1、 乳化沥青概念
所谓乳化沥青就是将沥青热融，经过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。 相比于稀释沥青和热沥青，乳化沥青不需要耗费大量汽油、煤油等溶剂，也无需大量热能加热沥青和集料，具有独特的应用特点。乳化沥青以水为分散介质而形成水乳液型分散体系，使用乳化沥青施工时，不需加热，可以在常温下自由流动，并且可以根据需要制造出各种类型和浓度的乳化沥青，并且方便地进行改性，施工过程可以容易地控制沥青的用量。
乳化沥青在道路工程中的主要应用
路面工程 | 表面处治 | 其它 |
冷拌和乳化沥青混凝土 冷拌和再生沥青混凝土 乳化沥青贯入式路面 | 稀浆封层 微表处 雾封层 层铺法乳化沥青表面处治 | 压电陶瓷超声换能器透层油 粘层油 基层稳定 坑槽填补料 裂缝填补料 |
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2、 乳化沥青的特点及优越性
（1）提高道路质量：乳化沥青的特点决定了它有普通热沥青所不易达到的效果，用作透层油、粘层油、层铺法施工、喷洒时可精确控制撒布量，有良好透入效果和粘附性，乳化沥青的沥青含量可任意调整，可达67%，拌和更加均匀，沥青膜厚很薄。另外由于乳化沥青表面带有电荷，沥青微粒能紧密吸附到矿料表面，乳化剂同时起到抗剥落剂的作用，可以增强沥与石料间的粘结。
（2）扩大沥青使用范围：随着乳化沥青技术的不断发展，已有许多热沥青不可能做到的，用乳化沥青都能够实现。
（3）节约能源：乳化沥青生产时只需一次加热，而且沥青温度只需120~140℃，尽管乳化剂水溶液需要加热、乳化机械消耗电能等。但据统计计算，用乳化沥青筑养路比用热沥青可节约热能在50%以上。
（4）节省材料：乳化沥青中含有40%左右的水，相当于用水将沥青稀释成60%的浓度，因
此施工时可以更准确控制沥青用量；此外乳化沥青可以在矿料表面形成很薄的、均匀的沥青膜，保证矿料间有足够结构沥青的同时使自由沥青降低到适宜程度，因此可以显著降低沥青用量。平均节约沥青材料15%~45%。
（5）环保、安全：乳化沥青在生产过程中不需要高温长时间加热，施工过程为常温只有水分蒸发，避免了热沥青的环境污染和烫伤事故。
（人造海参6）使用方便：乳化沥青可以在常温下长期存放，喷洒和拌和使均无需加热，也不需要加热矿料，在阴湿低温的情况下可以施工，大大方便了生产和施工。
3、乳化沥青未来的发展
（1）使用量将越来越大
随着路网的逐渐形成与完善，低等级道路的升级，节能减耗意识的增强，乳化沥青用量占沥青用量的比例也将越来越高。
（2）使用范围将越来越广
乳化沥青的使用，除了新建道路外，更重要的应用领域是养护维修和预防性养护。
（3）质量将越来越高
随着配方技术、乳化技术的不断发展，乳化沥青使用更趋向于专业化，质量将越来越高。具体发展方向为①破乳速度的可控性；②改性乳化沥青；③高浓度乳化沥青；④精制乳化沥青，沥青微粒直径达1~5µm。
4、 乳化沥青的种类及技术要求
我国《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004对乳化沥青的种类及技术要求如下：
乳化沥青品种及适用范围
分类 | 品种及代号 | 适用范围 |
阳离子乳化沥青 | PC-1 | 表处、贯入式路面及下封层用 |
PC-2 | 透层油及基层养生用防跌倒手环 |
PC-3 | 粘层油用 |
BC-1 | 稀浆封层或冷拌沥青混合料用 |
阴离子乳化沥青 | PA-1 | 表处、贯入式路面及下封层用 |
PA-2 | 透层油及基层养生用 |
PA-3 | 粘层油用 |
BA-1 | 稀浆封层或冷拌沥青混合料用 |
非离子乳化沥青 | PN-2 | 透层油用 |
BN-1 | 与水泥稳定集料同时使用(基层路拌或再生) |
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道路用乳化沥青技术要求 表4.3.2
试验项目 | 单位 | 品种及代号 | 试验 方法 |
阳离子 | 阴离子 | 非离子 |
喷洒用 | 拌和用 | 喷洒用 | 拌和用 | 喷洒用 | 拌和用 |
PC-1 | PC-2 | PC-3 | BC-1 | PA-1 | PA-2 | PA-3 | BA-1 | PN-2 | BN-1 |
破乳速度 | | 快裂 | 慢裂 | 快裂或中裂 | 慢裂或中裂 | 快裂 | 慢裂 | 快裂或中裂 | 慢裂或中裂 | 慢裂 | 慢裂 | T 0658 |
粒子电荷 | | 阳离子(+) | 阴离子(-) | 非离子 | T 0653 |
筛上残留物(1.18mm筛) 不大于 | hg(scn)2% | 0.1 | 0.1 | 0.1 | T 0652 |
粘度 | 恩格拉粘度计E25 | | 2-10 | 1-6 | 1-6 | 2-30 | 2-10 | 1-6 | 1-6 | 2-30 | 1-6 | 2-30 | T 0622 |
道路标准粘度计C25.3 | s | 10-25 | 8-20 | 8-20 | 10-60 | 10-25 | 8-20 | 8-20 储压器 | 10-60 | 8-20 | 10-60 | T 0621 |
蒸发残留物 | 残留分含量 不小于 | ％ | 50 | 50 | 50 | 55 | 50 | 50 | 50 | 55 | 50 | 55 | T 0651 |
溶解度，不小于 | ％ | 97.5 | 97.5 | 97.5 | T 0607 |
针入度(25℃) | dmm | 50-200 | 50-300 | 45-150 | 50-200 | 50-300 | 45-150 | 50-300 | 60-300 | T 0604 |
延度(15℃),不小于 | cm | 40 | 40 | 40 | T 0605 |
与粗集料的粘附性，裹附面积 不小于 | | 2/3 | — | 2/3 | — | 2/3 | — | T 0654 |
与粗、细粒式集料拌和试验 | | － | 均匀 | － | 均匀 | － | T 0659 |
水泥拌和试验的筛上剩余 不大于 | % | － | － | － | 3 | T 0657 |
常温贮存稳定性： 1d 不大于 5d 不大于 | % | 1 5 | 1 5 | 1 5 | T 0655 |
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表注：[1] P为喷洒型，B为拌和型，C、A、N分别表示阳离子、阴离子、非离子乳化沥青服务器审计;
[2] 粘度可选用恩格拉粘度计或沥青标准粘度计之一测定；
[3] 表中的破乳速度、与集料的粘附性、拌和试验的要求与所使用的石料品种有关，质量检验时应采用工程上实际的石料进行试验，仅进行乳化沥青产品质量评定时可不要求此三项指标；
[4] 贮存稳定性根据施工实际情况选用试验时间，通常采用5d，乳液生产后能在当天使用时也可用1d的稳定性；
[5] 当乳化沥青需要在低温冰冻条件下贮存或使用时，尚需按T 0656进行－5℃低温贮存稳定性试验，要求没有粗颗粒、不结块；
[6] 如果乳化沥青是将高浓度产品运到现场经稀释后使用时，表中的蒸发残留物等各项指标指稀释前乳化沥青的要求。
5、 沥青的乳化
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) 乳化沥青生产设备
沥青乳化设备的核心是胶体磨，胶体磨的主要性能参数为功率、转速、流量、间隙，可以根据实际生产需要来选择安装胶体磨，如果胶体磨功率小、转速低、间隙大就算使用好的原材料也难以生产出合格的乳化沥青。例如：胶体磨功率11.5KW、转速2000r/min、生产量约5吨/h，就能满足中小型乳化沥青设备需要。
其它应配置的主要设备还有皂液配制罐、基质沥青加热罐、水加热罐、换热器、乳化沥青贮存罐、管路及仪表、控制电柜等。
乳化沥青设备按照工艺流程，可分为间歇作业式、半连续作业式、连续作业式。按照布局和机动性，可分为移动式、可搬动式、固定式。目前，半连续作业固定式乳化沥青设备是国内主要的设备类型。
d) 乳化沥青生产流程
乳化沥青的生产流程可以分为以下四个过程：沥青的准备、皂液配制、沥青乳化、乳液储存。
(1)沥青的准备
沥青的准备过程主要是将沥青加热并保持在适宜的温度的过程。沥青准备过程中温度的控制十分重要，如果沥青温度过低，会造成沥青粘度大，流动困难，从而乳化困难；如果沥青温度过高，一方面会造成沥青老化，同时也会使乳化沥青的出口温度过高，影响乳化剂的稳定性和乳化沥青质量。
普通沥青在进入乳化设备时的温度一般在130℃左右。
(2)皂液的制备
根据所需乳化沥青的不同和实际乳化效果，选择适宜的乳化剂种类和剂量以及添加剂种类和剂量，配制乳化剂水溶液（皂液）。乳化剂使用时现将其溶解于水中配置成乳化剂皂液，确定其溶解是必要的，因为只有溶解于水中的乳化剂才真正起作用。调节皂液温度和酸碱度能改变乳化剂溶解的难易程度，并影响着乳化剂的活性。有的皂液需要调节PH值，有些常温固态的乳化剂需要在热水中搅拌较长时间使其溶解。乳化剂的用量和皂液PH值调节应参考乳化剂生产厂家提供的数据，在实际生产中合理掌握。乳化剂用量不足将造成乳化不完全稳定性差，PH值不合适将会出现同样的情况。
对于一般的半连续式或间歇式生产设备，需要按照配方要求人工配制皂液。
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