乳化沥青.ppt.ppt

乳化沥青,乳化沥青,乳化沥青的检验标准和检验方法,乳化沥青在道路工程中的应用,乳化沥青的发展过程,1.概念一种物质以多个分子形成的集合体（微粒）的形式，分散在另一种物质中，形成相对稳定的混合物，这一过程就叫做乳化，形成的混合物叫做乳液。,水,油,水,油,乳化沥青的发展过程,1.概念将沥青加热融化，在机械的作用下，使沥青以微小的颗粒状态分散于含有乳化剂的水溶液中，形成一种水包油状的，相对稳定的乳液，叫做乳化沥青。乳液：油包水型水包油型普通乳液（120）精细乳液（0.01-0.05）,乳化沥青的发展过程,乳化沥青的使用范围,乳化沥青的发展过程,2.乳化沥青的发展20世纪初开始喷洒防尘20世纪20年代应用于道路20世纪30年代50年代中期乳化沥青用量缓慢增长1953年起乳化沥青用量开始稳定上升近30年来乳化沥青迅速发展,乳化沥青的发展过程,3.乳化沥青在我国的发展建国前少量应用建国初停止1978年交通部成立了“阳离子乳化沥青路用性能研究”课题协作组开始推广1985左右许多省市开始应用90年代中期至今在我国迅速普及应用近几年改性乳化沥青技术开始发展和应用,乳化沥青的发展过程,4.乳化沥青的未来发展（1）使用量将越来越大随着路网的逐渐形成与完善，低等级道路的升级要求，乳化沥青使用量将越来越大；随着环保意识的增强和能源的逐渐紧张，乳化沥青占沥青的比例也将越来越大。（2）使用范围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预防性养护和矫正性养护。（3）质量越来越高随着配方技术、乳化技术、胶体磨技术的不断发展，乳化沥青更趋于专用化，这有利于发展施工工艺和路面质量的提高。,乳化沥青的发展过程,5.乳化沥青的特点及社会经济效益,减少环境污染，改善施工条件,乳化沥青的发展过程,各种路面结构沥青用量的比较,乳化沥青的发展过程,乳化沥青车间与热沥青车间环境对比,乳化沥青的发展过程,应当认识到：1乳化沥青不是热沥青的替代品，各有其优缺点，互相补充，相辅相成。2有一定的适用范围和方法，不是万能的，必须科学地使用乳化沥青。3其技术含量很高，必须掌握它的内在规律，才能真正发挥出它独特的作用。4.乳化沥青技术发展至今还不十分完善，许多技术方面的问题还需要我们做进一步研究和探讨。总的来说乳化沥青是一种节约、安全、环保、有效且通用的道路材料系统。,沥青的乳化剂和乳化原理,一、表面活性剂分子内含有亲水基和亲油基，能够降低液体的表面张力和不相容两液面间的界面张力的物质，叫做表面活性剂。表面活性剂分子的特殊结构亲油基C-H结构非极性与油相似易溶于油亲水基离子或相似离子结构极性与水相似,亲油基,亲水基,沥青的乳化剂和乳化原理,表面活性剂的基本性质1、胶束的形成当表面活性剂溶于水后，它的亲水基一端可溶于水，而亲油基的一端有排斥水的趋势，这样，表面活性剂分子就会在水溶液的表面或油水界面，采取一种定向的排列。,水,油,沥青的乳化剂和乳化原理,2、表面张力与表面活性剂浓度之间的关系,0.2,0.4,0.6,0.8,10,80,90,70,60,50,40,30,20,表面活性剂浓度（%）,表面张力（N/m),沥青的乳化剂和乳化原理,2、表面张力与表面活性剂浓度之间的关系,1、极稀溶液,2、稀溶液,3、临界胶束浓度,4、大于临界胶束浓度,沥青的乳化剂和乳化原理,2、表面张力与表面活性剂浓度之间的关系表面活性剂溶液，只有当其浓度高于临界胶束浓度的时候，才能显示其作用。临界胶束浓度不是一个特别明显的界限，所以临界胶束浓度应看作是一个范围，它不是一个精确的点。表面活性剂的临界胶束浓度都很低，一般为0.001-0.02mol/L,即0.02%-0.04%。沥青乳化剂是表面活性剂的一种,它也遵循上述规律。,沥青的乳化剂和乳化原理,3.表面活性剂的亲水亲油平衡（HLB）（1）概念规定：石蜡的HLB=0（亲水性最差）油酸的HLB=1油酸钾的HLB=20烷基硫酸钠的HLB=40（亲水性最好）其他的表面活性剂的HLB值，用乳化试验的乳化效果来确定。,沥青的乳化剂和乳化原理,（2）HLB值的计算HLB=20(1-M0/M)MO亲油基的分子量M表面活性剂的分子量HLB=7+(亲水基团数)-（亲油基团数）HLB混=（HLB单质量%）,沥青的乳化剂和乳化原理,（3）HLB值的作用大体判断该表面活性剂的水溶性,沥青的乳化剂和乳化原理,大体判断其作用,0,3,5,7,9,10,12,15,18,20,消泡作用,乳化作用油包水W/O,渗透作用,增容作用,洗涤作用,乳化作用水包油O/W,沥青的乳化剂和乳化原理,大体判断其用途,沥青的乳化剂和乳化原理,二、沥青乳化剂1.概念用于沥青乳化的表面活性剂，一般叫做沥青乳化剂。1、沥青乳化剂具有表面活性剂的基本特性。2、表面活性剂有几千种之多，但可用于沥青乳化的表面活性剂只有很少一部分。3、沥青乳化剂的HLB值一般在8-18之间。,沥青的乳化剂和乳化原理,2.沥青乳化剂的类型按离子的类型分类离子型乳化剂阳离子型乳化剂非离子型乳化剂,两性离子型乳化剂,阴离子型乳化剂,-,+,+/-,沥青的乳化剂和乳化原理,沥青,-,-,-,-,-,-,-,-,乳化剂与沥青微粒的结合形式,沥青,+,+,+,+,+,+,+,+,阴离子乳化剂,阳离子乳化剂,沥青的乳化剂和乳化原理,按亲水基的种类分类（1）阴离子乳化剂R-COONa羧酸盐RSO3Na磺酸盐ROSO3Na硫酸脂盐ROPO3Na磷酸脂盐（2）阳离子型乳化剂R-NHCH2CH2CH2NH2烷基胺R-NH2HCl伯胺盐R-NH2(CH3)Cl仲胺盐R-NH(CH3)2Cl叔胺盐R-N(CH3)4Cl季胺盐,沥青的乳化剂和乳化原理,按亲水基的种类分类（3）两性离子型乳化剂R-NHCH2CH2COOH氨基酸型R-N(CH3)2CH2COOH甜菜碱型（4）非离子型乳化剂R-O-(CH2CH2O)n-H聚氧乙烯型R-COOC(CH2OH)3多元醇型,沥青的乳化剂和乳化原理,按施工时的破乳速度分慢裂型中裂型快裂型慢裂快凝型,沥青的乳化剂和乳化原理,3.乳化剂的复配单一的乳化剂，有时乳化效果不好，如果加入其他一些乳化剂或者助剂则能达到较好的效果。助剂加入达到的作用生产出合格的乳化沥青降低乳化沥青的生产成本满足不同的施工要求如果加入的物质属于乳化剂第二乳化剂如果加入的物质不属于乳化剂添加剂或助剂,沥青的乳化剂和乳化原理,（1）复合乳化剂1、阳-阳复配2、阳-非复配3、阴-阴复配4、阴-非复配（2）稳定剂或助剂的加入1、无机类助剂2、增稠剂3、调酸碱类助剂,沥青的乳化剂和乳化原理,4.乳化剂对乳化沥青性能的影响（1）乳化剂对沥青性能的影响原沥青延度与乳化沥青蒸发残留物延度的实验对比,沥青的乳化剂和乳化原理,（2）乳化沥青的起泡性防止起泡：生产和运输过程中，输送液体时，将管子插到容器底部，也可加入消泡剂消泡，但会增加成本。（3）乳化剂对储存稳定性的影响用不同的乳化剂生产的乳化沥青，其稳定性不同。一般情况下乳化剂用量越多，乳液的稳定性越好（4）乳化剂对破乳速度的影响影响破乳速度的因素很多，最主要的是乳化剂的结构。阴离子乳化剂多数为慢裂乳化剂，阳离子乳化沥青的破乳速度趋于加快。乳化剂用量大，破乳速度就慢，乳化剂的用量小，则破乳速度加快。,沥青的乳化剂和乳化原理,三、沥青的乳化原理乳化剂连接了沥青与水两种互不相溶的体系，降低了沥青与水界面的表面张力，使沥青能够以微小的颗粒状态分散于水溶液中，形成相对稳定的混合物。乳化沥青的必要条件1.沥青2.水3.乳化剂4.稳定剂减少乳化剂用量，降低成本。提高乳液的稳定性。有些乳化剂，需调酸才可使用。,沥青的乳化剂和乳化原理,乳化沥青的性质1、常温下，乳化沥青是一种黑色或棕黑色的易流动的液态混合物。2、乳化沥青由沥青、水、乳化剂三种基本成分组成。3、沥青以微粒的形式分散（或悬浮）于水溶液中。4、乳化沥青是一个不稳定的体系，在某些条件改变时会破乳析出沥青。5、乳化沥青是一种水包油状的乳液。,乳化沥青的检验标准和检验方法,一、乳化沥青的分类根据乳化沥青的电离属性，分为：阳离子乳化沥青阴离子乳化沥青非离子乳化沥青根据乳化沥青的破乳成型速度，分为：快裂型，中裂型，慢裂型根据使用用途不同，可分为：喷洒用，如透层，粘层；拌和用，如稀浆封层，微表处，冷拌沥青混合料,喷洒粘层油,微表处,乳化沥青的检验标准和检验方法,一、乳化沥青的分类我国规范规定乳化沥青按施工用处分类,（注：P喷洒或洒布B拌合C阳离子A阴离子）,乳化沥青的检验标准和检验方法,乳化沥青品种及适用范围,乳化沥青的检验标准和检验方法,道路用乳化沥青技术要求,二、乳化沥青检验标准,种类,项目,乳化沥青的检验标准和检验方法,道路用乳化沥青技术要求（续）,种类,项目,乳化沥青的检验标准和检验方法,道路用乳化沥青技术要求（续）,种类,项目,乳化沥青的检验标准和检验方法,乳化沥青的检验标准和检验方法,三、乳化沥青各项评价方法和评价指标1.乳化沥青筛上剩余量试验检验乳化沥青中是否有未乳化的沥青颗粒或结块。评价指标：筛上剩余量我国公路沥青路面施工技术规范规定用1.18mm筛，要求筛上剩余量不超过0.3%。,乳化沥青的检验标准和检验方法,2.乳化沥青蒸发残留物含量试验检验乳液中实际的沥青含量评价指标：蒸发残留物含量含量过高，乳液粘度变大，储存稳定性不好，不利于施工和储存；含量过低，乳液粘度变小，容易流失，不能保证油石比，增加乳液的运输费，相对提高了乳化剂的用量，得不到理想的经济效益。3.乳化沥青的粘度试验我国采用道路沥青标准粘度计或恩氏粘度计测定乳液的粘度,乳化沥青的检验标准和检验方法,4.乳化沥青与矿料的粘附性试验测定乳液薄膜与石料表面的粘附性，以评定其粘结力及抗水剥落的性能。对阳离子和阴离子采用了不同的方法。1、阳离子乳化沥青的粘附性试验2、阴离子乳化沥青的粘附性试验5.乳化沥青储存稳定性试验6.乳化沥青微粒离子电荷试验试验确定沥青乳液为阳离子类型还是阴离子类型在乳液中放两块电极板，通6V直流电，3min后，如负极板吸附有大量沥青微粒，则沥青微粒带正电荷，乳液为阳离子型，反之，如正极板吸附有大量沥青微粒，则沥青微粒带负电荷，乳液为阴离子型。,乳化沥青的检验标准和检验方法,乳化沥青的检验标准和检验方法,7.乳化沥青低温储存稳定性试验8.乳化沥青水泥拌和试验评价乳液与水泥拌合过程中，乳液凝结的情况。9.乳化沥青破乳速度试验乳液试样与规定级配的矿料拌合后，从矿料表面被乳液薄膜裹覆的均匀情况，判断乳液的拌合效果，以鉴别乳液是属于快裂、中裂、或慢裂类型。影响乳液破乳速度的因素：（1）乳化剂的种类及用量（2）气候（3）矿料品质（4）矿料级配（5）外部荷载压力,乳化沥青的检验标准和检验方法,乳化沥青的检验标准和检验方法,10.乳化沥青与矿料的拌和试验试样与规定级配的混合料在室温条件下拌和后，以矿料裹覆乳液的均匀状态，来判断乳液类型的另一种方法。11.乳化沥青蒸发残留物性质试验检验沥青乳化之后和原沥青相比其性能有何变化。12.乳液中沥青微粒直径的测定乳液中沥青微粒直径的大小是乳液存储稳定性的重要因素之一，也是检验乳化剂和乳化剂机械性能的重要指标。13.乳液的PH值测定确定乳液的酸碱度测定乳液的PH值应使用酸度计,乳化沥青在道路工程中的应用,乳化沥青筑路的特点：乳化沥青与矿料接触后，经过与矿料的粘附、破乳、析水过程，然后乳液才恢复其沥青性能经过压实后可以基本形成稳定的路面，再经过行车的反复碾压，最后形成结实的路面。用乳化沥青筑路对路基和基层的要求1.具有足够的强度。2.具有良好的稳定性。3.干燥收缩和温度收缩变形较小。4.表面平整、密实，拱度与面层一致，高程符合要求。,乳化沥青在道路工程中的应用,乳化沥青的应用1.乳化沥青表面处治路面2.乳化沥青贯入式路面3.乳化沥青碎石混合料路面4.乳化沥青混凝土路面5.旧沥青路面材料冷再生6.袋装常温沥青混合料7.透层、粘层与封层,总结,一、乳化沥青的发展过程乳化