乳化沥青破乳时间控制

２００３年１１月石油沥青ＰＥＴＲ０１．ＥＵＭＡＳＰＩＩＡＬＴ第１７卷增刊影响阳离子乳化沥青破孚ＬＩ，－ｔ间因素的探讨施隶顺１王强２赵亚峰２郭之宁２１山东大学南校区化学与化工学院（济南２５００６１）２新乡市公路科技研究所摘要分析了，日离子型乳化沥青徽枉的灶电层结构殪其Ｅ电位．并对破乳的机理进行了探讨。总姑了影响阳离子乳化｛５ｉ青破轧的因素，如乳化卉４的用量，助荆的使用．ｐＨ值等，并进行７理论的分析。关键词阳离子表面活性剂破乳化沥青拌和料乳化沥青是将沥青、乳化剂和水混合，在外铵、壬基酚聚氧乙烯醚、氯化钙等均为工业品。力作用下形成的均一、稳定、常温可流动的液体。１．２乳化沥青的制备乳化沥青分为阴离子、阳离子、两性和非离子乳称取一定量的乳化剂，加入２００ｍＬ水，加热化沥青。１９０６年乳化沥青在筑路工程中初露头到６０～７０”Ｃ，溶解成溶液。再称取３００ｇ沥青，加角，１９２５年开始在欧洲（尤其是在德国）广泛应热至１２０Ｃ。启动胶体磨，将乳化剂热水溶液注入用，１９３０年传到美国并于１９３５年起得到普遍应胶体磨中．再缓慢将热沥青倒入进行乳化，乳化用。我国在上世纪５０年代开始引入，以阴离子型后将乳液用矿泉水瓶装入，关闭胶体磨。为主，主要用于修筑贯入式路面和表面处理、新１．３助剂制备建、维修和养护等。但是阴离子乳化沥青对沥青硫酸铝溶液的制备：称取４２ｇ硫酸铝溶于的延度影响较大．铺路时开放交通的时间过长。上５００ｍＬ水中。氯化钙溶液的制备：称取４２ｇ氯化世纪六十年代，阳离子乳化沥青迅猛发展，并逐钙溶于５００ｍＬ水中。氯化铵溶液的制备：称取４２渐取代了阴离子乳化沥青。与阴离子乳化沥青相ｇ氯化铵溶于５００ｍＬ水中。比，阳离子乳化沥青有许多优越性，如保存时间Ｉ．４拌和试验长、破乳时间与凝结时间适中、能适用于各种天称取３００ｇ石料，取一定量的水和助剂，加入气、对沥青的性质影响小等。目前普遍应用于道到铁碗中，混合均匀，再称取４０ｇ乳化沥青，倒路铺设和路面维护的是阳离子型乳化沥青。它解入铁碗中，迅速充分搅拌，并开始计时，记录开决了常温施工和大规模道路养护的难题．效果比始破乳的时间。较理想。乳化沥青用于道路铺设时，主要指标之２结果与讨论一是乳化沥青与石料（骨料）接触后要慢裂，即２．１乳化沥青微粒表面的双电层结构破乳时间要在６０ｓ左右，不能过快和过慢。阳离子乳化剂由亲水基和亲油基两种基团组本试验分析了阳离子乳化沥青的双电层结构及其成，亲油基大多数是由直链烷基、环烷基或烷基｝电位．并总结了影响阳离子型乳化沥青破乳速苯基组成，亲水基多数由胺基构成。乳化时在剪度的因素，并对其作用机理进行了初步的探讨。切力的作用下，沥青被粉碎成极其微小的颗粒Ｉ试验部分收稿日期：ｚ００３—０９一０１．Ｉ．Ｉ试验药品作者简介，施来顺，男．博士、教授、硕士生导师，主要从本试验中的ＳＨ型阳离子乳化剂为作者合成事沥青乳化剂的合成、乳化沥青及稀浆封层技术的研究，已发表论文７０余篇．的新型烷基多胺类阳离子乳化剂。硫酸铝、氯化石油沥青２００３年第１７卷（１～５ｕｍ），乳化剂分子能在水溶液表面形成表位的大小与扩散层厚度有关，从图１中可以看出，面膜，在沥青微珠表面形成界面膜、界面电荷层随着扩散层厚度逐渐变薄，ｆ电位减小；当扩散层和界面水分层，从而降低水的表面张力和沥青微与吸附层重合时，ｆ电位降为零。珠与水之问的界面张力，使沥青乳化并保持乳液ＢＤ的相对稳定性，从而形成均一、稳定的阳离子沥＋青乳化液。一；ｉ。ｕ沥青与水界面上的电荷层结构一般呈扩散双掣电层分布，双电层由吸附层和扩散层两部分组成，删奇Ｌ阳离子在水中溶解时，电离为带正电荷的亲油基Ｒｊ－蒜！Ｒ＋和带负电荷的离子ｘ一：Ｒ＋Ｘ—Ｒ＋＋Ｘ一加入沥青后，带正电荷的亲油基Ｒ＋在沥青：！Ｅ＼＼。Ｃ电动电位（‘）微粒表面定向排列，使沥青微粒带正电荷，并把图１乳化沥青颗粒的双电层结构一部分带负电荷的离子ｘ紧紧拉在周围，形成２．２影响乳化沥青破乳的因素了吸附层，另一部分Ｘ一离子由于热运动扩散到当乳化沥青与石料拌和时，在外力搅拌的作水中构成了扩散层。吸附层和扩散层构成了乳化用下，乳化沥青包裹石料表面，

乳化沥青颗粒与沥青的双电层，结构见图１。在扩散层中，与乳化石料充分接触，水分被挤出，沥青分子相互融合，沥青微粒所带电荷相反的离子（简称反离子）在发生破乳。引起破乳的主要因素有两个：第一是溶液中受到两方面的作用：一方面是沥青微粒表乳化沥青包裹骨料表面后，乳化沥青中的水分将面上离子的吸引力，力图把它们拉向微粒表面｝另逐渐被燕发，随着水分的蒸发，乳液的扩散层厚一方面是离子本身的热运动，使它们离开微粒表度逐渐变薄，ｆ电位降低，乳化被破坏。致使沥青面扩散到水中去。这两方面作用的结果，使反离与骨料粘结在一起。第二是因为铺路用的天然骨子在溶液中的分布情况象图１所示那样：在靠近料表面一般都带有负电荷，这些电荷能将乳化沥吸附面的扩散层里，反离子有较大的浓度，随着与吸附层距离的增大，扩散层反离子浓度逐渐减青周围扩散层中的反离子挤进吸附层，使扩散层厚度变薄，乳化沥青的ｆ电位降低，导致乳化被破小直到ＣＤ处，反离子在扩散层浓度为零，即正负坏。骨料所带电荷越多，ｆ电位降得越低。离子浓度相等。从吸附层表面ＡＢ到ＣＤ的距离根据试验结果和理论的分析，影响阳离子乳称为扩散层厚度，其大小与乳化剂浓度，离子间化沥青破乳的因素主要有以下几个方面：引力的大小及热运动有关。２．２．１乳化剂的用量当沥青与水作相对运动时，滑动面并非在沥表１是ＳＨ一１型阳离子乳化剂在不同用量条青表面，而是在吸附层和扩散层的分界ＡＢ面上，件下的破乳时间。拌和条件；水，３５ｇ；气温：２４℃。吸附层随着沥青一起运动。由表１可知，乳化剂的用量越大，发生破乳的时在双电层中，距离沥青表面不同位置处的电位如图１所示，设ＣＤ处正负离子浓度相等时，电间越长。这是因为乳化剂的用量越大，在沥青微位为零。沥青表面吸附一定量离子后，其电位相粒表面聚集的乳化剂的分子越多，从而形成的油水界面膜的强度越大。扩散层就会越厚，ｆ电位就对于ＣＤ处的电位差为≯（即热力学电位），当微越大，这样与石料接触后，双电层的破坏就越慢，粒受到外界电场作用而沿着ＡＢ面滑动时，ＡＢ面破乳时间就越长。上将产生一个电位差，由于它和电动现象密切相关，所以称为电动电位，以符号ｆ表示，又称ｆ电表１乳化剂的用量对破乳时间的影响位。乳化沥青ｆ电位的正负，由乳化剂在水中电离乳化剂用量，“ｏ．５ｏ，８】．１１．４】．７２，ｏ后亲油基的电荷符号所决定，亲油基带正电荷，ｆ破乳时间／ｓ８ｌＯ２ｚ２４２８４０电位为正值，亲油基带负电荷，ｆ电位为负值。电增刊施来顺等·影响阳离子乳化沥青破乳时间因素的探讨１ｓ２．２．２助剂的使用过大。、表２是ＳＨ一１型阳离子乳化剂在不同助剂用表３润湿水量对破乳时间的影响量条件下的破乳时间。拌和条件：水，３５ｇ；乳化润湿水量詹３０４０５０６０剂用量：０．５％｝气温：２４℃。由表２可知，拌和破乳时间／ｓ２０２５６０６ｓ时加入助剂，可以延长乳化沥青破乳的时间。并且，使用硫酸铝比使用氯化铵更为有效。沥青乳２．２．４乳液的ｐｌｔ值液在破乳时，沥青分子与石料接触，由于石料表表４是ＳＨ一２型阳离子乳化剂在不同ｐＨ值面带有负电荷，与乳化沥青的电性正好相反，这条件下乳化的破乳时问。阳离子乳化剂水溶液一些负离子就会挤进乳化沥青的吸附层中，使扩散般应调节为酸性或中性才能较好的发挥乳化效层厚度变薄，降低乳化沥青的ｆ电位，进而破坏双果。氢离子的加入，可以改变乳化剂分子的电离电层。当加入助剂，助剂水解后的离子，如Ａｌ”、平衡。以烷基胺Ｒ—ＮＨ：为例，其分子中含有胺Ｃａ２＋和ＮＨ／等，其电荷与石料表面的负电荷正基，当加酸调节ｐＨ值后，会发生中和反应：好相反，会中和相当部分的负离子，阻止双电层的破坏，从而延缓破乳。助剂用量越大，破乳时一ＮＨ２＋Ｈ＋一一ＮＨ｝氮原子上带有正电荷，才具有阳离子乳化剂间愈长，尤其是Ａ１”所带的电荷较多，效果更好。的亲水性能。另外氢离子的浓度影响着稀浆混合但是使用量也不能太大，过大时会使沥青乳液的料中正负电荷的平衡，从而也会影响乳化沥青颗酸性增加，拌和时会产生大量气泡并影响沥青的粒在石料表面的沉积。但是ｐＨ值不能过低，因为使用性能。加入酸过多时（以盐酸为例），反离子的浓度量（Ｅｌ一）会变得很大，它会破