì)，消耗了乳化劑。水中雜質(zhì)微粒也會影響瀝青的乳化，所以生產(chǎn)乳化瀝青的水最好是潔凈的硬度低的水。

（3）乳化劑

乳化劑在乳化瀝青中的比例很小，一般在0.2%~1.8%之間（占瀝青乳液的質(zhì)量），乳化劑的作用使得乳化瀝青可以以穩(wěn)定的乳狀液的形式存在，實現(xiàn)了從瀝青到瀝青乳液的轉(zhuǎn)變。除了起乳化作用外，乳化劑對乳化瀝青的路用性能影響巨大。

① 乳化劑是乳化瀝青破乳速度的主要影響因素

乳化劑品種的不同，決定了乳化瀝青破乳速度的本質(zhì)不同。例如，使用木質(zhì)素胺類乳化劑的破乳速度很慢，而使用脂肪酸胺類的乳化劑破乳速度會較快。對于同一類型的乳化劑化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同也影響破乳速度。

乳化劑劑量越大，乳化瀝青中游離的乳化劑就越多，破乳速度就越慢。

② 乳化劑對瀝青指標(biāo)的影響

在乳化瀝青破乳、水分蒸發(fā)后，乳化瀝青中的乳化劑、酸等留在了瀝青中。乳化劑的存在使瀝青的極性增強(qiáng)，有利于改善瀝青與石料的粘結(jié)，對于瀝青針入度、軟化點、延度等指標(biāo)則有不同增減，使用時應(yīng)具體分析。


（4）添加劑

在乳化瀝青生產(chǎn)中, 如果能加人少量的化學(xué)添加劑, 既可以減少乳化劑用量, 降低生產(chǎn)成本,又可以提高乳化劑的活性, 改善乳化瀝青的貯存穩(wěn)定性。根據(jù)經(jīng)驗,加入以下添加劑有不同的作用

①加入鹵素?zé)o機(jī)鹽能增強(qiáng)乳化瀝青顆粒之間的雙電子層效應(yīng), 增加電勢電位,阻止乳化瀝青微粒的相互聚集。

②加入水溶性高分子聚合物能在乳化瀝青中以網(wǎng)狀、線狀的形式存在, 對乳化瀝青微粒起到隔離作用, 同時還能增強(qiáng)乳化瀝青的粘附性。

③加人一些非離子表面活性劑, 能降低水的表面張力, 同時當(dāng)它與乳化劑混溶于水后, 能起到復(fù)合乳化的效果, 使乳化能力大大的增強(qiáng)。

如果能同時選用多種化學(xué)添加劑, 并將其用量的比例調(diào)節(jié)到最佳點, 則可將乳化劑的用量降至最低點, 同時又能制備出穩(wěn)定性良好的乳化瀝青。


五、瀝青乳化劑的類型

瀝青乳化劑大致可分為合成乳化劑、天然產(chǎn)物乳化劑、無機(jī)粉末乳化劑等類型，而合成乳化劑是目前應(yīng)用最多、性能最好的類型，因此一般所講的瀝青乳化劑都是指一類有機(jī)合成的可以乳化瀝青的表面活性劑。

瀝青乳化劑從化學(xué)結(jié)構(gòu)上講是一種“兩親性”分子，分子的一部分具有親水性質(zhì)，一部分具有親油性質(zhì)。親油部分一般由碳?xì)湓訄F(tuán)，特別是由長鏈烷基構(gòu)成，差別較小。親水部分原子團(tuán)則種類繁多，結(jié)構(gòu)差異大。按照親水基在水中是否可以電離，瀝青乳化劑可以分為離子型和非離子型兩大類。離子類根據(jù)離子電性的不同又可以分為陰離子型、陽離子型和兩性離子型。