实验室制备乳化沥青技术方案

一、实验的目的及意义
通过将沥青热融,经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。在提高道路质量、扩大沥青使用范围、节约能源、节省材料、环保安全等方面有其独特的优越性。
二、实验理论原理及技术要求
a) 沥青乳化的基本原理
将沥青分散到水相中,必然需要做功,所做的功(W)等于沥青表面积的增大值(△A)乘以表面张力γ,即:
         W=△A•γ
从上式可以看出,降低界面张力,可以使机械功明显减小。在实际生产过程中,乳化前将沥青加热融化;乳化时加入乳化剂(降低表面张力);使用胶体磨研磨(机械能);三者结合起来才能使沥青乳化。乳化剂、乳化设备、乳化工艺是乳化沥青生产的三要素,此外基质沥青、水、添加剂等也对沥青的乳化和性能产生影响。
b) 乳化剂的作用
在乳化沥青中,水是分散介质,沥青是分散相。单纯的将水和沥青混合是做不到的,为了使乳状液稳定,必须加入物质使两相不聚集,降低两相间的界面张力,这种物质就是乳化剂。乳化剂所起的作用有:
i. 降低水和沥青之间的界面张力差。使体系总表面能降低,热力学稳定性提高。
ii. 使沥青微粒界面产生界面膜,界面膜的强度和紧密程度是乳化沥青存在的重要因素。
iii.  使沥青微粒表面形成带电离子基团,电荷间的静电斥力阻碍了沥青微粒的聚集。
     乳化剂是生产乳化沥青的关键,直接关系着沥青能否乳化,和乳化沥青的稳定性、破乳速度等使用性能。生产时应根据原材料、用途、成本等因素综合考虑使用什么乳化剂,并做好生产小试来确定是否使用该乳化剂。
c)沥青乳化剂的类型、应用
 

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**多、性能**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。
1、 阴离子乳化剂
阴离子乳化剂是在溶于水中时能电离成为离子或者离子胶束,亲水基团带有负电荷的乳化剂。
人们**早就是使用阴离子乳化剂制作乳化沥青的。由于原料易得,来源广泛,阴离子乳化剂在相当长的一段时间内作为**主要的乳化剂类型,在世界范围内得到了广泛应用。
阴离子乳化剂**主要的亲水基团有羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐等三种类型。
常用的阴离子乳化剂类型包括:
(1) **脂肪酸盐类
**脂肪酸盐类的化学式为R—COOM,R为C14~C18的烃基,M为Na、K元素。**脂肪酸盐类是**古老而又大量应用的表面活性剂类型,该类乳化剂的缺点是R—COO-羧酸根离子会与硬水中的钙、镁离子发生反应生成沉淀物,降低了乳化剂的作用。
(2) 磺酸盐类
磺酸盐的化学式为R—SO3Na,碳链中的碳数在8~20之间。以造纸黑夜为原料,从中提取木质素,经磺化处理得到的木质素磺酸盐可以用于沥青的乳化。
(3) 硫酸酯盐类
硫酸酯盐的化学通式为R—OSO3M,M为Na、K元素,烃基中的碳数为8~18。这类乳化剂在硬水中稳定,在水溶液中呈中性或微碱性。
阴离子乳化剂是乳化沥青出现后在**初的40年内广泛应用的乳化剂。随着20世纪50年代阳离子乳化剂的出现,阴离子乳化沥青逐渐被阳离子乳化沥青取代,目前在世界范围内的用量已经很小。这是因为,阴离子乳化剂虽然价格便宜,但其使用性能往往不及阳离子乳化剂:阴离子乳化沥青中微粒表面带负电荷,潮湿状态下大多数石料表面同样为负电荷,由于同性电荷的静电斥力,两者接触后沥青微粒不能尽快、牢固的粘附到石料表面,影响乳化沥青的路用性能。
阳离子乳化沥青的微粒带正电荷,湿矿料表面带负电荷,两者在有水膜的情况下仍可以吸附结合,阳离子乳化剂可以增强沥青与石料表面的粘附力,同时它对酸性矿料和碱性矿料都有很好的粘附力,提高路面的早期强度,铺后可以较快地开放交通。因而阳离子乳化剂弥补了阴离子乳化剂的缺点。
阴阳离子乳化沥青性能比较
性    能 乳   化   沥   青
阴离子型 阳离子型
路面成型
低温阴湿气候施工
遇雨损失
适于粘附的骨料
适应的沥青品种
对水质要求
冷拌冷铺
制作高浓乳化沥青
较  慢
较  差
较  大
石灰石
环烷基沥青较好
软  水

较  快
较  好
较  小
石灰石、花岗岩石英石
石蜡基、环烷基均可
软、硬水均可

 

WWW.SHBBMX.COM.CN Corporation of China 2010上海标本模型厂电动搅拌机电动搅拌器剪切乳化搅拌机高速分散均质机 公司简介 联系我们

客服电话
  • 15157563004
  • 15258505380