標題乳化瀝青在公路行業的應用

1 乳化瀝青的概念及應用

2 乳化瀝青的制備方法

3 乳化瀝青的性能及其主要影響因素

4 瀝青組成結構及對瀝青乳化性能的影響 

5 乳化劑類型及其對瀝青乳化性能的影響

6 乳化瀝青的破乳及其影響因素

7 乳化瀝青的新用途

1 乳化瀝青的概念及應用

1.1 乳化瀝青的概念

（1）什么是乳化瀝青？（emulsified asphalt、asphalt emulsion ） 

乳化瀝青是將熱熔的石油瀝青，經過機械作用，以細小的微粒分散到含有乳化劑、穩定劑的水溶液中形成的水包油乳狀液。

（2）為什么要將瀝青乳化？

石油瀝青在常溫下是種半固體粘稠狀物質，必須先將其轉變為液態方可在工程中應用。

瀝青轉化為液體的主要方法：

加熱融化

溶劑稀釋

加水乳化

考慮的因素：施工性能、成本、環保、瀝青性能

（3）乳化瀝青的優勢

乳化瀝青在發達國家得到廣泛應用。原因：

● 環保，節省能源、節省資源 

● 在公路修建、養護技術中，很多都適合使用甚至只能使用乳化瀝青作為結合料 

● 乳化瀝青技術的發展，使乳化瀝青質量不斷提高

● 乳化瀝青應用新技術也在不斷涌現 

1.2 乳化瀝青的應用域

● 道路 

● 高速鐵路 

● 金屬材料防腐

● 建筑屋面及洞庫防水

● 油田

● 農林、沙漠治理

● 新型建材

2 乳化瀝青的制備方法
 

2.1 瀝青乳化的基本原理

2.2 瀝青乳化的基本條件：

加熱：熔化瀝青（熱能）

膠體磨：進行研磨（機械能）

乳化劑：降低界面張力（化學能）

2.3 膠體磨及基本結構：（colloid mill ）

膠體磨的作用：進行研磨（機械能）

熱熔的瀝青和乳化劑水溶液在通過膠體磨定盤與高速轉動的轉盤之間的間隙時被剪切，實現瀝青在水相中的分散。

膠體磨的基本結構：定盤、轉盤

膠體磨以3000轉/分的速度高速旋轉，研磨區內流體的方向和瞬間速度不斷改變，導致流體在受高速剪切的同時被高速研磨。

2.4乳化劑

乳化劑的作用：

● 降低界面張力

● 改善界面膜性質      

● 使瀝青微粒帶電

3 乳化瀝青的性能及其主要影響因素
 

乳化瀝青體系的特點：

● 熱力學不穩定體系（乳狀液）

● 不能從根本上改變瀝青性能（物理分散）

● 乳化瀝青的穩定與破壞（破乳） 

   瀝青乳化過程關注的核心

3.1 乳化瀝青的性能指標

乳化瀝青性能指標體系與用途密切相關

道路乳化瀝青指標體系相對比較成熟

（1）道路乳化瀝青品種及適用范圍

（3）乳化瀝青技術指標體系 

生產性能指標、施工性能指標、應用性能指標       

乳化瀝青有其特殊性，是針對工程設計的產品，沒有固定的配方，滿足材料技術指標要求并不能說明可以滿足工程應用要求。

技術指標分類：交通部部頒標準中的乳化瀝青技術指標，可以歸納為三類：

● 生產性能指標：篩上剩余量，貯存穩定性

● 施工性能指標：粘度、離子電荷，破乳速度

● 路用性能指標：蒸發殘留物性質，粘附性，拌和試驗
 

3.2 影響乳化瀝青技術指標的主要因素

● 貯存穩定性：乳化劑、穩定劑、瀝青組成、水相粘度、粒度分布、兩相密度差

● 粘度：水相粘度、穩定劑、粒度分布

● 粒子電荷：乳化劑類型

● 破乳速度：乳化劑（穩定劑）類型、乳化劑結構、條件

●蒸發殘留物性質：基質瀝青性質、乳化劑（穩定劑）

● 粘附性：乳化劑類型、粒度分布、配伍性、瀝青組成

●拌合性能：乳化劑（穩定劑）、粒度分布、配伍性

3.3 影響乳化瀝青穩定性的主要因素

乳化瀝青屬熱力學不穩定體系。制備及應用中穩定與破乳是矛盾的，不同應用體系對穩定性要求不。

主要影響因素包括：

● 瀝青（改性瀝青）的性質：組成、結構

● 乳化劑、穩定劑、助劑

● 水質：無機鹽類

● 乳化設備：攪拌、剪切、研磨——粒度及分布

4 瀝青組成結構及對瀝青乳化性能的影響 

石油瀝青：

原料：減壓渣油

特點：黑色固態或半固態粘稠物質

主要用途：道路建設、建筑工程、水利工程、油田、管道防腐、電器絕緣、油漆、農林等

4.1 石油瀝青的組成結構及特性

石油瀝青的分離方法：

按性和官能團分離：氧化鋁、硅膠、離子交換樹脂（IEC）

按分子量分離：體積排出色譜、高壓液相色譜（HPLC）

兩維分離：以上兩種分離方法的結合

石油瀝青性四組分與官能團四組分：

性四組分（SARA）：正庚烷、氧化鋁             

 飽和分、芳香分、膠質、瀝青質

官能團四組分：用離子交換樹脂（IEC）

  酸性分、堿性分、兩性分、中性分

各組分分子量范圍：膠質為1000～3000、瀝青質為3000～10000

4.1 石油瀝青的組成結構及特性
 

石油瀝青是種膠體分散體系，其分散相是以瀝青質為核心吸附部分膠質而形成的膠束，連續相是由飽和分和芳香分組成的油相 

瀝青的理化性質和使用性能在很大程度上取決于其膠體體系的性質，而能否形成穩定的膠體體系又與其化學組成密切相關

從制備乳化瀝青角度看：

瀝青中的活性組分，主要是性四組分中的瀝青質、官能團組分中的酸性分和兩性分。油相高芳香度條件下有利于瀝青乳狀液的穩定。