乳化剂剂量对乳化沥青性能的影响研究

摘要：在其他工艺和条件不变的情况下，选用5种乳化剂用量制备乳化沥青。通过比较乳化前后和不同乳化剂剂量乳化沥青的性能，分析了乳化剂对乳化沥青性能的影响，对工程应用有一定的参考价值。

关键词：乳化沥青 乳化剂 乳化作用 剂量

前言

乳化沥青具有提高道路质量、扩大沥青适用范围、节约能源、节省材料、延长施工季节、减少环境污染、改善施工条件等显著等特点[1]。其广泛应用于稀浆封层技术，这些技术在欧美发达国家是路面与预防性养护的主要手段[3]。不同种类的乳化剂对沥青材料的影响不同，同一乳化剂用量不同时，岁沥青材料的影响不同；沥青乳化时的各种添加剂、乳化工艺条件都会与乳化剂起协同效应，对沥青材料的性能造成一定的影响[1]。通过对乳化机理以及乳化剂对其影响的分析，如果能够通过试验获得最优化的生产工艺，既能减少原材料的浪费，又能节省生产成本，相信会给具体的工程实践带来帮助。

1.乳化机理

要顺利的进行乳化沥青的优化生产，乳化沥青的乳化机理是进行生产的基础和前提。沥青的乳化机理主要分为两个部分。

1.1乳化剂在水中溶解的过程

乳化剂溶于水之后随着这种表面活性剂的增加，水溶液的表面张力减少。当乳化剂的用量使溶液达到临界胶束浓度（CMC）时开始形成亲水基向外，憎水基向里的胶束或胶团。由于沥青的比表面积很大，如果溶液中的胶束过少则不能完全在沥青颗粒的表面裹覆形成单分子膜，所以在应用之中选用的乳化剂用量要大得多。

1.2乳化剂的作用

沥青的乳化过程实质上是一种分散过程，是沥青经过高速剪切之后形成微小的球形颗粒分散在含有乳化剂、稳定剂的水中，形成稳定的乳液。乳化的过程是影响沥青质量的重要试验环节。在剪切仪中，当沥青接触到皂液之后，乳化剂中的亲油性基团嵌入沥青分子中，亲水性基团嵌入到水分子中。这些均以微小的颗粒分散于溶液之中。根据沥青与水的掺和比例不同，可分为油包水和水包油型两种。

1.3稳定剂的作用

在乳化沥青的生产中，通过加入少量的化学添加剂，可以减少乳化剂的用量，提高乳化剂的乳化活性，改善沥青颗粒的分散度，提高乳化沥青成品的储存稳定性。根据之前的经验，加入一下种类的添加剂分别有不同的作用：

a）添加卤族无机盐类可增强沥青颗粒之间的双电子层效应，增加电势电位，阻止乳化沥青的团聚。试验采用CaCl2。

b）加入部分水溶性高分子聚合物能在乳化沥青中以线性、网状的形态存在，对乳化沥青颗粒之间起到一个阻隔的作用，同时还可以增强乳化沥青的粘附性。试验采用PVA。

2.试验设计

乳化剂选择普遍使用的WestvacoMQK-1D阳离子乳化剂，基质沥青选取SK-90；试验采用油水比55：45，稳定剂（CaCl2：PVA=1：1）各占0.1%；皂液温度55℃，盐酸调配PH=2，沥青温度130～140℃；剪切速度7700r/min，剪切时间12min。

3 试验结果分析

在其他条件都不变的情况下，变换乳化剂用量，经过相同的试验工艺后，进行一系列考察乳化沥青性质的试验，试验方法按照沥青与沥青混合料试验技术规范进行。

由以上储存稳定性的试验可以看出，随着乳化剂量的增多，乳化沥青的1d储存稳定性值越小；乳化剂含量小于1.5%时的储存稳定性不良，然而过多的乳化剂添加量会使成本提高。从图1可以看出，乳化剂的加入会显著降低基质沥青的性能指标，特别是对沥青延度的影响是最大的，对沥青软化点的影响是最小的。这就决定了基质沥清在乳化之后的低温抗裂性降低。在乳化剂的用量大于1%时，随着乳化剂的增多基质沥清的性能有小的提高，在乳化剂用量超过1%之后，乳化剂的增多反而会降低基质沥青的性能。

4结论

乳化剂过少存储稳定性不良，蒸发残留物性能差；乳化剂含量超过1.5%之后性能基本不变；因此建议乳化基质沥清在加入0.1%稳定剂时最适合的乳化剂量为1.5%。

参考文献：

[1]虎增福，乳化沥青及稀浆封层技术[M].北京；人民交通出版社，2001.

[2]交通部阳离子乳化沥青课题协作组.阳离子乳化沥青路面[M].北京：人民交通出版社，1997.

[3]交通部公路科学研究院.微表处和稀浆封层技术指南[M].北京：人民交通出版社，2006.

[4]何腾锋，乳化沥青生产工艺的优化[J].石油沥青，2004.8，（18）.

[5]王长安，吴玉良，徐凯，陈鸣才.影响乳化沥青稳定性的主要因素[J].新型建筑材料，2005，（1）.

[6]SCHICK M J. Nonionic Surfactants. In：Surfactant SciSer[M]. NewYork：Marcel Dekker INC，1987.