淺析乳化瀝青的形成及分裂機(jī)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(dòng)狀態(tài)，再經(jīng)高速離心，攪拌及剪切等機(jī)械作用，使瀝青形成細(xì)小的微粒（2～5μm），且以此狀態(tài)均勻分散在含有乳化劑和穩(wěn)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(dòng)性。

乳化瀝青在常溫下的流動(dòng)性決定了其可在常溫下施工，節(jié)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(wěn)定劑和水，以下就這幾種主要組成材料進(jìn)行詳細(xì)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(zhì)決定了乳化瀝青料的成膜及路用性質(zhì)，乳化瀝青選用瀝青主要考慮其的針入度，根據(jù)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(guān)鍵性材料，乳化劑其實(shí)是一種活性劑，在化學(xué)結(jié)構(gòu)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(gè)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(cè)吸附水分子形成水膜，水膜同時(shí)又可阻礙瀝青顆粒的聚集。在實(shí)際應(yīng)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(wěn)定劑

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

2.4 水

水在乳化瀝青中起著潤(rùn)濕、溶解以及發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)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(zhì)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(huì)重新聚集結(jié)成團(tuán)塊，所以為了將瀝青顆粒穩(wěn)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(zhì)的張力差。乳化劑在乳化瀝青中主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的用途：

（1）乳化劑是一種兩性物質(zhì)，有親水基和親油基性，一定量的乳化劑按規(guī)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(qiáng)度，使瀝青微粒在相互碰撞中不易聚結(jié)。

（3）乳化劑溶于水后產(chǎn)生電離，親油基吸附于瀝青，使瀝青微粒帶有電荷，由于每個(gè)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(wěn)定體系。

總之，乳化瀝青的形成機(jī)理類似于我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫南匆路?、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(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，以下就瀝青的破乳過程進(jìn)行闡述。

4 破乳原理

瀝青本來就是一種黏稠的黏結(jié)物質(zhì)，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(jī)理其實(shí)也有兩種作用，即蒸發(fā)和電荷吸附作用。

4.1 蒸發(fā)

當(dāng)乳化瀝青灑布在路面上時(shí)隨即會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)作用，乳化瀝青中的水分開始蒸發(fā)，其蒸發(fā)與溫度、風(fēng)及環(huán)境有關(guān)，當(dāng)乳化瀝青乳液中的水分蒸發(fā)到80%以后，乳液開始凝結(jié)，乳化瀝青顏色由褐色逐漸變成黑色，瀝青顆粒凝聚后凝結(jié)，同時(shí)碾壓也可促進(jìn)瀝青的凝結(jié)。乳化瀝青的破乳受內(nèi)因和外因兩方面的制約，其最根本的內(nèi)因是乳化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)，同時(shí)又與乳化劑的劑量、PH值的高低、瀝青的酸值、粒料的活性、環(huán)境溫度濕度等有密切的關(guān)系。

4.2 吸附

瀝青乳液在蒸發(fā)過程中，瀝青與礦質(zhì)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(chǎn)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(fēng)速的影響，能形成高強(qiáng)度的結(jié)合層。

乳化瀝青的分裂需經(jīng)一定的時(shí)間才能徹底完成，路面初期強(qiáng)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(qiáng)度的形成。

根據(jù)乳化瀝青在形成和施工中的原理，筆者在實(shí)際施工中制定了一整套技術(shù)檢驗(yàn)機(jī)制，根據(jù)原理主要檢測(cè)技術(shù)要求有：①細(xì)度通過篩上剩余量檢測(cè)；②電荷試驗(yàn)；③破乳速度檢驗(yàn)；④黏度檢驗(yàn)；⑤蒸發(fā)殘留物的檢驗(yàn)；⑥儲(chǔ)存穩(wěn)定性的檢驗(yàn)；⑦與集料的黏附試驗(yàn)；⑧拌合試驗(yàn)。

5 結(jié)束語

乳化瀝青作為現(xiàn)代施工中一項(xiàng)重要的材料，主要考慮其特殊的性質(zhì)，其可以冷態(tài)施工，節(jié)約能源，無毒，減少環(huán)境污染，而且其在常溫下具有較好的流動(dòng)性，與集料也有良好地工作性、安全性和黏附性，在實(shí)際應(yīng)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(yùn)用在道路施工和養(yǎng)護(hù)中。當(dāng)然，乳化瀝青在其特有的特點(diǎn)下仍然存在穩(wěn)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(diǎn)，作為一種相對(duì)環(huán)保和新型的材料，相信其會(huì)不斷改進(jìn)，應(yīng)用也將會(huì)越來越廣。