浅析乳化沥青的形成及分裂机理

张小平

（山西路桥第一工程公司，山西 太原 030006）

1 乳化沥青的定义

乳化沥青是将沥青分散于有乳化剂的水中形成的沥青乳液，其形成是将黏稠的沥青加热到流动状态，再经高速离心，搅拌及剪切等机械作用，使沥青形成细小的微粒（2～5μm），且以此状态均匀分散在含有乳化剂和稳定剂的水中，形成水包油型的沥青乳液，其外观为茶褐色，在常温下有较好的流动性。

乳化沥青在常温下的流动性决定了其可在常温下施工，节约能源。

2 乳化沥青的组成

从定义中可以看出，乳化沥青的主要组成部分为沥青、乳化剂、稳定剂和水，以下就这几种主要组成材料进行详细叙述。

2.1 沥青

沥青是乳化沥青的主要材料，占60%左右，其性质决定了乳化沥青料的成膜及路用性质，乳化沥青选用沥青主要考虑其的针入度，根据乳化沥青在路面工程中的用途来决定。

2.2 乳化剂

乳化剂是乳化沥青的关键性材料，乳化剂其实是一种活性剂，在化学结构上，它是一种两性分子，其分子的一部分具有亲油性，而另一部分具有亲水性，正是由于乳化剂的这一特殊性，使本来互不相容的沥青与水连接起来形成特殊的材料，也就是乳化沥青。在这个分散体系中，沥青微粒被乳化剂的亲油基部分包围，形成了以沥青微粒为核心，中间以乳化剂为吸附层，外侧吸附水分子形成水膜，水膜同时又可阻碍沥青颗粒的聚集。在实际应用中主要有阴离子和阳离子两种乳化剂。乳化剂分为离子型和非离子型两大类。

2.3 稳定剂

稳定剂主要用于防止已分散的沥青乳液在储存期内彼此凝聚，同时也可保证在施工过程中有良好的稳定性，以保证在运输和洒布过程中不致过早分裂。稳定剂可分为有机稳定剂和无机稳定剂，如聚乙烯醇是有机稳定剂，可提高乳液的储存稳定性和施工稳定性，无机稳定剂常用的有氯化钙等，用来提高乳液的储存稳定性。

2.4 水

水在乳化沥青中起着润湿、溶解以及发生一定的化学反应的作用。

3 形成原理

在乳化沥青中，两种主要成分是沥青与水，这两种物质的表面张力相差很大，如果直接将沥青微粒分散在水中，则沥青在表面张力作用下会重新聚集结成团块，所以为了将沥青颗粒稳定均匀地分散悬浮于水中，必须使用乳化剂，以降低两种物质的张力差。乳化剂在乳化沥青中主要表现在以下几个方面的用途：

（1）乳化剂是一种两性物质，有亲水基和亲油基性，一定量的乳化剂按规律定向排列在沥青和水中，将沥青分子包围并且外层形成水膜，从而降低了沥青与水的表面张力差。

（2）乳化剂分子吸附在沥青微粒表面，在上面形成面膜，此膜具有一定的强度，使沥青微粒在相互碰撞中不易聚结。

（3）乳化剂溶于水后产生电离，亲油基吸附于沥青，使沥青微粒带有电荷，由于每个沥青微粒都带有相同电荷，所以沥青微粒能悬浮于水中形成稳定体系。

总之，乳化沥青的形成机理类似于我们日常生活中所使用的洗衣粉、洗衣液等，都存在电离和吸附的电荷作用，但又存在一定的不同，上面就乳化沥青的形成原理进行了简单的阐述，以下就沥青的破乳过程进行阐述。

4 破乳原理

沥青本来就是一种黏稠的黏结物质，破乳就是将沥青从乳液中分离出来使颗粒间相互聚集，在集料和路面上形成薄层覆盖。

其破乳机理其实也有两种作用，即蒸发和电荷吸附作用。

4.1 蒸发

当乳化沥青洒布在路面上时随即会产生蒸发作用，乳化沥青中的水分开始蒸发，其蒸发与温度、风及环境有关，当乳化沥青乳液中的水分蒸发到80%以后，乳液开始凝结，乳化沥青颜色由褐色逐渐变成黑色，沥青颗粒凝聚后凝结，同时碾压也可促进沥青的凝结。乳化沥青的破乳受内因和外因两方面的制约，其最根本的内因是乳化剂的化学结构，同时又与乳化剂的剂量、PH值的高低、沥青的酸值、粒料的活性、环境温度湿度等有密切的关系。

4.2 吸附

沥青乳液在蒸发过程中，沥青与矿质粒料表面吸附，吸附的作用分为分子间的吸附作用和电性吸附作用。乳化沥青中的乳化剂与骨料相遇后，产生离子吸附，使骨料表面迅速牢固的形成一层沥青薄膜，其中，水分子被立即排除，这一过程不受气候、温度风速的影响，能形成高强度的结合层。

乳化沥青的分裂需经一定的时间才能彻底完成，路面初期强度不高，所以在乳化沥青施工初期要控制车辆的行驶，以保证路面的整体性和强度的形成。

根据乳化沥青在形成和施工中的原理，笔者在实际施工中制定了一整套技术检验机制，根据原理主要检测技术要求有：①细度通过筛上剩余量检测；②电荷试验；③破乳速度检验；④黏度检验；⑤蒸发残留物的检验；⑥储存稳定性的检验；⑦与集料的黏附试验；⑧拌合试验。

5 结束语

乳化沥青作为现代施工中一项重要的材料，主要考虑其特殊的性质，其可以冷态施工，节约能源，无毒，减少环境污染，而且其在常温下具有较好的流动性，与集料也有良好地工作性、安全性和黏附性，在实际应用中越来越广甚至在某些情况下有不可替代的作用，广泛运用在道路施工和养护中。当然，乳化沥青在其特有的特点下仍然存在稳定性和施工后不能立即开放交通和在阴雨天气中不能施工的缺点，作为一种相对环保和新型的材料，相信其会不断改进，应用也将会越来越广。