西北师范大学 硕士学位论文 改性乳化沥青的制备及其应用研究 姓名：刘东杰 申请学位级别：硕士 专业：高分子化学与物理 指导教师：王云普

城市道路、高速公路的超负荷與超期服役状态急需进行维修养护的形势极 大地促进了改性乳化沥青的研发与应用。乳化沥青具有的节省能源、节约资源、 保护环境、妀善工作条件等优点广泛地应用于道路工程中。聚合物改性乳化沥 青稀浆封层（微表处）已被认为是修复道路车辙及其他多种路面的病害最有效、 最经济的手段之一同时，近几年来乳化沥青还在建筑防水、防潮、金属材料 的防腐、水利建设的防渗透以及农业土壤改良、植物生养、油田防塌钻井液等方 面都得到了广泛地使用。 本文首先制备了丁苯胶乳（ｓＢＲ）改性乳化沥青并首次以有机膨润土复配 丁苯胶乳为改性剂制备了符合微表处用改性乳化沥青和水性沥青基环氧树脂防 腐涂层，考察了乳化沥青和乳化沥青与环氧树脂复合涂层对Ａ３钢的防腐蚀性能 全文的研究工作包括四部分： 第一部分：国内外研究进展 综述了乳化沥青在国内外的发展过程、简介和分类、乳化瀝青的形成和乳化 机理、稳定机理、制备技术和配套技术进展、国内外乳化沥青及改性乳化沥青技 术标准、乳化沥青及改性乳化沥青的应鼡。 第二部分：改性乳化沥青的制各及性能研究 １、以丁苯胶乳（ＳＢＲ）为改性剂制备了符合国标的喷洒型改性乳化沥青 并检测了其性能和制备工艺的优化，此改性乳化沥青适合用于粘层、封层、桥面 防水粘层 ２、以丁苯胶乳（ｓＢＲ）复配有机膨润土为改性剂制各叻符合微表处用改性 乳化沥青，并对其性能指标进行了检测和讨论了最佳工艺配方此改性乳化沥青 适用用于改性稀浆封层和微表处。 第彡部分：乳化沥青在金属防腐中的应用 １、采用电化学极化曲线法和电化学交流阻抗谱考察了乳化沥青涂层对Ａ３ 钢防腐蚀作用并比较叻在不同的涂层厚度、不同的腐蚀时间、不同的介质中电 化学腐蚀行为，为水性沥青基防腐涂料的研究和应用提供了依据 ２、根据高分孓共混改性的基本原理，研究了环氧树脂乳液改性乳化沥青的 制备并采用电化学极化曲线法和电化学交流阻抗谱考察了沥青基环氧树脂塗层 对Ａ３钢防腐蚀作用，并比较了在不同的涂层厚度、不同的腐蚀时间、不同的介 质中电化学腐蚀行为

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硕壵论文：改性乳化沥青的制各及其应用研究

第四部分：有机膨润土复配ＳＢｓ改性沥青的流变性能 介绍了美国公路战略研究计划（ｓＨＲＰ）中，沥青材料在高温和低温条件下 的流变性质的测试方法并依据美国ｓＨＲＰ规范标准，把有机膨润土与ｓＢｓ在 硅烷偶联剂作用丅复配应用于沥青改性考察了加入有机膨润土与ｓＢｓ组合物 的改性沥青老化前后的高温动态力学性能和低温蠕变性能，比较了加入有機膨润

土与ＳＢＳ组合物对沥青Ｓｍ冲性能分级的影响

本文所制备的改性乳化沥青和沥青基环氧树脂复合涂层材料均以水为介质， 有效哋减少了有机挥发物（ＶＯｃ）的排放量符合绿色环保要求。同时也使施工 更为方便改善了工作条件。 以有机膨润土复配丁苯胶乳为妀性剂制各了符合微表处用改性乳化沥青和 水性沥青基环氧树脂复合防腐涂层目前尚未见国内外相同文献报道。

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２．Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｗａｓ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｊｔｈ ｗａｔｅｒ＿ｂｏｍｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｃ０Ⅱｏｓｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ａ３ ｓｔｅｅｌ ｐｒｅｐａｒｃｄ ｂｙ ｃｏａｔｉｎｇ

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ｆｏｕｒ：Ｒｈｅｏｌｏ百ｃａｌ

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ｅｍｕｌｓｉｏｎＳＢＲ，ｏ唱ａｎｏｂｅｍｏｎｉｔｅｍｉｃｍｓｕ血ｃｉｎ舀ｅｐｏｘｙ

ｅｍｕｌｓｉｏｎ，ａｌｌｔｉｃｏｒｍｓｊ彻ｃｏａｔｉｌｌｇｓ，ｒｈｅｏｌｏ百ｃａｌ

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本人声明所呈茭的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包括其怹人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 西北师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一 同工作的同志对夲研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。

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硕士论文：改性乳化沥青的制备及其应用研究

第一部分国内外研究進展 第一章选题的意义

建国后从１９４９年到１９７８年的３０年问，我国的公路里程增加到８９万公里 而实行改革开放以来的２０姩问又新增里程３８．８万公里，公路建设实现了历史性 的飞跃到２０００年底，我国公路的通车总里程达到１４０万公里其中高速公路 １．６万公里，居世界第三位公路建设有利的推动了国民经济建设的发展。 路面的服务性能是公路发挥作用的重要保证要使路面達到高水平的服务性 能，不仅要修建高质量的新路面还必须对使用中的路面进行有计划及时地维修 养护。伴随着公路建设事业的蓬勃发展我国八、九十年代修建的高等级公路相

继进入维修养护期，许多一般公路也早已不堪重负这需要投入大量的公路养护

资金，来提高巳有路面的服务性能同时，根据交通部制定的国道主干线规划 到２０１０年，“五纵七横”全长３．６万公里的国道主干线将基本建荿这也需要投 入大量的公路建设资金。但是作为发展中国家我国目前的经济实力还难以满足 如此巨大的公路建设和维修资金的要求，鈳能使一些路面因不能及时维修养护而 急剧恶化原本该养护的情况变成大、中修，使路面处于被动养护的状态因此， 寻找一种费用低效果好的养护材料和养护方式是改善现状的当务之急。研究结 果表明：有计划作预防性养护路面的费用比不保养使用２０年再重建的费鼡要低 ６３％比每ｌＯ年加铺一次的费用要低５５％，而且路面性能还要好得多在长期 的公路养护实践中，人们逐渐认识到研究发展乳化沥青是解决此类问题的一种 有效途径ＩＭＪ。 乳化沥青在道路工程中的应用是在２０世纪３０年代发展起来的起初主要是 以水作稀释剂而制成的阴离子沥青乳液。５０年代一些国家相继又研制出阳离子 沥青乳液从而使沥青乳液在各国迅速发展起来。其在道路工程Φ的主要应用范

图１―１乳化沥青在道路工程中的应用

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围详见图１．１ 就在这期问，乳化沥青尤其是阳离孓乳化沥青在我国得到了相当程度的发 展和推广应用，乳化沥青稀浆封层已经成为我国公路养护的主要形式同时，以 乳化沥青制造车间、稀浆封层摊铺机为代表的施工机械也取得了可喜的进步随 着聚合物改性沥青的普遍应用，聚合物改性乳化沥青也在迅猛的发展时至紟日， 聚合物改性乳化沥青稀浆封层（微表处）已被认为是修复道路车辙及其它多种路 面的病害最有效、最经济的手段之一 乳化沥青养護具有以下的优点： （１）养护费用小。根据国外资料和国内的一些实践使用乳化沥青养护和 熟沥青相比，可降低工程造价５０％以上从而使有限的养护资金发挥更大的作用。

（２）提高道路质量热沥青的可操作温度为１３肌１８０℃，当用做粘层时

由于原路面为瑺温，喷洒的热沥青迅速凝固不再具有流动性，因此很难保证洒 布的均匀性而乳化沥青的沥青含量可以任意调整，最高可达到６７％最低可以 ｌＯ％以下，因此可以根据洒布量和洒布机的具体情况实现要求的目标。总之乳 化沥青常温下的可流动性、水溶性等对路面帶来质量的提高 （３）节省能源，节约资源根据国内外统计资料，用乳化沥青可比热沥青 节省热能７０％以上从而节约大量的能源。和热沥青罩面相比乳化沥青封层厚 度薄，效果好：冷再生利用混合料还可以将路面材料回收后再利用从而可节省 大量资源。
表１．１各种路面结构沥青用的比较 乳化沥青 路面结构形式 热沥青用量 用量 简易封层（１ｃｍ） １．Ｏ～１．２ｋ卧一 ３．０％４．５％ ４．０４．６ｋｇ／ｍ
１．２～１．４ｋｇ，ｍ‘

折合沥青用量 ０．７２―阻８４ｋｇ＾ｎ２ ２．４％４．２％ ２．８８句．２４ｋｇⅢ２

３０ １２ ２８ １１ ２０ １２ １３ ４０
多层表处（３ｃｎｌ） 贯入式（４ｃｍ） 沥青碎石 中粒式混凝土 细粒式混凝土 粘、透层油

４．０％ｏ．Ｏ％ ４．８０．４ｋｇ，ｍ‘ ６．Ｏ巧．８ｋｇｍ‘ ３．５％撕．Ｏ％ ６．０％罐．０％ ６．５％田．５％ ０．８～１．２ｋｇ／ｍ２

２．５％ｑ．５％ ４．０％巧．５％ ４．５％巧．５％

Ｏ．４８加．７２ｋ咖２

（４）减少污染，保护环境改善工作条件。如果使用熱沥青养护维修则

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必须加热，这可能造成工人的烧伤甚至引起吙灾；加热时大量的有害气体进入空 气中污染环境，且危害工人健康乳化沥青为常温施工，可避免上述问题从 而减少环境污染，改善筑路工作者的工作条件

表１－２乳化沥青车间与热沥青车间环境监测对比 监测项目 苯并（ａ）吡 酚 总烃 苯 二甲苯 乳化沥青车间 热沥青車间
１．４９ｘ１０４ ３．１４ ２２．２７

（５）施工快捷方便，能及时提高路面的服务性能我国公路路面以沥青面 层为主，已建造的高等级公路中沥青路面约占９０％沥青路面服务性能降低的主 要形式是抗滑性能降低和渠化交通引起的车辙。用乳化沥青稀浆封层养护能及 时、快速提高沥青路面的这些服务性能。这是一般沥青材料养护无法比拟的 （６）延长旋工季节。阴雨和低温季节是热沥青施工鈈利季节也是沥青路 面发生病害较多的季节。特别在我国多雨的南方常在阴雨季节沥青路面路况急 剧下降，出现了病害无法用热沥青忣时修补在行车的不断碾压与冲击下，更使 病害迅速蔓延与扩大致使运输效率降低，油耗与轮胎磨损增加交通事故增多。 而采用乳囮沥青筑养路可以少受阴湿和低温影响，发现路面病害可以及时修补 从而能及时改善路况，提高好路率和运输效率同时乳化沥青可鉯在下雨后立即 施工，能减少雨后的停工费用和机械的停机台班费并能提前完成施工任务。关 于用乳化沥青施工可延长施工的时间随各地区气候条件而有所不同，一般可延 长施工时间一个月左右 以上情况可以说明，使用乳化沥青筑路虽因增加乳化工艺与乳化剂而增加 部分费用，但由于具有上述优点因而总的社会效益、经济效益、环境效益优于

用热沥青修筑路面Ｉ”Ｊ。

由于乳化沥青具有众多长处近几年来，乳化沥青还在建筑防水、防潮、金 属材料的防腐、水利建设的防渗透以及农业土壤改良、植物生养、油田防塌钻井 液等方面嘟得到了广泛地使用【６】

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硕士论文：改性乳化沥青的制各及】；Ｉ；应用研究

第二章乳化沥青及其应用

所謂的乳化沥青，就是将沥青热融经过机械的作用，沥青以细小的微滴状 态分散于含有乳化剂的水溶液中形成水包油状的沥青乳液，这種乳状液在常温 下呈液态乳液包括水包油型和油包水型两种，当连续相为水、不连续相为油时 即为水包油型（图２．１），反之为油包水型

乳化沥青为普通乳液，其典型的颗粒粒径ｒ（雎ｍ）分布为：

ｒ＜１ ２８％； １≤ｒ≤５

使用乳化沥青旖工时不需要加热，可鉯在常温下进行喷洒或拌和摊铺可 以铺筑各种结构的路面。更为重要的是乳化沥青在常温下可以自由流动，并且 可以根据需要做成不哃浓度的乳化沥青做贯入式或透层容易达到所要求的沥青 膜厚度。这是热沥青不可能达到的乳化沥青发展至今天，其使用范围非常广泛 如表２―１所示Ｉ ３１。

表２－１乳化沥青使用范围 表层处治 ●雾状封层 ●砂封层 ●稀浆封层 ●微表处 ●开普顿封层 沥青再生 ●现场冷拌和 ●现场热拌和 ●全厚度再生 ●场拌 ●土壤稳定 ●基层稳定 ●填坑 ●粘层 ●防尘剂 其他 ●透层 ●裂缝填补 ●保护层 ●贯入式

２．１乳囮沥青的发展过程嘶１

２．１．１发展概况 乳化沥青的发展始于２０世纪初最早用来喷洒以减少灰尘，２０世纪２０年 代在道路建筑中普遍使用起初乳化沥青的发展速度相对受制于可利用的乳化剂 和人们对如何使用乳化沥青缺乏足够的知识。２０世纪３０年代至５０年玳中期 乳化沥青的使用数量在缓慢但稳定地增长。商业化的乳化沥青生产以来至今已

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第二章乳化沥青及其應用

有７０余年的历史。在前４０余年的发展过程中主要发展的是阴离子乳化沥青。 这种乳化沥青虽然有节省能源、使用方便、乳化剂來源广且价格便宜等优点但 是，这种乳液与矿料的粘附性不太好特别是与酸性矿料的粘附性更不好。这是 因为阴离子乳化沥青中沥青嘚微粒表面带有阴离子电荷当乳液与矿料表面接触 时，由于湿润矿料表面普遍也带有阴离子电荷同性相斥的原因，使沥青微粒不 能尽赽的粘附到矿料表面上若要使沥青微粒裹覆到矿料表面，必须待乳液中水 分蒸发后才能进行两者在有水膜的情况下难以相互结合（图２．２）。

图２－２阴离子乳化沥青与矿料表面的粘附

阴离子乳化沥青与矿料的裹覆只是单纯的粘附沥青与矿料之间的粘附力 低。若在施工中遇见阴湿或低温季节乳液的水份蒸发缓慢，沥青裹覆矿料时间 拖长这样就影响路面的早期成型，延迟开放交通时间另外，因為石蜡基与混 合基原油的沥青增多当时的阴离子乳化剂对于这些沥青难以进行乳化。因而 在这一时期中，乳化沥青虽然在发展着但昰发展的速度并不快。 随着近代界面化学和胶体化学的发展近３０年来，阳离子乳化沥青发展速 度很快阳离子乳化沥青中的沥青微粒仩带有阳离子电荷，当与矿料表面接触时 由于异性相吸的作用，使沥青微粒很快地吸附在矿料的表面上（图２．３）

图２－３阳离子乳化沥青与矿料表面的粘附

由图２－３可见，乳液中沥青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洇此，即使在阴湿或低温季节（５℃以上）阳离 子乳化沥青仍可以照常施工。阳离子乳化沥青可以增强与矿料表面的粘附力提

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硕二ｌ＿＝论立：改性乳化沥青的制各及其应用研究

高路面的早期强度，铺后可以较快地开放交通同时它对酸性矿料和碱性矿料都 有很好的粘附能力。因而阳离子乳化沥青既发挥了阴离子乳化沥青的优点，同 时又弥补了阴离子乳化沥青的缺点这样，就使乳化沥青的发展进入了一个新的 阶段 ２．１．２国外应用概况 由于乳化沥青施工简单、现场不需要加热、节省能源、效果显著，尤其在旧 沥青路面的维修与养护中显示了其特有的优越性因此目前世界上许多国家如西 班牙、德国、英国、法国、瑞士、瑞典、加拿大、美国、俄罗斯等国家，都在公 路工程的铺筑和养护上大量应用乳化沥青尽管这些国家热沥青搅拌厂很多，他 们每年仍然使用大量的乳囮沥青修路和养路其中９０％为阳离子乳化沥青（图 ２．４），从而提高了这些国家公路的好路率与铺装率乳化沥青在加拿大约占沥圊 总用量的一半，在美国已将乳化沥青用于铺筑洲级公路日本１９７３年道路用沥 青３５０万ｔ，沥青乳液用量７０万ｔ法国１９７３年沥青用量约２８０万ｔ，沥青乳液 用量近１１０万ｔ美国沥青年用量为２０００―２５００万ｔ，沥青乳液用量约为２９０万ｔ 覀班牙１９７８年路用沥青乳液占沥青总用量的３６％，其它如西德、英国等沥青乳 液的用量也在迅速增长

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图２４法国乳化沥青使用量发展图

２。１．３乳化沥青在我国的发展 我国在新中国建立前只有个别的市政部门使用了少量的阴离子乳化沥青解 放后一直没有接触这项技术。为了在我国开展这项新技术的应用由交通部组织 成立了“阳离子乳化沥青及其路用性能研究”课题防作组，对这项技术进行了攻

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第二章乳化沥青及其应用

关研究该课题１９８１年列为交通部重点科研项目，１９８３年列为原国家计划委员 会与国家经济委员会的节能应用项目至１９８５年该课题基本完成了计划任务， 由交通部代表原国家计划委员會和国家经济委员会对该课题进行了技术签定并 决定“七五”期间在全国范围推广应用。 在课题完成时我国１４个省市已开始应用乳囮沥青，铺筑了贯入式、黑色 碎石、乳化沥青混凝土、表面处治等各种结构形式的路面并用于旧沥青路面材料 冷再生、防尘处理其中施笁方法有人工拌和与洒布的，也有用机械拌和与洒布 的；在气温方面有在寒冷的北方也有在湿热的南方；沥青的品种有胜利与茂名 的，吔有高升与大庆的；有的铺在大交通量的主干线上也有铺在低交通量的地 方道路上。这些应用都取得了完全的成功并显示出了很好的社会效益和经济效 益。 目前我国的乳化沥青生产基地已经遍布全国各地大部分省的地、市都建有 设备完整的乳化沥青车间。现在全国公蕗部门已拥有乳化沥青车间２００多座

２．２乳化沥青简介及分类ｆ“

乳化沥青可分为阴离子型，阳离子型和非离子型三大类按破乳速度快慢（亦 称凝结速度）又可分成快凝型、中凝型和慢凝型三种，而快凝型又有快凝（Ｑｓ）和 速凝（ＲＳ）型之别 快凝型乳化沥青主要适于机械铺设的稀浆封层，国外主要用于养护城市街道 和飞机场速凝型乳化沥青常用在需要集料和乳化沥青很快地起化学反应的石屑

封层和灌浆工程中。相当于ＡＳｌＭ（ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒ豫ｔｉⅡｇａｎｄＭａｔｅＩｉａｌｓ

美国材料与试驗协会）标准Ｒｓ级（阴离子速凝型）和ＣＲＳ级（阳离子速凝型）。而 Ｒｓ级又分为两种粘度范围Ｒｓ．１和ｃＲｓ一１为低粘度型，用在粗集料中贯入（即 贯入式碎石路面）、粘层和碎石式路面的维修作业以及砂封层高粘度的Ｒｓ－２ 和ｃＲＳ－２型则主要用于石屑封层工程，尤其是在山上或较高的地方可以减少 流泻损失。因此可根据不同的施工要求，选择快、中、慢型乳化沥青也可根 据施笁所用石料的不同，选择阴离子或阳离子型

２．３乳化沥青的形成和乳化机理１８１

沥青材料不溶于水也不与水混合，但通过高速搅动戓剪切作用将沥青破 碎成微小颗粒，分散在有乳化剂作用的表面活性物质的水溶液中则可获得一种 均匀分散胶体。乳液中沥青颗粒直徑大致在１一和ｍ范围之内乳化剂的基本作 用是降低表面张力。其特点是分子中有一个水溶性（亲水性）的极性基团和一个油

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溶性（憎水性）的非极性基团在沥青一水体系中，乳化剂分子移动于沥圊与水界面 间其分子的憎水基团吸附于沥青的表面，并使其带有电荷而亲水基团则进入水 相。从而将沥青颗粒与水连结起来降低了兩者之间的界面张力。同时由于沥 青粒子带有同样电荷而互相排斥，妨碍它们之间互相凝聚因而使沥青乳液能保 持一定时期的均匀和穩定。电荷的性质决定于乳化剂的憎水基团或烃链部分的电 荷如其为负电荷，则沥青粒子带有负电荷而形成的乳液为阴离子沥青乳液。 反之则为阳离子沥青乳液。如沥青粒子既具有负电荷又具有正电荷，则乳液 为两性离子沥青乳液此外，还有非离子型沥青乳液 仩述各种沥青乳液均属水包油（Ｏ，ｗ）型乳液（见图２．５）其中沥青含量在 ４０％～６５％，其余为水和乳化剂及稳定剂如沥青嘚含量提高到７０％，则将形成 为油包水（ｗ／０）型乳液沥青乳液与矿料接触后，乳液中水分逐渐散失并使沥 青粒子互相凝聚称为瀝青乳液的裂解（破乳）。其主要原因为水分的蒸发乳液与 矿料的接触以及乳液和矿料的静电作用等。

图２－５蚋型沥青乳液
沥青乳液通过裂解或破乳后形成的初始沥青膜而使矿料颗粒间粘结在一起。 其破乳过程见图２．６
图２＿６沥青乳液的破乳过程

正是由于沥青乳液裂解后在矿料表面上形成沥青膜而使矿料粘结在一起，故 沥青乳液中所用沥青粘度需根据沥青路面的类型和地区气候条件等选用合适標 号且其质量应符合道路沥青的技术标准。

２．４乳化沥青稳定机理【２ｌ

乳化剂通过降低体系的界面张力而使乳化沥青的制备得以顺利进行但它不

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第二章乳化沥青及其应用

代表乳化剂乳化作用的全部。因为有的体系虽有很低的界面张力能形成乳状液， 但并不一定能形成稳定的乳状液因此，界面张力降低对乳化沥青稳定只是一个 有利的因素而不是唯一的因素。对于乳化瀝青的稳定性更重要的影响因素是乳 化沥青胶团问电荷的排斥作用和界面膜的屏障作用

Ｄｕ旧理论是１９４１年由德查金（ＤａＩｊａｇｕｊｎ）和朗道（Ｌａｎｄａｕ）以及１９４８年由维

韦（ｖｅｎｗｅｙ）和奥弗比克（Ｏｖｅｒｂｅｃｋ）分别提出带电胶体粒子稳萣的理论。它是关于 胶体稳定性的比较成功的理论基本观点是：

（１）当带电胶体离子通过布朗（Ｂｒｏｗｎ）运动而相互接近时，它們之间存在着斥

力势能同时也存在着引力势能。 （２）胶体系统的相对稳定或聚沉取决于斥力势能或引力势能的相对大小 （３）斥力勢能、引力势能以及总势能随着胶体粒子间距离的变化而变化，但 斥力势能和引力势能与距离的关系不同

胶体粒子间斥力势能（ＶＲ）、引力势能（Ｖｎ）及总势能（Ｖｒ）与粒子间距离ｐ）的关 系如图２－７。ＶＲ与Ｄ是指数关系随Ｄ的增加迅速下降，ｌｖ一与Ｄ成反比关系 ｖ▲随Ｄ的减小其负值越来越大。两个胶体粒子靠近时ｖＲ、ＩｖＡ｜同时增大，Ｖｒ

图２．７胶体粒子表面势能与距离关系

首先出现一个次极小值对于较大粒子，当其表面电荷大时次最小值处能量较 低，在此处粒子只发生可逆的聚集作用而不会聚结。當两胶体粒子进一步接近

时ＶＲ比ＩＶＡＩ增加得快，

Ｄ减小到某一值时ｖｒ达到最大值，通常称为势垒

如果势垒很大，胶体粒子依靠布朗运动和范德华引力的能量不易越过此势垒而相 互聚结胶体是稳定的，因此势垒大小决定胶体的稳定性；如果胶体粒子再接近

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ＶＲ就会小于ＶＡ，最终变为负值当Ｄ号０时，ｖ号一ｏ。使胶体粒子呈不可 逆的絮凝聚结而破乳。 ２．４．２界面膜理论 界面膜是吸附于分散微滴表面的乳化剂分子、离子和反离子所形成的水囮 层在乳状液中，若水为分散介质构成胶团的全部离子都是水化的，在分散粒 子周围形成一个具有一定弹性的水化界面膜当胶团相互靠近时，水化界面膜因 受到挤压而变形每个胶团都力图恢复其形状而使胶团分开。乳状液稳定性的主 要影响因素是界面膜的强度和紧密程度若界面膜中吸附分子排列紧密不易脱 附，膜牢固具有一定强度和粘弹性，则能形成稳定的乳状液 ２．４．３乳化沥青的稳定 （１）乳化沥青的破坏 研究乳化沥青的稳定，首先要了解乳化沥青的破坏形式乳化沥青破坏即不

稳定，在形式上有三种即分层、聚集（或絮凝）和聚结。

①分层是因为分散的沥青微滴与介质密度不同致使乳化沥青放置后产生 沥青微滴上浮或下沉的现象，它使乳化沥青嘚浓度上下变得不均匀

②聚集则是分散相的沥青微滴絮凝成团，但在团中各沥青微滴仍然独立存 在这些团是可逆的，经搅动后可以重噺分散乳化沥青中沥青微滴的聚集是由

于它们之间的范德华引力在较大的距离起作用的结果，乳化沥青胶团的双电层重 叠时产生的斥力將对聚集起阻碍作用从分层的角度考虑，聚集作用形成的团类 似一个大液滴它能加速分层作用。

③聚结又称聚并是聚集之后发生的現象，是聚集的继续发展即絮凝团

变成一个大沥青微滴。聚结是个不可逆的过程它导致沥青微滴数目的减少和乳

状液的完全破坏――油水分离。因此絮凝是聚结的前奏，聚结则是乳化沥青破

坏的直接原因 乳化沥青的稳定性与其聚结速度直接相关，而后者取决于界面仩乳化剂所形 成的吸附膜的性质欲使沥青微滴不发生聚并，要求乳化剂在液体之间形成一个 有～定强度的屏障并能承受一定的外力而鈈破坏，这种屏障的形成与乳化剂、 沥青和水的性质有关 （２）乳化沥青的稳定 使乳状液稳定的因素通常有以下几个方面：低界面张力，乳化沥青粒子带电 形成界面膜保护屏障。

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第二章乳化沥青及其应用

①界面张力作用 乳化沥青存在很大的相堺面体系的界面能很高，这是乳化沥青成为热力学 不稳定体系的原因也是沥青微滴聚并的推动力。因此降低界面张力，有利于 乳化瀝青稳定性的增加． ②电荷的作用

虽然乳化沥青胶团形成以后其直径（一般在１．５蛳ｍ）远大于乳化剂胶团的

直径，布朗运动的作用影响相当小但是会由于熵驱动和范德华引力（远程范德 华引力）而相互接近，乳化沥青胶团之间仍存在着引力和由于乳化沥青胶粒表面 電荷引起的斥力因而ＤＬＶＯ理论基本适用于乳化沥青体系。 离子型乳化沥青胶团中由于离子型乳化剂分子的电离使其中有双电层存 茬。当乳化沥青粒子表面电荷增加时势垒增大，阻碍沥青微滴聚并 乳化沥青胶团属大粒径胶团，当乳化沥青粒子表面电荷增加时次極小值处 能量降低，聚集在此发生由于此处胶团的平动能比次极小能大得多，故聚集的 胶团受到轻微的搅动即可散开这对防止聚结破壞的不稳定是有利的。 从电荷对乳化沥青稳定性的作用可以看出增加电荷有利于稳定。
制备乳化沥青必须加入一定量的乳化剂一方面起降低表面能和增加电荷斥 力的作用，另一方面使足够量的乳化剂分子吸附在沥青和水界面上形成界面膜 起屏障作用。 乳化沥青界面膜嘚紧密结构是乳化沥青稳定性得以保持的关键因素当乳化 沥青胶团发生聚结时，需破坏界面膜才能使其聚结因为界面膜的屏障作用，阻 碍了胶团的靠近越过势垒即使个别胶团越过势垒，也因为界面膜的屏障而不能 迅速聚结 有的界面膜具有很高的界面粘弹性，这种粘彈性使得界面膜具有扩张性和可 压缩性当界面膜遭到破损时，它能使膜愈合防止沥青微滴的聚并。一旦一些 沥青微滴发生聚结一些乳化剂就会自沥青一水界面上释出。如果界面膜的强度 大则乳化剂的释出不易发生，从而能防止聚结的发生有时从界面上释出的乳 化劑能以纤维状或固相形式出现，不再回到溶液中去仍旧聚集在界面上，界面 膜变厚或起皱沥青微滴被很厚的界面膜包围，使乳化沥青具有很高的稳定性 在乳化沥青的稳定因素中，界面膜的影响最大电荷影响次之，界面张力的降低 相对前两者来说较小

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２．５乳化沥青及其配套技术进展

２．５．１沥青乳化剂及稳定剂 目湔各国根据沥青原料的性质和乳化剂生产的综合情况选择使用不同类型

的乳化剂，并形成专利生产和系列产品表２―２中给出了世界各國较有代表性的

乳化剂类型及其产品的情况。
表２－２世界各国常用沥青乳化剂类型及产品情况 乳化剂类型 国家 美国 前苏联 阴离子乳化剂 捷克 常用乳化剂 妥尔油松香，木质素 亚硫酸废液木焦油，石油环烷皂 烷芳基磺酸盐 肥皂皂脚，皂粉油酸，环烷酸铝皂 中国 磺化植物油，十二烷基硫酸钠 美国 日本 加拿大 法国 阳离子乳化剂 西班牙 十八烷基三甲基氯化铵十六烷基三
ＥＭ－２．３，ＲｌＩ―Ｃ０１ＪＡＳ－１２，３ＳＭ

２３０１，２３０２ＥＬ２－１ 季铵盐类 丙烯二胺类 烷基二胺类 酰胺类

ＥＮＩＰＨＡＩ Ｔ－ＳＨＥＬＬＧＲＪＰ ＡＳＦｌＥＲ

ＤＵＯ衄：ＲＥＤｌＣＯＴＥ

ＮＥＯＩ Ａ譬１１Ｃ．ｈⅡＣ～伍ＬＬ
甲基溴化铵，烷基酰胺基多胺烷基丙 烯二胺，阳离孓咪唑啉胺化木质素 －１，ＡＳＦＳＭ一Ⅱ，１８３１１６３１

氨基酸类，甜菜碱类咪唑啉类 氨基酸钠，磷脂类 聚乙烯二醇多え醇，聚氧乙烯醚 平平加烷基聚环氧乙烯醚

ＰＥＮ－５，Ｆ７５ＮＳＳ０－２１ ｏ－２０．ＯＰ

在制备乳化沥青过程中，为使沥青乳液保持较长时期的均匀和稳定需加入少量 的稳定剂。稳定剂常使用的是无机盐类如水玻璃，氯化铵氯化钙等，或者是 有机盐类如胺类，淀粉聚乙烯醇，羧甲基纤维素钠等在沥青乳液中乳化剂 的用量一般为Ｏ．１％一１％，而稳定剂的数量则为乳化剂的６５％以丅 ２．５．２乳化剂的合成方法 ２．５．２．１季铵盐类 阳离子沥青乳化剂季铵盐的工艺合成方法和路线众多，根据所使用的原料不

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同其合成工艺和反应过程各异。目前合成季铵盐多采用脂肪酸，牛油及石蜡 等酯类這样一些向目的产物转变有较远距离的原料因此，其工艺过程都较为复 杂但无论采用何种原料，对于目前普遍采用的季按盐的合成工藝来说总体上 其反应过程均可按以下三个步骤进行：

原料一伯胺化。叔胺化＿季铵化产品

其详细的反应过程，则视所采用的原料不同洏有所差异但其工艺合成的总 体思路则始终是按照上述步骤进行的。目前我国阳离子型季胺盐类乳化剂的生 产也主要是按上述工艺进荇的。 目前各国围绕季铵盐合成工艺路线的研究开展了很多工作目的都是致力于 找出一种工艺条件更为简单，操作更为方便的季铵盐合荿方法有资料ｐＪ报道了 两种更为简便的季铵盐合成的新路线： （１）直接以脂肪伯胺为原料与氯甲烷反应制取季铵盐。该方法以高级脂肪胺 为原料并和硫酸氢钠以及作为溶剂的异丙醇于高压釜中混合，通入适量的氯甲 烷；反应温度１２５℃加热３ｈ后反应一次性完荿，即可制得定量的季铵盐产物 （２）以高级脂肪醇为原料制取季铵盐。该方法通过下述反应过程来制取季铵 盐：

高级艏肪醇童些避高級氯代烷二三里鸟季铵盐

２．５．２．２咪唑啉类 咪唑啉类沥青乳化剂的合成多以油酯厂的副产物酯类或脂肪酸为原料目前 普遍采用的匼成工艺主要是按下述反应流程进行的【１０，１１】：

酯类上！曼腊肪酸＋烯胺里垄缩合产物至坐咪唑啉量壁垫季铵盐型阳离子咪唑啉

若直接采用脂肪酸为原料则可省去前面一步的水解反应。经环化后制得的 咪唑啉视具体的工艺和乳化剂的实际使用情况，即可进一步季铵化制得季铵盐 型阳离子咪唑啉乳化剂也可不进行季铵化而直接做为眯唑啉乳化剂产品使用。 如以油酸为原料二乙烯三胺为反应剂，经环化后可制得阳离子型的氨基乙基氢 化咪唑啉乳化剂进一步季铵化后则得到季铵盐型阳离子咪唑啉乳化剂。 目前我国咪唑啉类沥圊乳化剂的生产多采用上述工艺。由于该工艺采用的

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原料成本低廉价格上具有较大的优势。整个工艺反应过程中有无溶剂均可进 行，且催化剂的影响不甚明显是合成眯唑啉类沥青乳化剂较为理想嘚工艺路线。 ２．５－２．３胺化木质素

胺化木质素乳化剂主要以造纸工业的副产品――木质素为原料经与适当的

季碱剂进行缩合反应洏得到，其工艺流程如下【１２】Ｉ

季碱剂＋木质素』捡一胺化木质素

目前工业生产中普遍采用环氧氯丙烷与三甲胺反应制得环氧丙烷三甲基氯 化铵做为季碱剂使用胺化木质素是我国推出的一种阳离子沥青乳化剂。由于合 成使用的原料木质素来源于造纸厂的废液中因此，不仅生产成本低廉而且还 可以解决造纸厂废液的出路问题。 ２．５．３乳化沥青的制备技术【６ｌ 沥青乳液的主要成分是沥青、水、乳化剂和稳定剂几乎各种标号的石油沥 青，都可用于制备沥青乳液国际上制备沥青乳液的方法主要有两种： （１）胶体磨或均匀机法。胶体磨主要包括转子和定子两部分转子在定子中

高速旋转，两者的问隙约为０．０３５加．０５锄乳化效果主要视液体剪力的大小洏异，

而这种剪力是由于沥青颗粒在乳化剂溶液中受到转子旋转表面切割而产生的制

备沥青乳液时，将热沥青（１１０～１２０℃）和熱的乳化剂水溶液（６０棚Ｏ℃）以固定的

比例分别进入转子已经在高速旋转（３０００￣８０００ｒ恤ｉｎ）的胶体磨中，沥青通过轉子

切割成粒子并与乳化剂水溶液混合后即可连续制各沥青乳液产品的沥青颗粒平 均为１心肛ｍ。需要注意的是加料要适量和均衡这昰保证产品均匀的重要因素。
水的硬度必须控制必要时应使用软化设备。 （２）搅拌器法这是～种问歇式生产沥青乳液的方法。搅拌器上装有桨叶 其位置需偏离搅拌器的中心，以免形成旋涡制各乳液时，先将定量的热乳化剂 水溶液倾入搅拌器中然后将热沥青在搅拌状态下逐渐注入搅拌器，并继续搅拌 （１００―８００ｒ／ｍｉｎ）采用此法制各的沥青乳液不如上法均匀，有的颗粒小于ｍｍ
国內过去没有沥青乳化的机械设备。近年来各单位在沥青乳液研制工作中，

也研制出不少种用于乳化的设备除胶体磨或均匀机外，较为簡便的乳化设备为

齿轮泵加喷嘴喷嘴的形式有螺旋式、注塞式、旋转式和喷雾式等，其中以喷雾 式的乳化效果较好

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２．５．４改性乳化沥青的制备技术【３】 根据国内外大量文献资料报道，改性乳化沥青的生产工艺基夲上采用以下三 种方法： ２．５．４．１选用改性材料将沥青改性再将改性沥青乳化（ａ法）（图２．８）。 此工艺根据选用的改性材料不同其沥青改性过程也不完全相同。 （１）固体橡胶 如果选用固体橡胶可首先将（固体橡胶）溶解于甲苯、二甲苯、丙酮等石油溶 劑中，后将橡胶溶液与溶融的沥青混合得到含橡胶的沥青再将含橡胶的沥青进 行乳化。此工艺须经三个工序制备过程中需较多的设备、时间和劳动力；同时 制备含橡胶成分高的橡胶沥青时，由于粘度大使沥青流动困难另外，固体橡胶 溶解使用石油溶剂时由于易燃的溶剂产生蒸汽，造成环境污染和成本高等

图２－８改性乳化沥青生产工艺（ａ法）

（２）胶乳 如果选用胶乳，则应将改性材料（胶乳）慢慢地加入到高温溶融的沥青中 使橡胶粒子分散，再将含胶乳的沥青进行乳化此工艺虽比上述工艺节省一个工 序，但仍存在因含混合哆量胶乳时需要有蒸发胶乳中水分的时间和橡胶沥青流 动困难的问题。加之如果橡胶沥青混合温度高时间长时，可能导致沥青和橡胶 材料早起老化的问题 ２．５１４．２先制出乳化沥青然后在掺配胶乳的方法（ｂ法）。 该工艺首先将沥青进行乳化然后将沥青乳液与膠乳在强力搅拌下混合来制 备改性乳化沥青。因此在沥青乳化和胶乳混合的两个工序中都需要设备。用这 种工艺制得的改性乳化沥青甴于胶乳和沥青颗粒系在较大尺寸范围（一般

０．１―１似）机械混合，加上胶乳中橡胶粒子和沥青粒子的相对密度差沉降速度

不同，影响改性乳化沥青的均匀性和稳定性所以在贮存罐等容器中存放时，经

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过一段时间胶乳发生分离、沉淀形成乳白色分离层。这种现象随着存放时间 越长越严重，使用时还需重新充分搅拌以减少妀性乳化沥青在罐底部或上部发

生的浓度差。由于制成的改性乳化沥青效果不好现在不推荐这种生产方法。

２．５．４．３将改性材料摻入乳化剂水溶液中而后与沥青进入乳化机进行乳化的方 法（ｃ法）（图２．９）。 将胶乳、乳化剂、稳定剂配制成水溶液与溶融的热瀝青同时进入胶体磨来 制备改性乳化沥青但用阴离子胶乳制造阳离子改性乳化沥青时，在配制胶乳、 乳化剂、稳定剂水溶液时应根据鈈同胶乳、用量对水溶液的ｐＨ值进行适当的 调整。此工艺只需要一个工序即可完成具有生产效率高、生产易控制、操作方 便的优点，洏且还具有粘度大、固含量高（干胶占沥青２．５％～１０％）、贮存稳定 性好的特点

表２．９改性乳化沥青生产工艺（ｃ法）

２．６乳化沥青及改性乳化沥青技术标准ｆ１３ｌ

２．６．１我国的技术标准 我国原来执行的《道路用乳化沥青技术要求》基本上是在我国原来乳化沥青

研究和推广应用的基础上，参照２０世纪８０年代的标准和试验方法制订的在当

时的条件下，该技术要求对乳化沥青和稀浆封層技术的发展起到了积极的指导作 用但是随着乳化沥青技术的不断发展，以及改性乳化沥青在我国的逐步推广应 用导致原来的技术规范已经不能满足生产的需要。在这种情况下交通部将《公 路沥青路面施工技术规范》（ＪＴＪ０３２．９４）进行了修订，制定了《公蕗沥青路面旌 工技术规范》（Ｊ１ｂ Ｆ４０一２００４）乳化沥青的品种和适用范围宜符合表２－３的规定。 乳化沥青的质量应符合表２．４的规定

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表２．３乳化沥青品种及适用范围 分类 品种及代号

适用范围 表处、贯叺式路面及下封层 透层油及基层养生用 粘层油用 稀浆封层或冷拌沥青混合料 透层油用 与水泥稳定集料同时使用（基层路拌或再生） 表处、貫入式路面及下封层 透层油及基层养生用 粘层油用 稀浆封层或冷拌沥青混合料

Ｐ（、－３ ＢＣ．１ ＰＮ．２

表２．４道路用乳化沥青的技術要求 品种及代号 堕 试验项目 位

快 破乳速度 裂 粒子电荷

慢裂或 慢裂 中裂 非离子

筛上残留物（１．１８衄筛）’

％ ０．１ ０－１ ０．１ Ｔ０６５２

不大于 粘 度 蒸 发 残 针＾度（２５℃）

残留物含量，不小于 溶解度不小于

５０￣ ４５～１５０ ３００

延度（１５℃），不小于 西北師范大学化学化工学院

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与粗集料的粘跗性裹附面

２，３ ２３ ’ｒ０６５４

积，不小于 與粗、细粒式集料拌和试验 水泥拌和试验的筛上剩余

不大于 常温贮存稳定性： １ｄ，不大于 ５ｄ不大于

％ ｌ １ １ １Ｕ６５５

液体石油瀝青适用于透层、粘层及拌制冷拌沥青混合料。根据使用目的与场 所可选用快凝、中凝、慢凝的液体石油沥青，其质量应符合表２．５嘚规定改 性乳化沥青宜按表选｝６用，质量应符合表２．７的技术要求

表２－５道路用液体石油沥青技术要求 快凝

一ｌ ．２ ．３ ‘２０

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表２－６改性乳化沥青的品种和适用范围 品 种 喷洒型改性乳化沥青 改性乳化沥青 拌囷用乳化沥青

适用范围 粘层、封层、桥面防水粘层用 改性稀浆封层和微表处

表２－７改性乳化沥青技术要求 品种及代号 试验项目 单位

快裂戓中裂 阳离子（＋）

％ ０．１ ｌ一１０ ８―２５ ％ ５０ ４０―１２０ ５０ ２０ ９７．５

Ｔ０６５８ Ｔ０６５３ Ｔ０６５２ Ｔ０６２２ Ｔ０６２１ Ｔ０６５１ Ｔ０６０４ Ｔ０６０６

筛上剩余量（１．１８ｍ），不大于

含量不小于 针入度（１００９，２５℃５ｓ） 蒸发 软化點，不小于 残留物 延度（５℃）不小于 溶解度（三氯乙烯），不小于 与矿料的粘附性裹附面积，不小于 贮存稳 定性 １ｄ不大于 ５ｄ，不大于
６０ ４０一１００ ５３ ２０ ９７．５
Ｔ０６０７ Ｔ０６５４

Ｔ０６５５ Ｔ０６５５

２．６．２美国ＡｓｌＭ技术标准１１４１

美國是世界上最大的改性乳化沥青生产消费国集中代表了一些世界最先进 的技术和产品，国际稀浆封层协会大部分技术规范均出自美国妀性乳化沥青在 美国的使用范围很广，包括粘层、表面处治、再生、贯入式、冷拌混合料、常温 混合料、微表处等由于改性目的、改性方法、用途和地区不同，其技术标准也
表２．８美国微表处用改性乳化沥青技术标准 阿拉 州名 巴马 筛上索 余量（％） 贮存稳 定性
＜０．０１ ０＿５ ＜１

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赛博特粘度（ｓ） 固含量

１５～１００ ＞６２ １７７℃

＜１００ ＞６２ １７７℃

１７７℃ ／２０ｍｉ“

＞８０ ＞９７．５ ５０―１００

２０４℃ ／１５ｍｉｎ

＞７０ ＞９７ ４０～９０ ＞５７
／１５ｍｉｎ ／１５ｍｉｎ
＞４ＪＤ ＞９６ ＞４０ ＞９７．５ ４０―９０ ＞６０

蒸馏物延度（ｃｍ） 溶解度（％） 针入度（０．１Ⅻｎ） 软化点（℃） 聚合物用量 ６０℃动力粘度 （Ｐａ．ｓ） 擐４力延度比率

＞９７５ ６０―１１０
＞９７’５ ４０―９０ ＞５７

表２―１２ㄖ本ＪＥＡＡｓ阳离子、阴离子和非离子乳化沥青的品种和代号 品 种 １号 ２号 喷洒用 阳离子乳化沥青 ３号 ４号 拌和用

温涡喷洒及表面处理使用

寒冷时期喷洒及表面处理使用 透层油及水泥稳定处理层的养生使用 粘层油 粗粒式拌和用 密级配拌和用 含土集料拌和用 温暖时期喷洒及表面处理使用 寒冷时期喷洒及表面处理使用 透层油及水泥稳定处理层的养生使用 粘层油 粗粒式拌和用 密级配拌和用 含土集料拌和用 水泥、瀝青乳液稳定处理集料拌和使

ＭＡ．１ ＭＡ．２ ＭＡ．３ ＭＮ一１

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表２．１３日本ＪＥＡＡＳ阴离子乳化沥青标准 品种及代号 项目

ＰＡ一１ ＰＡ．２ ３～１５
ＰＡ．３ １―６ Ｂ～－４

筛上残留物（１．１８ｍ）

粘附性 粗粒式集料拌和试验 密级配集料拌和试验 含土集料拌和试验 粒子电荷 蒸发残留分 蒸 发 残

２／３以上 均匀 均匀

阴离子（一） ６０以上

６０‘１００ ６０－ｏｏｏ

延度（１５℃）（ｃｍ）

９８％以上 ９７％以上

甲苯溶解度（％） 物 贮存稳定性（２４ｈ）（％） 没有粗 冰冻稳定性（．５℃） 颗粒、不

不一样。表２―８为美国不同地区的微表处用改性乳化沥青技术标准表２．９、２．１０、 ２．１１分别为ＡＳＴＭ陽离子、阴离子乳化沥青的技术要求。 ２．６．３日本改性乳化沥青技术标准１１４Ｊ 日本的乳化沥青标准有国家标准ＪＩｓ和协会标准ＪＥＡＡｓ（Ｊａｐ柚Ｅｍｕｌｓ诟ｅｒ

舡ｐｈａＪｔ匙ｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｓｔａｌｌｄａｒｄ）两种其中国家标准Ｊｌｓ对乳化沥圊的分类比较简

单。（分别见表２―１２～２―１６）１９９４年日本道路协会在修订《沥青路面铺装纲要》 第四章的第５节中，补充叻掺杂聚合物改性乳化沥青的检验标准（表２．１７）

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第二章乳化沥青及其应用

表２．１４日本ＪＥＡＡＳ阳离子和非离子乳化瀝青标准 品种及代号 项目

恩格拉度（２５℃） 筛上残留物（１．１８ｍｍ）（％） 粘附性 粗粒式集料拌和试验 密级配集料拌和试验 含土集料拌和试验 水泥拌和试验（％） 粒子电荷 蒸发残留分 蒸发 残留物

１撕 ０＿３以一 ２，３以上 均匀

１．０以下 阳离子（＋） ６０以上

１００＾Ｊ２００ １５０―３００

针入度（２５℃）（ｄ∞）

贮存稳定性（２４ｈ）（％）

表２－１５日本ＪＥ从Ｓ改性乳化沥青或特种乳化沥圊的品种和代号

高渗透力乳化沥青 高浓度乳化沥青

透层用 渗透及表面处理用 温暖时期粘层用 寒冷时期粘层用 温暖时期表面处理用 寒冷时期表面处理用 维修养护的常温混合料用 微表处用

ＰＫＲ．Ｓ一１ ＰＫＲ－Ｓ一２

稀释沥青乳液 微表处乳化沥青

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硕壵论文：改性乳化沥青的制各及其应用研究

表２―１６日本ＪＥＡＡｓ改性乳化沥青或特种乳化沥青的标准 品种及代号 阳离子乳化沥青 项目

ＰＫＲ－１’ ＰＫ．Ｐ ＰＫ．Ｈ １ ２ １一１０ １ ３―００ ２ ３～６０ ＰＫＲ．Ｓ

恩格拉度（２５℃） 赛波特 粘度（ｓ）

筛上残留物（１．１８ｍｍ）（％） 粘附性 渗透度 密级配集料拌和试验 粒子电荷 蒸发残留分（％） 针入度（２５℃）（ｄｎｍ） 软化点（℃）

１５℃（ｃｍ） ２３以上 ２，３以上
均匀 阳离子（＋） ５０以上
６０一ｌ∞ １０睢１５０
１００―２００ ２ａ卜３００

６０以上 ４０以上 ５０以上 ３０以上

５℃（ｃｍ） ｌ∞以上

２５℃（Ｎ．ｍ） １５℃（Ｎ．ｍ） ２５℃（Ｎ．ｍ） １５℃（Ｎ．ｍ）

ｌｊ咀上 ２．５以上 ３―ｒ２０

咴分（％） 馏出油分（至３６０℃）（％） 蒸馏残留分（３６０℃）（％） 针入度（１５℃）（ｄⅡｌＩｎ） 蒸馏 残留 物 延 度

１５℃（ｃｍ） １０℃（ｃｍ）

流出时间（６０℃）（ｓ）

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第二章乳化沥青及其应用

贮存稳定性（２４ｈ）（％）

没有粗 沒有租颗 粒、不结 块

表２．１７日本掺聚合物改性沥青乳液标准 ＰＫＲ＿Ｔ型 指标 单位

恩格拉粘度（２５℃） 筛上残留物含量（１．１８ｍｍ） 粘附性 电荷 蒸发残留物含量 针入度（２５℃）

５０～１００ １００―１５０

１００以上 １００以上

延度 蒸 发 残 粘韧性 留 物 韧性

Ｎ．ｍ ％ ％ １５℃ ２５℃ Ｎ．ｍ Ｎ．ｍ ５℃

４以上 １．５以上 ２以上 １以下 ｌ以下

灰分 贮存稳定性（２４ｈ） 冰冻稳定性（－５℃）

２．７乳囮沥青及改性乳化沥青的应用

乳化沥青在道路工程中应用很广可以用于表面处治、贯入式路面及沥青碎 石、沥青混凝土等路面结构，还鈳作为透层油、粘层油、封层油、稀浆封层等 也可以用于旧沥青路面材料的冷再生及砂石路面的防尘处理。 ２．７．１乳化沥青稀浆封層在公路养护上的应用１３Ｊ 沥青路面由于长年处于风吹、雨淋、日晒、冻融等自然气候的侵蚀下使路 面材料中的沥青与矿料不断产生粅理与化学的变化，并且逐渐降低其适应气候变 化的能力又由于路面上行驶车辆的作用，会造成沥青路面不断发生开裂而随
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硕士论文：改性乳化沥青的制备及其应用研究

着裂缝的出现，会造成路面的透水也就会引起基層的变软和表面坑槽的出现， 从而使路况变换这样就会降低车辆的行驶速度，增加车辆的磨损与油耗因此， 对沥青路尽早进行预防性養护是保护沥青路面、延长道路使用使用寿命、提高运 输效率、降低运输成本的重要环节 对于沥青路面来讲什么是最经济、有效的养护方法呢？美国的亚利桑那州作 了一个示范研究他们比较了三种方法： 第一种是对一新建路２０年内不做养护，然后再重建： 第二种是对┅新建路每１０年加铺一层热拌沥青混凝土； 第三种是作有计划的预防性养护 研究结果表明：有计划作预防养护路面的费用比不保养使鼡２０年再重建的 费用要低６３％，比每１０年加铺一次的费用要低５５％而且路面性能还要好的多， 见图２．１０

图２．１０路面性能的变化

我国最早应用稀浆封层是在１９８１年，当时在援建赞比亚赛曼公路上铺了乳 化沥青稀浆封层双面表面处治经行车使用效果良好。１９８７年辽宁省组织力量 对稀浆封层进行了研究研制出了自行式和拖挂式稀浆封层摊铺机，为我国推广

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第二章乳化沥青及其应用

应用稀浆封层施工技术创造了条件图２．１１为封层前龟网裂严重的路面，图２．１２ 为封层后良好平整喥的路面乳化沥青稀浆封层施工技术在我国还是一项新技 术，在目前主要用于以下几个方面： １）旧沥青路面的维修养护 ２）新铺沥青蕗面的封层 ３）在砂石路面上的铺磨耗层 ４）水泥混凝土路面和桥面的维修养护

图２－１１封层前龟网裂严重的路面

图２―１２封层后良恏的平整度

２．７．２改性乳化沥青稀浆封层在高速公路沥青路面上的应用【１５埘】

现在高速公路沥青路面的维修养护对乳化沥青的應用提出了更高的要求。 很显然普通的乳化沥青、乳化沥青稀浆封层只适用于普通公路，在高速公路上 必须采用改性乳化沥青同样，罩面层的结构也必须跟着变化有许多新的领域 等待我们去开发，改性乳化沥青的发展前景十分广阔近年来，用聚合物改善沥 青的性质提高路面的使用性能，延长路面的使用寿命已成为国内外沥青路面 技术发展的趋势。 在国外随着聚合物改性沥青的普遍应用，聚合粅改性乳化沥青也在迅猛地 发展科学家们从常规的乳化沥青稀浆混合料配方着手，加入特殊的高分子聚合 物添加剂制成聚合物改性乳囮沥青稀浆封层混合料，聚合物改性乳化沥青稀浆 封层技术也就从此问世时至今日，聚合物改性乳化沥青稀浆封层已被认为是修 复道路車辙及其他多种路面的病害最有效、最经济的手段之一 ２．７．２．１我国的现状 我国自１９８８年京石、沈大、沪惠高速公路通车，實现了我国大陆高速公路 零的突破这以后的十年来，是我国公路事业突飞猛进、最具活力的十年以高 速公路为标志，我国公路事业进叺了崭新的阶段尤其是１９９８年，国家实施了 更为积极的财政投资政策加大了对公路基础设施的投资，年投资规模两次追加

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到１．８×１０“元，实际完成２．１１８×１０“元全年新增公路３．７×１０４ｋｍ，其中高速公 路１．４８７×１０３ｋｍ。全国公路通车总里程达到１．２６×１０６ｌ【Ｉｎ，高速公路的总里程已經 达到６．２５８×１０３ｋｍ（图２．１３），到２００３年底，高速公路的通车总里程己接近３万公 里，其中绝大多数是沥青路面。表２―１１为１９９９年世界前２０位国家的公路和高 等级公路里程公路建设改善了交通条件，扩大了需求带动了相关产业的发展， 為国民经济持续增长作出了贡献

图２―１３我国高速公路里程的发展

我国十年高速公路建设的历程，走完了国外几十年的路在高速公蕗里程大 幅度增长的同时，高速公路的建设质量从总体来说也向世界先进水平前进了一大 步但是，按照国外的一般的情况高速公路路媔在通常的设计寿命１５～２０年 内，交付使用后长则十来年短则五六年、七八年，表面层即需维修罩面一次 我国的高速公路沥青路媔，早期的已经使用了１０年相当一部分已经有五六年 以上，已经面临维修养护期的到来 另一方面，由于某些高速公路沥青面层厚度較薄工期较紧，结构不尽合理 （尤其是表面层的透水）材料质量不好，施工管理或监理不严开放交通后交通 量迅速增长，车辆大型囮超载严重，长期受水分浸泡影响等种种原因致使在 一些高速公路路段的沥青路面出现严重的早期破坏，主要是水损坏破坏因此， 茬有些高速公路上已经出现了严重的坑槽、裂缝、车辙，影响交通使用性能 下降。维修养护的工作量很大例如： （１）面层大面积損坏，需要全面的维修罩面： ｆ∞局部性的补坑、找平； （３１路面已经磨光急需恢复抗滑功能；

㈣对已经开裂且裂缝宽度较大者进行灌缝封水：

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第＝章乳化沥青及其应用

表２．１８ １９９９年世界排名前加位国家的公路和高等级公路里程 国家 媄国 印度 巴西 中国 日本 俄罗斯 澳大利亚 加拿大 法国 西班牙 总里程／ｌ（ｍ

６ ３８４ ３ ２２７
５８．８ ４５．７ ９．５ ９３．８ ７４．９ ３５．５ ３８．７ ３５．３ １００．０ ９９．０

路网密度／Ｋｍ（加０Ｋｍ２）。１

６５ １１２ ２０ １４ ３０５ ３０ １３ ９ １６２ １３１

１３９ ６４４ ９２４ ６９ｌ ２０７

３４ ５０８ １６４ ２４７ １６９ ２７８ ７ｌ ６７０ ４５ ５４８ ４８ ５６０ １３９ ７５８ ３８ ５００ ３４ ４４ｌ

１ ７２４ １ ３５ｌ ｌ １５２

９４８ ０００ ９１３ ０００ ９０ｌ ８９３ ６６３ ９０２ ５００ ７９５

（５）处理泛油； （６）已经形成的車辙必须铣刨重铺罩面。 现在养护管理部门或者不断的修补或者重新加铺罩面层。可以认为我国 在高速公路沥青路面的维修养护的專门技术方面基本上还处于空白的阶段。只有 少数省份如河北省、河南省等已经开始在这方面进行研究尝试大部分地区至今 仍未引起公蕗建设者们的重视。国内普遍习惯于采用普通中低级公路的维修养护 方法旌工过程通常都是中断交通或改运行驶，维修养护方法几乎都昰干篇一律 的铺筑沥青混凝土罩面层处于非常落后的状态。 为满足高速公路的维修养护的需要一些单位已经开始开发研制用高分子聚 匼物改性沥青的稀浆封层。通过交通部公路科学研究所等单位“八五”期间交通 部重点新技术推广项目“乳化沥青稀浆封层成套技术”的嶊广和研究稀浆封层 技术有了大的发展。河南省公路管理局、新乡市公路科技研究所和西安公路交通 大学合作采用丁苯胶乳与ｃＲｓ．１型慢裂快凝阳离子乳化剂混合再加上助剂， 制成改性乳化沥青包括少数水泥混凝土路面在内，己铺筑了近２×１０５ｍ２稀浆封 层罩面２０℃条件下铺筑后半小时可通车，它与普通乳化沥青相比低温抗裂性、 高温稳定性、耐久性都得到了改善，产生了良好的效益浙江省也已经在杭百高 速公路的维修养护中试用改性乳化沥青稀浆封层，取得了一定的效果河北省沧 州市盛通乳化沥青有限公司等单位引进了ＨＤｌＯ型稀浆封层推铺机及用于修补 车辙的Ｖ字形推铺箔，在京石高速公路、石安高速公路上铺筑了改性乳化沥青

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稀浆封层试验段不过我国目前基本上都采用丁苯胶乳、氯丁胶乳等与沥青乳液 共混的简单的工艺制作改性乳化沥青，此项技术目前还处于试用阶段 １９９９年新乡市高远公路工程有限公司化工研究所在京秦高速公路施工现场

利用ＲＹ．３型移动式乳化沥青生产车问（６仙），采用乳化剂、改性偶合剂、ｓＢＲ胶

乳改性剂混和乳化沥青制成ｃＢＲ．３型阳离子快裂改性乳化沥青。然后用

ＤｘＰ、）哼―３型３头人工手持喷枪喷洒用量ｏ．４～ｏ．４５ｋｇ／ｍ２（桥面ｏ．５～ｏ．６ｋｇ／ｍ，

作为层间粘层油对防水隔水起到了良好效果。而在补坑、封层方面普通设备引 起国内有關部门的广泛重视。 根据我国的实际情况一般高速公路沥青路面多多少少带有轻微的车辙，不 可能仅仅采用打毛或铺筑超薄层罩面（５ｍｍ以下）的方法解决表面层恢复抗滑性 能对车辙稍轻微的可采用改性乳化沥青稀浆封层的方法铺筑罩面，对车辙和其 他破坏较严重的必须采用锈刨及铺筑改性沥青ＳＭＡ罩面或一般的沥青混凝土罩 面的方法其中改性乳化沥青稀浆封层罩面技术是应该研究的重点。 在稀漿封层机和综合养护车方面我国一些单位如河北省卢龙机械厂、徐工 集团等也曾引进国外的技术，或进行过研制开发但当时主要是瞄准一般公路的 维修养护用的，推铺厚度一般较薄且不适宜于改性乳化沥青稀浆封层的铺筑。 尤其是不能满足高速公路沥青路面普遍存在囿车辙的情况综合养护车也有类似 的情况，尽管国内也有一些产品但档次低，性能达不到国外先进水平为适应 新的情况，跟踪国外嘚先进技术引进国外的适用于高速公路的维修养护用的先

进产品是非常必要的。去年辽宁省在美国Ⅷｅｙ ｓｌｕ玎ｙ ｓｅａｌⅣｓｓ）公司帮助下已

经引进了２ｍ／ｈ产量的Ｅｍｕｌｔｅｃｈ Ｇ １００，安装在抚顺市开始试用 交通部从七十年代起组织了对乳化沥青应鼡技术进行研究开发，经过“七五” 对“乳化沥青筑养路技术”及“八五”期间推广“乳化沥青稀浆封层”两个阶段 已经为进一步研究妀性乳化沥青稀浆封层作为高速公路的维修养护技术奠定了 基础。 应该看到高速公路的维修养护具有广阔的市场需求和良好的推广应用湔 景。我国高速公路到２０００年将达到１０４ｋｍ再过二、三年，主要干线的高速公 路网将基本建成尽管高速公路的建设不会停止，还将继续不断的建设下去但

第一个高速公路的建设热潮可能会告一段落，新建高速公路的速度和步伐将可能

减缓而已经通车五、六姩或七、八年的高速公路将大量进入维修养护期。因此 研究高速公路的维修养护技术是我国公路发展的需要是高速公路发展到一定程

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第＝章乳化沥青及其应用

度后必然的产物。 ２．７．２．２国外概况 自德国建成世界上第一条高速公路起至今巳经有６０多年的历史。第二次 世界大战后国外高速公路发展很快，大部分发达国家的高速公路网早就已经建 成全面进入维修养护期。高速公路的维修养护和新建一样需要一整套先进的 科学技术，近年来尤其得到了令人瞩目的发展和进步 高速公路的维修养护技术在國外已经形成成套技术，包括沥青路面使用性能 水平的测试与评定、残余寿命的测算、路面补强设计、维修养护方法的确定、维 修养护安铨作业、大交通量路段不影响正常通车的夜间施工技术、以及针对各种 不同破损类型的维修养护措施等等尽管国外已经拥有成熟的技术，但近年来的 研究工作仍然非常重视改性乳化沥青稀浆封层技术和改性沥青ｓＭＡ（沥青玛蹄 脂碎石混合料１技术是国外近年来研究的偅点。另外美国将沥青路面的裂缝灌 浆技术及维修养护作业的施工安全列为国家战略公路研究计划（ｓＨＲＰ）的两个重 要课题，国外許多国家拥有高速公路的自动化补坑技术也取得了令人瞩目的成 就。表２＿１９列出了１９９６年部分国家沥青乳液的使用量

表２―１９世界各国乳液用量（１９９６年ＩＢＥＦ第二届乳液制造商会议资料） 国家 美国 法国 墨西哥 巴西 西班牙 日本 英国 德国 意大利 葡萄牙 澳夶利亚 土耳其 乳液用量／ｌ【Ｉ
２２６５ １０１０ ５１５
３０６８０ ２６５０ ９００ １４０１０ １３００ ４０２６ ２，１００ ２８００ ２２５０ ３６３ ２７０ ８００
７．４ ３８．１ ５７．２ ２８．９ ２６．９ ７．８ ７．３ ４．６ ４．４ ２３．７ ２４．８ ５．０
３５０ ３１６ １６０ １３０ １００ ８６ ６７ ４０

在国外改性乳化沥青稀浆封层在高速公路的维修养护工作中的使用越来越

普遍。其最新发展是利用聚匼物改性沥青乳液铺筑稀浆封层国际稀浆封层协会
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（ＩｓｓＡ）将它分为聚合物改性稀浆精细表面处治（ＰｓＭ，常用于超薄抗滑表层）和用 于填补车辙的聚合物改性稀浆封层（ＰｓＲ）ＩｓｓＡ在原来的稀浆封层实施细则 ＩＳｓＡＡ】４３．８３的基础上，修订成为改性乳化沥青稀浆封层的推荐实施细则ｌＳＳＡ

～４３．９１对改性稀浆封层的设计、试验、质量控制、测试等作了规定。使改性

乳化沥青稀浆封层在全世界范围内有了很大的發展美国沥青协会制定了稀浆封 层旌工手册，ＡｓＴＭ制定了Ｄ３９１０稀浆封层混合料试验和检验标准日本乳化

沥青协会（ＪＥＡＡＳ）制订了橡胶沥青乳液标准。

用于改性的聚合物主要有ＳＢＲ胶乳、氯丁胶乳、ＥⅥ～、ｓＢＳ等

美国ＩｓｓＡ关于精细表面处治嘚规范陋１４３）对聚合物改性乳化沥青及稀浆封 层混合料提出了技术要求。１９９６年５月版要求乳化沥青应符合ＡＡｓ瑚吣Ｍ２０８

表２．２０美国ＩｓｓＡ关于精细表面处治规范中对矿料级配的要求 筛孔ｍｍ 通过率
１００ １００ ９０．１００ ６５－９０ ４５－７０ ±５ ４５－７０ ２８．５０ ±５ ３０＿５０ １９＿３４ ±５ １８―３０ １２－２５ ±４ １０－２１ ７．１８ ±３ ５―１５ ５．１５ ９．５ ４．７５ ２．３６ １．１８ ０．６ ０．３ ｏ．１５ ０．０７５

Ｄ２３９７的快凝型聚合物改性乳化沥青ＣＳＳ一１ｈ的要求，通常要求聚匼物含量不小 于３％乳化沥青的残留物含量不小于６２％，软化点不小于５７℃针入度在４０～ ９０之间。要求的矿料级配如表２．２０所示分为２种。同时对稀浆封层的配合比 设计提出了各种相应的技术要求 ｌｓｓＡ关于精细表面处治改性乳化沥青稀浆封层的技術要求规定如表２―２１， 由此确定的沥青用量还必须通过修正的马歇尔试验（１ＳｓＡＴＢ一１４０）予以确认

表２－２１ｌｓｓＡ關于精细表面处治改性乳化沥青稀浆封层的技术要求 项

粘结力：３０ｍｉｎ潮湿凝聚力（初凝） ６０ｍｉｎ开放交通

不小于１．２０Ｎ．ｍ 不小于２．００Ｎ?ｍ 不大于５３８９／ｍ２ 保留不少于９０％

沥青膜剥离试验 湿轮磨耗试验磨耗损失：１

１ＳＳＡＴＢ一１０９ ＩＳＳＡＴＢ一１１４ ＩＳＳＡＴＢ一１００

西班牙是欧洲搞精细表面处治最多的国家，到１９９１年生产了１．８×１０３ｔ，占

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全部稀浆封层的５５％法国的高速公路改性沥青稀浆封层罩面技术将稀浆封层推 到了一个新的高度，它不仅是薄层罩面而且厚度己达到１ｃｍ以上，因而有较 长的使用寿命在法国和西班牙，在精细表面处治中添加纤维的做法使混合料的 抗滑性能和耐久性、抗裂性能得到了全面的提高表２―２２列出了欧美主要国家 的实际情况。表２．２３是西班牙精细表面处治矿料级配的要求表２―２４是日本精 细表面处治矿料的级配要求。

表２．２２欧美主要国家精细表面处治情况 稀浆封层（１０４ｍ２） 国家 １９９２年 北美：美国和加拿大 阿根廷
１２０．Ｏ ２．５ １０．ｏ ４．５

精细表面处治（１０４ ｍ２） １９９２年

９５．Ｏ ３．５ ６．５ ２．０

南 墨西哥 美 哥伦比亚智

Ｏ．１／ｏ．９ ０．３，１．Ｏ ０．１ ０．３

利 欧洲：法国 德国 英国 意大利 西班牙 其他１３国 小计 澳大利亚 非洲：南非 附近五国 中国 亚 泰国 洲 日本 合计

０．２ ＞１２９．７ ＞１０５．８ ０．０１ ＞７０．５ ０．０２ ＞７４．３ １４．１ ７．７ １．７５ ６．０ ＞２．２ ＞９．７ ＞６．２ ＞３．４ ＞１０．８ ８．９ ５．５ １．６ １０．０ ５．２ １．５ １．２ ７．０ １２．０ ３．３ ３．５ １０．０ ＞５．８ ＞４１．６ １１．０ ６．４ ３．５ ３．５ ＞６．２ ６．７ ＞３７．３ ２９．４ ６．０

为了满足薄层排水性蕗面的需要粘结力大的高浓粘层油用的沥青乳液是近 年来引人注目的一种新产品。在日本普遍采用改性的高浓度沥青乳液，浓度

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６５～７０％残留物软化点７０～７５℃，针入度９０～１２０

表２．２３西班牙精细表面处治的矿料级配要求 筛孔，ｍｍ 通过率（％）
１００ １００ ８５―１００ １２．５ １０ ６．３ ５ ２．５ １．２５ Ｏ．６３ ０．３２ ０．１５ ０．０７５
８０―１００ ７０．９０

８５－１００ ７０－９０ ６旺８５

６５．９０ ４５－７０ ４０＿６０

３０＿５０ １８．３３ １８－３３

１８＿３５ １２．２５ １１－２５

１０．２５ ７－１７ ６．１５

表２－２４日本精细表面处治的矿料级配要求 筛孔ｍｍ 通过率（％）

２．５ ５ １００ １００ ９０．１００ ９０＿１００ ６５．９０ ４０－６５ ３０－５０ ２８―４２ １８－３０ １５．３０ １０－２１ １０．２０ ５－１５

同时，国外的乳化沥青稀浆封层摊铺机产品也不断发展随着公路建設和维 修养护技术的发展，产品性能不断发展美国阿克苏诺贝尔（ＡＫｚｏ ＮｏＢＥＬ）公司 的产品其制造技术较高，我国用户一般反映性能良好它可以满足普通的乳化沥 青稀浆封层摊铺的需要，还能满足改性乳化沥青稀浆封层摊铺的需要并具有专 门修补不太大的车轍的功能，是目前国际上较新的高科技产品 国外的高速公路养护设备，除了各种名目的专用设备如除雪车、标志清洗车 等等外还有许哆综合型养护车，不同的型号为满足各种目的和需要配套安装 各种不同的功能性装置。表２－２５为世界上一些国家的改性乳化沥青稀漿封层（微

表２．２５一些主要国家的微表处年用量 国家 美国 加拿大 南非 英国 德国 法国 西班牙 意大利 澳大利亚
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４５ ００００００ ５００００００ ４ ３４００００ ２７５０ ０【）ｏ ２０００００００ ７００００００ １０００００００ １ ００００００ １ ６０００００

第二章乳化沥青及其应用

表处）的年用量 ２．７．３乳化沥青在道路养护上的其他应用 乳化沥青在沥青路面养护的另外兩个应用领域是补坑和灌缝。 在补坑材斜、封缝材斜、旧路面再生等方面我国几乎还处于空白状态。各 地多多少少做了一些探索但还未见很有效果的成规模的应用。 沥青路面现场补坑采用冷补材料是维修技术的一大进步现在国外许多厂 家，如美国、加拿大、法国、日夲、韩国都已经开始向中国推销产品大部分是 袋装的，有的已经在中国设厂这些产品可以在雨季潮湿状态下使用，无需大的 施工设备其中不乏柴油稀释的改性液体沥青，也不排除乳化沥青我国尽管也 已有人开始研制，但质量要赶上国外产品还需努力。 沥青路面的開裂是在所难免的尤其是北方地区。冬季开裂严重是众所周知 的应该说这是乳化沥青的最好的使用场所。美国为了解决灌缝技术：不惜工本 在ＳＨＩ冲研究计划中安排了一大项目，包括灌缝材料、灌缝设备、清缝和通缝、 封缝技术已经成为一个成套技术，受到全世堺的重视许多国家都在推广应用， 而且也已经到了中国市场 旧沥青路面的再生重铺（ＲＡＰ）是国外新技术的热点，各种工厂再生、僦地再 生、冷再生等等乳化沥青在再生技术中占有重要的地位。 ２．７．４乳化沥青在其他它领域的应用 ２．７．４．１乳化沥青在油畾防塌钻井液上的应用

石油大学蒋官澄等嘲对胜利油田孤岛地区油井进行了实践研究把过去的向

钻井液体系中加入单一暂堵剂向加复合暫堵剂转化，其中一项就是复配阳离子乳 化沥青结果表明含有阳离子乳化沥青的体系比含复合暂堵剂的体系造成的堵塞 程度更高。 （１）在上部钻井液中逐渐加入３％左右阳离子乳化沥青使阳离子乳化沥青 充分溶解于上部钻井液中，可将上部钻井液改性为保护油气层的陽离子乳化沥青 类钻井完井液 （２）该阳离子乳化沥青类钻井完井液可在近井壁处快速建立屏蔽暂堵环，此 屏带可在射孔时或通过地层鋶体返排解除恢复油气井产能。 （３）该阳离子乳化沥青类钻井完井液对油气层的保护效果明显优于过去常 采用的屏蔽暂堵及复合暂堵技术且几乎不受油气层渗透率、温度的影响。 随着研究的深入乳化沥青在油田防塌钻井液上的应用会越来越广泛【２３～。

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硕士论文：改性乳化沥青的制备及其应用研究

２．７．４＿２乳化沥青在农业土壤改良中的应用 农田土壤的结构改良问題一直是农业研究的重要领域乳化沥青作为土壤调 节剂可起到防止水土流失、增温保墒等作用，有人称之为“液体地膜”国外开 始研究于２０世界３０年代，到了６０年代得以进一步发展１９６３年，比利时根特 大学与Ｉ丑ｂｏ石ｎａ公司合作研制的农用乳化沥青在某些国家得到了应用喷施地表 后能迅速形成棕褐色薄膜，因而具有与塑料地膜类似的保墒增温作用：破乳后显 著增加土壤中水稳定性团粒数量改良土壤结构，并使农作物达到一定的增产效 果由于产品的液体性质，还可在其中复配肥料、农药及生长促进素等在避免 “皛色污染”的同时，达到高产、高效、复合、安全的作用在世界许多地区得 以推广。２０世纪８０年代该产品还在我国某些地区进行叻应用实验，证明对农 作物增产效果较为明显对于中国市场而言，该产品存在环境适应性不强、价格

昂贵、运输不便等问题１２５捌

茬技术要求方面，由于农用乳化沥青属于一种新产品目前还没有正式的标 准，其暂定主要技术指标如表２－２６所示由于农用乳化沥圊在使用过程中需要 用水稀释，所以技术要求增加了稀释稳定性指标要求乳液在稀释过程中及稀释 储存２４ｈ内不破乳。
表２．２６农鼡乳化沥青暂定技术指标 项目 蒸发残留物含量 筛上剩余量 粘度ｆ２５℃）／Ｐａ．ｓ 贮存稳定性（２４ｈ） 稀释稳定性（２４ｈ） 指标
＞５５ ＜０．１ ２０～１００ ‘１ ＜５

近几年来我国在农用乳化沥青效果研究上取得了不少成绩，中国农业科学 院土壤肥料研究所周涌等卅经过两年时间对其可能存在的毒害方面进行了系统 的研究。得出的结论是： （１）由于使用量很小农用乳化沥青液中Ａｓ、Ｈｇ、Ｃｄ及吾ａＰ在土壤中的残 留量很少； （２）即使长期使用，农用乳化沥青液中Ａｓ、Ｈｇ、ｃｄ及ＢａＰ也不会因灌溉、 降雨等因素污染地下水； （３）即使长期使用农用乳化沥青液Ａｓ、Ｈｇ、ｃｄ及ＢａＰ在作物体内也极少

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第二章乳化沥圊及其应用

有残留，更不会危害食物链的安全是生态清洁型的土壤结构调理制剂。

所以随着研究、应用的深入，以防治水土流失和土哋荒漠化除草和防虫

害，促进农作物生长为目的的多功能农用乳化沥青的研究开发成为热点我国西 部地区土地沙化和水土流失较为严偅，随着我国政府西部大开发的战略的实施 乳化沥青在农业上应用范围将越来越广。 ２．７．４．３乳化沥青在防水涂料中的应用 就沥圊基防水涂料方面我国大致经历了乳化沥青、溶剂型高分子改性沥青 和水乳型高分子改性沥青三个阶段。就目前来说总的情况是溶剂型改性沥青占 主要地位，乳化沥青和水乳型改性沥青并存由于水乳型具有可节约大量溶剂、 无污染、施工方便、可在潮湿基层上旆工等優点，所以近年来发展很快目前， 国内的水乳型高分子改性沥青防水涂料多采用氯丁橡胶化Ｒ）、再生胶、ｓＢｓ、ｓＢＲ 为主改性材料进行改性其中ｃＲ具有耐溶剂、耐老化、耐湿性能优良、改性效 果明显等优点，但相对来说成本较高：再生胶改性较好但质量不稳萣，工艺要 求高故用的不多；ｓＢＲ具有价格较低、供应充足、性能基本满足要求等优点， 是用于沥青改性较为理想的橡胶品种１２８塒】 中科院广州化学所王长安等ｐ２ｌ把水性聚氨酯复配到乳化沥青中，研制成水性 聚氨酯改性乳化沥青防水涂料这既发挥了水性聚氨酯优异的力学性能和成膜性 能，咀显降低了水性聚氨酯的吸水率又较好地解决了沥青防水材料的高温流淌、 低温冷脆、耐候性较差的難题，并在减少环境污染的同时节约了能源具有良好 的经济效益、社会效益和推广前景。同时乳化沥青还广泛的应用于桥面防水涂 料【３３】。 ２．７．４．４乳化沥青在防腐涂料中的应用 金属的腐蚀给世界各国带来巨大的经济损失长期以来，一直采用多种技术 对金屬加以保护防止腐蚀的发生。其中金属防腐蚀最有效、最常用的方法之 一是在金属表面涂敷防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体因此，出现许多 性能优良的涂料如重防腐蚀涂料、聚氨酯防腐蚀涂料、环氧树脂、含氟涂料等， 但这些涂料一般含有大量的有毒挥发性溶剂如二甲苯等造成环境污染。所以水

性涂料、环保型防腐蚀涂料已成为研究的热门课题【３４删

以沥青环氧树脂为基料的重防腐塗料， 保持了沥青涂料优良的抗水性能 涂层柔韧性和耐腐蚀性能。克服了沥青涂料硬度不高、耐磨力、粘结力差和软化 点低的缺点与環氧树脂涂料相比较价格便宜。此外涂层还具有良好的抗渗透性

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硕士论文：改性乳化沥青的制各及其应用研究

能可以满足现代工业在苛刻环境条件下的使用【４５舯Ｊ。 西北师范大学高分子研究所王云普刘东杰等【４７】用水性环氧树脂复配乳化沥 青，研制出了环保型水性沥青基环氧树脂防腐涂料将水性环氧树脂与价格低廉、 施工方便的乳化沥青相结合，这既发挥了环氧树臘优异的成膜性能和防腐蚀性 能又较好地解决了沥青材料的高温流淌、低温冷脆等难题，并在减少环境污染 的同时节约了能源具有良恏的经济效益、社会效益和推广前景。 同时乳化沥青在水利建设的防渗透；建筑工程的防漏、防渗、防潮；制造 隔热保温材料：燃料的乳化燃烧；铁路机车用阻尼涂料；制造沥青绝缘纸（布）；

固化铁路道床、河道护岸防水、沙漠固沙保土等发面有广泛的应用１４””。

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第二章乳化沥青及其应用

【１】沈金安．沥青及沥青混合料路用性能人民交通出版社，２００１ 【２１弥海晨．沥青乳化剂及其应用技术研究长安大学硕士学位论文，２００１ 【３】虎增福．乳化沥青及稀浆封层技术人民交通出版社，２００ｌ 【４】交通部阳离子乳化沥青课题协作组．阳离子乳化沥青路面人民交通出版社，

【５】中国公路学会乳化沥青学组委员会．乳化瀝青稀浆封层科技译文集１９９６ 【６】夏朝彬，马波．国内外乳化沥青的发展及应用概况石油与天然气化工， ２０００２９（２）：８８￣９１ 【７】黎元生．石油炼制，１９８８（４）：５６ 【８】孙昭潢．石油炼制，１９８５（１０）：１ 【９】李稳宏等．陕西化