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瀝青乳化劑

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一、瀝青乳化劑的發展過程

   從本世紀初就進行乳化瀝青的研究,自商品化的乳化瀝青生產以來,至今已有60多年的歷史。在前40年的發展中主要是陰離子乳化瀝青,但這種陰離子乳化瀝青的微粒帶有陰離子電荷,當乳液與骨料表面接觸時,由于濕潤骨料表面也帶有陰離子電荷,同性相斥的原因,致使瀝青微粒不能盡快地粘附到骨料表面上。若使瀝青微粒裹覆到骨料表面必須待乳液中水分的蒸發。 隨著近代界面與膠體化學的進展,近20年來,陽離子乳化瀝青發展速度很快。這種瀝青乳液是使瀝青微粒帶有陽離子電荷,當與骨料表面接觸時,異性相吸的作用,使瀝青微粒吸附在骨料表面上。 日本使用瀝青乳化劑是在1925年東京大地震恢復時期。1930年開始有商品提供市場,戰后有得到迅速恢復與發展。 1951年法國開始研制陽離子乳化劑。1957年美國把陽離子乳化劑應用在道路施工上,并于1959年開始商業化。 60年代蘇聯僅應用陰離子乳化劑,隨著化學工業的發展開始試制某些類型的陽離子表面活性劑,并發現了它作為道路瀝青乳化劑是可行的。于1972年試制陽離子乳化劑烷基三甲基氯化銨,利用它作為瀝青乳化劑。 80年代以后,陽離子瀝青乳化劑又有新應用,它可防止原子鈾尾渣的放射性污染,采用陽離子瀝青乳化劑和水泥砂漿混合物制成的密封劑,可減少99.9%氡放射物密封的長期穩定性試驗正在進行中。 我國陽離子瀝青乳化劑的研制和應用起步較晚,1977年研制成功,1978年由交通部組織完成了“陽離子乳化瀝青及其路用性能研究”課題協作組。為發展我國陽離子乳化瀝青做了大量工作。1981年列為交通部重點科研項目,1983年列為國家計委與經委的節能應用項目。1985年由交通部進行了技術鑒定。并決定“七五”期間在全國范圍推廣應用。1987年在杭州召開的陽離子乳化瀝青推廣會,并提出1990年我國有1/3路面使用陽離子瀝青乳化劑。現在國內已經有很多乳化劑生產廠家,我公司就是其中一家。

二、概述

   瀝青乳化劑是一種表面活性劑。在加入很少量時就能使水的表面張力大幅度的降低,能明顯改變體系的界面性質和狀態,從而產生潤濕、乳化、起泡、洗滌、分散、抗靜電、潤滑、加溶等一系列作用,以達到實際應用的要求。其化學結構由親油基和親水基組成。它能吸附在瀝青顆粒與水界面,從而顯著降低瀝青與水界面的自由能,使其構成均勻而穩定的乳濁液的一種表面活性劑。

  不論何種類型的表面活性劑,在其分子中總是由非極性的、疏水親油的碳氫鏈部分和極性的、疏油親水的基團組成,這兩部分往往分處于表面活性劑分子的兩端,形成不對稱的結構。因此表面活性劑分子結構的特征是一種既親油又親水的兩親分子,具有把油水兩相連接起來的作功能。

   采用優質乳化劑生產出的乳化瀝青鋪路,現場施工簡化,不需將瀝青加熱到170~180℃高溫后再去使用,砂石等礦料也不需烘干加熱,可以節省大量的燃料與熱能。由于瀝青乳液具有良好的工作度,可以均勻地分布在骨料表面上,并與其產生較好的粘附性,因而可節省瀝青用量,簡化施工程序,改善施工條件,也減少對周圍環境的污染。由于這些優點,乳化瀝青不僅適用于鋪筑路面,而且在填方路堤的邊坡保護,建筑屋面及洞庫防水,金屬材料表面防腐,農業土壤改良及植物養生,鐵路的整體道床,沙漠固沙等許多工程中得到廣泛的應用。由于乳化瀝青既能改善熱瀝青的施工技術,又使瀝青的應用范圍得到不斷擴大,因此乳化瀝青得到迅速的發展。

三、分類及用途

    按離子類型分類,分為陰離子、陽離子和兩性離子。這種分類法是指瀝青乳化劑溶解于水溶液時,凡能電離成離子或離子膠束的叫做離子型瀝青乳化劑,凡不能電離成或膠束的叫非離子型乳化劑,離子型乳化劑又分為陰離子型、陽離子型和兩性離子型。

    按照破乳的速度分為:快裂、中裂、慢裂、慢裂快凝和慢裂慢凝型瀝青乳化劑。用中裂和快裂乳化劑生產的乳化瀝青主要用于噴灑、鋪筑表面處治路面和貫入式路面,其中以中裂型使用較多,快裂型使用很少,快裂型特別適合較低溫度條件下噴灑使用。中裂生產出的乳化瀝青還可做防水材料使用。用慢裂乳化劑生產的乳化瀝青主要用于稀漿封層、透層油/下封層、CA砂漿。其中慢裂快凝型適合用于高等級公路養護中的微表處、稀漿封層施工中,慢裂慢凝型適合用于普通道路的養護。

四、使用方法

    瀝青的溫度控制在120-130℃,以確保具有較好的活動性;CZ1、CZ2瀝青乳化劑的用量普通為乳化瀝青的6-12‰,即每噸乳化瀝青用6-12kg,溫度為60-70℃。第一次使用時乳化劑應采用最大限用量,最佳每噸乳化瀝青用瀝青乳化劑約10公斤,或每噸水添加20公斤;CMK1、CMK2、CMK3、CMK4瀝青乳化劑的用量普通為乳化瀝青的18-25‰,即每噸乳化瀝青用18-25kg,乳化劑溶液溫度為60-70℃。第一次使用時乳化劑應采用最大用量,以確保能乳化瀝青生產成功,最佳每噸乳化瀝青用25公斤,固含量為50時,每噸水添加50公斤,生產順利后,可按照實踐狀況增減調整用量。

   生產乳化瀝青前應先清洗設備,以防和原乳化瀝青反應;生產乳化瀝青開始時應先開乳化劑溶液閥門,等乳化劑水溶液從膠體磨中流出后,再開瀝青閥門;瀝青含量從35%向上逐步增長,一旦發現生產進程顯示膠體磨費力或乳化瀝青中有絮狀團塊,應立刻減小瀝青用量。每一次生產完成后,必需先關瀝青閥門,后關乳化劑溶液閥門,沖洗30s左右,防止改性瀝青殘留在膠體磨中,影響下次生產。第一次生產乳化瀝青效果最佳后方可生產大批。第一次生產控制在0.5噸以內。我公司生產的智能防型乳化瀝青生產設備、SBS改性瀝青乳化設備、普通乳化瀝青生產設備,操作簡單、方便。

五、取樣試驗

瀝青膠體磨

  在正常生產狀況下從出料口處取樣,由于不同儲存罐中乳化瀝青能夠與之前生產的不同含量乳化瀝青乳液混合在一起,因此不精確。作瀝青含量實驗時,應用小容器取樣50g左右,在電爐上加熱蒸發5-10min,直至溫度到達160℃左右便可測定。應注意這種辦法只能用于測定蒸發殘留瀝青含量,當需求做三大目標時,取樣應為300-500g,確保蒸發殘留瀝青到達200g以上,加熱蒸發到160℃左右,堅持30 min。

六、樣品觀察

   樣品應密封觀察1天,最佳儲存在透亮密封容器內貼上標簽,當用飲料瓶儲存時應先將飲料瓶清洗干凈,假如乳化瀝青外部不結團和沒有絮狀團塊,這時可過1.18mm篩,留意過篩時應將外表結皮取掉,篩余量滿足標準請求,表明乳化成功。

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