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乳化沥青的成分组成和种类讲解
[2018/8/6]

 

 

一、乳化沥青概念


所谓乳化沥青就是将沥青热融,经过机械的作用以细小的微滴状态分散于含有乳化剂的水溶液之中,形成水包油状的沥青乳液。使用这种沥青乳液修路时,不需加热,可以在常温下进行喷洒、贯入或拌和摊铺,铺筑各种结构路面的面层及基层,也可以用作透层油、粘层油以及用于各种稳定基层的养护。

相比于稀释沥青和热沥青,乳化沥青不需要耗费大量汽油、煤油等溶剂,也无需大量热能加热沥青和集料,具有独特的应用特点。乳化沥青以水为分散介质而形成水乳液型分散体系,使用乳化沥青施工时,不需加热,可以在常温下自由流动,并且可以根据需要制造出各种类型和浓度的乳化沥青,并且方便地进行改性,施工过程可以容易地控制沥青的用量。

乳化沥青在道路工程中的主要应用
路面工程
表面处治
其它
冷拌和乳化沥青混凝土
冷拌和再生沥青混凝土
乳化沥青贯入式路面
稀浆封层
微表处
雾封层
层铺法乳化沥青表面处治
透层油
粘层油
基层稳定
坑槽填补料
裂缝填补料

二、乳化沥青的特点及优越性

1)提高道路质量:乳化沥青的特点决定了它有普通热沥青所不易达到的效果,用作透层油、粘层油、层铺法施工、喷洒时可精确控制撒布量,有良好透入效果和粘附性,乳化沥青的沥青含量可任意调整,可达67%,拌和更加均匀,沥青膜厚很薄。另外由于乳化沥青表面带有电荷,沥青微粒能紧密吸附到矿料表面,乳化剂同时起到抗剥落剂的作用,可以增强沥与石料间的粘结。

2)扩大沥青使用范围:随着乳化沥青技术的不断发展,已有许多热沥青不可能做到的,用乳化沥青都能够实现。

3)节约能源:乳化沥青生产时只需一次加热,而且沥青温度只需120~140℃,尽管乳化剂水溶液需要加热、乳化机械消耗电能等。但据统计计算,用乳化沥青筑养路比用热沥青可节约热能在50%以上。

4)节省材料:乳化沥青中含有40%左右的水,相当于用水将沥青稀释成60%的浓度,因此施工时可以更准确控制沥青用量;此外乳化沥青可以在矿料表面形成很薄的、均匀的沥青膜,保证矿料间有足够结构沥青的同时使自由沥青降低到适宜程度,因此可以显著降低沥青用量。平均节约沥青材料15%~45%。

5)环保、安全:乳化沥青在生产过程中不需要高温长时间加热,施工过程为常温只有水分蒸发,避免了热沥青的环境污染和烫伤事故。

6)使用方便:乳化沥青可以在常温下长期存放,喷洒和拌和使均无需加热,也不需要加热矿料,在阴湿低温的情况下可以施工,大大方便了生产和施工。

 


三、乳化沥青的种类

我国《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004对乳化沥青的种类如下:

乳化沥青品种及适用范围
分类
品种及代号
适用范围
阳离子乳化沥青
PC-1
表处、贯入式路面及下封层用
PC-2
透层油及基层养生用
PC-3
粘层油用
BC-1
稀浆封层或冷拌沥青混合料用
阴离子乳化沥青
PA-1
表处、贯入式路面及下封层用
PA-2
透层油及基层养生用
PA-3
粘层油用
BA-1
稀浆封层或冷拌沥青混合料用
非离子乳化沥青
PN-2
透层油用
BN-1
与水泥稳定集料同时使用(基层路拌或再生)

四、乳化沥青的组成
乳化沥青由一些三种主要物质组成:沥青、水、乳化剂,除此之外可以含有其他添加剂,如稳定剂、特殊助剂、改性剂等。

1)沥青
沥青是乳化沥青中的最主要组成部分,一般占到乳化沥青总质量的50%~65%。当乳化沥青喷洒或拌和使用后,其中的水分蒸发最终留在路面的是沥青,乳化沥青的各项检验指标的高低沥青是一项决定性因素。

石油沥青是由碳、氢等复杂有机物组成的混合物,其化学组成及胶体结构随油源不同、加工工艺不同,沥青的路用性质、乳化的难易程度、改性的方法都会有所区别。因此生产乳化沥青首先考虑的是选择适宜的沥青品牌和标号,除了满足最终的应用要求外,还应满足乳化生产的要求。芳香份和胶质含量多的容易乳化,饱和份和沥青质含量越多越不易乳化。从胶体结构来讲,溶胶型沥青比凝胶型沥青容易乳化。

随着改性沥青的出现,改性沥青用于乳化的现象也随之出现。由于改性沥青的粘度大幅度增加、且改性剂大部分是高分子聚合物,其可乳化性大大降低,因此在生产乳化沥青时应充分试验。

2)水
水是沥青分散的介质,水的洁净度和硬度会对乳化沥青产生影响。钙、镁离子的存在对阳离子型乳化剂来说有利有弊,一方面需要消耗一定酸来中和,一方面中和产物CaCl2作为乳化沥青稳定剂存在。对阴离子型乳化剂来说有弊,可溶性的钙、镁离子与阴离子型乳化剂的阴离子反应生产不溶性物质,消耗了乳化剂。水中杂质微粒也会影响沥青的乳化,所以生产乳化沥青的水最好是洁净的硬度低的水。

3)乳化剂
乳化剂在乳化沥青中的比例很小,一般在0.2%~1.8%之间(占沥青乳液的质量),乳化剂的作用使得乳化沥青可以以稳定的乳状液的形式存在,实现了从沥青到沥青乳液的转变。除了起乳化作用外,乳化剂对乳化沥青的路用性能影响巨大。

① 乳化剂是乳化沥青破乳速度的主要影响因素
乳化剂品种的不同,决定了乳化沥青破乳速度的本质不同。例如,使用木质素胺类乳化剂的破乳速度很慢,而使用脂肪酸胺类的乳化剂破乳速度会较快。对于同一类型的乳化剂化学结构的不同也影响破乳速度。

乳化剂剂量越大,乳化沥青中游离的乳化剂就越多,破乳速度就越慢。

② 乳化剂对沥青指标的影响

在乳化沥青破乳、水分蒸发后,乳化沥青中的乳化剂、酸等留在了沥青中。乳化剂的存在使沥青的极性增强,有利于改善沥青与石料的粘结,对于沥青针入度、软化点、延度等指标则有不同增减,使用时应具体分析。

4)添加剂

在乳化沥青生产中, 如果能加人少量的化学添加剂, 既可以减少乳化剂用量, 降低生产成本,又可以提高乳化剂的活性, 改善乳化沥青的贮存稳定性。根据经验,加入以下添加剂有不同的作用

①加入卤素无机盐能增强乳化沥青颗粒之间的双电子层效应, 增加电势电位,阻止乳化沥青微粒的相互聚集。

②加入水溶性高分子聚合物能在乳化沥青中以网状、线状的形式存在, 对乳化沥青微粒起到隔离作用, 同时还能增强乳化沥青的粘附性。

③加人一些非离子表面活性剂, 能降低水的表面张力, 同时当它与乳化剂混溶于水后, 能起到复合乳化的效果, 使乳化能力大大的增强。

如果能同时选用多种化学添加剂, 并将其用量的比例调节到最佳点, 则可将乳化剂的用量降至最低点, 同时又能制备出稳定性良好的乳化沥青。


五、沥青乳化剂的类型

沥青乳化剂大致可分为合成乳化剂、天然产物乳化剂、无机粉末乳化剂等类型,而合成乳化剂是目前应用最多、性能最好的类型,因此一般所讲的沥青乳化剂都是指一类有机合成的可以乳化沥青的表面活性剂。

沥青乳化剂从化学结构上讲是一种“两亲性”分子,分子的一部分具有亲水性质,一部分具有亲油性质。亲油部分一般由碳氢原子团,特别是由长链烷基构成,差别较小。亲水部分原子团则种类繁多,结构差异大。按照亲水基在水中是否可以电离,沥青乳化剂可以分为离子型和非离子型两大类。离子类根据离子电性的不同又可以分为阴离子型、阳离子型和两性离子型。

 

 

(来源:网络)

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