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乳化沥青及稀浆封层技术乳化沥青及稀浆封层技术培训班培训班开开 班班 仪仪 式式乳化沥青及稀浆封层技术培训班 第一章第一章 乳化沥青简介乳化沥青简介第一节第一节 乳化沥青的发展过程乳化沥青的发展过程1 1什么是乳化沥青什么是乳化沥青2 沥青固态液态3 方法：1、加热 4 130180 热沥青 5 高温下施工 施工环境差 6 2、稀释 7 用汽油、柴油、煤油将沥青8 稀释成液体 稀释沥青9 常温下施工 需要大量溶剂10 增加成本 污染环境 不安全 常温下施工 自由流动 不同浓度 可以铺筑各种结构的路面 应用范围越来越广 表面处治沥青再生其他雾状封层砂封层稀浆封层稀浆封层微表处开普顿封层现场冷拌和现场热拌和全厚度再生场拌土壤稳定 透层基层稳定 保护层填坑 裂缝填补粘层 贯入式防尘剂乳化沥青的应用 二、乳化沥青的发展过程二、乳化沥青的发展过程 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 三、乳化沥青在我国的发展三、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 第二节第二节 乳化沥青的特点及社会经济效益乳化沥青的特点及社会经济效益 一、提高道路质量 二、扩大沥青适用范围 三、节约能源 四、节省材料 五、延长施工季节 六、减少环境污染，改善施工条件各种路面结构沥青用量的比较路面结构形式热沥青用量乳化沥青节约沥青（%）用量折合沥青用量简易封层（1cm)1.0-1.2kg/m21.2-1.4kg/m20.72-0.84kg/m230 表面处治（拌和2cm)3.0-4.5%4.0-7.0%2.4-4.2%12 多层表处（层普3cm)4.0-4.6kg/m24.8-5.4kg/m22.88-3.24kg/m228 贯入式（4cm)4.4-5.1kg/m26.0-6.8kg/m22.4-4.08kg/m211 沥青碎石2.5-4.5%3.5-6%2.1-3.6%20 中粒式混凝土4.0-5.5%6.0-8.0%3.6-4.8%12细粒式混凝土4.5-6.5%6.5-9.5%3.9-5.7%13粘、透层油0.8-1.2kg/m20.8-1.2kg/m20.48-0.72kg/m240乳化沥青车间与热沥青车间环境对比检测项目乳化沥青车间热力青车间降低倍数苯并（a）吡2.010-51.4910-47.4酚0.0233.14136总烃2.522.279 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第二章第二章 沥青的乳化原理、工艺沥青的乳化原理、工艺和设备和设备 乳液的特点：1、以微粒的形式存在 食盐水 Na+Cl离子 酒精水分子 是溶液不是乳液 微粒是多个分子的集合体20以下 2、相对稳定混合物 这种体系的稳定是有条件的、暂时的在条件 改变时，这个体系会破坏 二、油为何不溶于水二、油为何不溶于水 1、分子极性不同 油是非极性分子 水是极性分子 油、水极性不同 不互溶 不同液滴之间的相斥作用 2、表面张力不同 a)由于蒸发的作用，液体表面的分子间距 离较大，有收缩的趋势O OH HH H-+(油)(水水)-+b)液体内部分子的受力对称 合力为零 液体表面分子受力不对称 向液体内部移动的趋势 以上两种原因 液体表面好像一张张紧的橡皮膜,总有一种使其表面积尽可能缩小的趋势 液体表面上单位长度上的力 表面张力 =f/L L液体表面上的一段长度 f该长度上所受的力 表面张力 油和水界面之间的表面张力为：油水=水-油表面张力：与物质本身的分子有关 物质分子不同 表面张力不同 与温度有关 温度高 表面张力小 与接触面积有关 接触面大 表面张力大 由于表面张力的存在，在没有外界影响或外界影响不大时，液体总是趋向于收缩成球体玻璃水滴滴管水滴 3、密度不同 产生浮力 上升 -两种液体的分离作用 综合：极性不同油水相斥 表面张力存在油滴聚集 密度不同 浮力 上升 分层 三、加入表面活性剂后为什么能使油三、加入表面活性剂后为什么能使油“溶溶”于水于水 1、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 易溶于水 油乳化剂水 连接作用 （相斥）亲油基亲水基2、降低表面张力 表面活性剂聚集在油水界面，减少了油与水的接触面，使表面张力下降,表面活性剂达到一定浓度时，表面张力几乎接近于零（聚集）3、油微粒很小 分子间的作用力起主要作用 浮力很小 接近于零 （上升）油的微粒悬浮于水溶液中水水油油五、乳化沥青的性质五、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 第二节第二节 沥青的乳化工艺沥青的乳化工艺一、工艺原理一、工艺原理 工艺原理：在一定的温度下，将沥青、水、和乳化剂的混合物送入乳化机，在乳化机的强力搅拌、剪切、摩擦的作用下，使沥青形成微小的颗粒，均匀分散于乳化剂水溶液中。沥青 130乳化剂水溶液 60 乳化机乳化沥青 2、水 Mg2+Ca2+阳离子乳化剂有利 使乳液稳定 有些阴离子乳化剂 不利 易与阴离子乳化剂 反应 生成不溶于水的物质 影响乳化力 CO32-HCO3-有些阳离子乳化剂不利 可与胺基盐酸盐反 应生成不溶于水的物质 影响乳化力 阴离子乳化剂有利 缓冲作用 使乳液稳定3、乳化剂 占比例小 但影响大 4、温度 沥青 一般110150 水 一般5070 T沥青+T水2005、添加剂 减少乳化剂用量 降低成本 如：季胺盐类 加CaCl2 提高乳液的稳定性 如：聚乙烯醇 甲基纤维素 有些乳化剂 需调酸才可使用 如：胺类 木质素类 加盐酸 pH=2左右 6、乳化设备 乳液质量 工作效率 7、操作人员 设备正常、高效工作 沥青加热1305水加热605乳化剂掺配泵1计量计量乳化机泵3储存计量出厂泵2计量泵3三三 沥沥青青乳乳化化的的一一般般工工艺艺步步骤骤沥青加热1305水加热605乳化剂掺配泵1计量计量乳化机泵3储存计量出厂泵2计量泵3三三 沥沥青青乳乳化化的的一一般般工工艺艺步步骤骤沥青配置沥青配置沥青加热1305水加热605乳化剂掺配泵1计量计量乳化机泵3储存计量出厂泵2计量泵3三三 沥沥青青乳乳化化的的一一般般工工艺艺步步骤骤乳化剂水乳化剂水溶液配置溶液配置沥青加热1305水加热605乳化剂掺配泵1计量计量乳化机泵3储存计量出厂泵2计量泵3三三 沥沥青青乳乳化化的的一一般般工工艺艺步步骤骤沥青乳化沥青乳化沥青加热1305水加热605乳化剂掺配泵1计量计量乳化机泵3储存计量出厂泵2计量泵3三 沥沥青青乳乳化化的的一一般般工工艺艺步步骤骤乳液储存乳液储存沥青加热1305水加热605乳化剂掺配泵1计量计量乳化机泵3储存计量出厂泵2计量泵3三三 沥沥青青乳乳化化的的一一般般工工艺艺步步骤骤沥青配置沥青配置乳化剂水乳化剂水溶液配置溶液配置沥青乳化沥青乳化乳液储存乳液储存沥青加热1305水加热605乳化剂掺配泵1计量计量乳化机泵3储存计量出厂泵2计量泵3三三 沥沥青青乳乳化化的的一一般般工工艺艺步步骤骤沥青配置沥青配置（一）、沥青配置（一）、沥青配置 1、要求 （1）对沥青进行加热，并保证沥青的温度稳定在1305之间 （2）保证把沥青连续不断地供给乳化机使用沥青沥青导热油2、型式沥青沥青分批式交替连续式AB导热油 3、注意 （1）沥青温度要稳定不能过高和过低 过低 粘度大 流动困难 功率消耗大 乳化不完全 过高 消耗能源 增加成本 可能使水汽化 导致油水比发生变化 （2）对于先改性后乳化的沥青，要先改性处理 （方法略）（二）、乳化剂水溶液的配置（二）、乳化剂水溶液的配置 1、要求 （1）将水加热，保证乳化剂水溶液的温度稳定在605之间 （2）保证合理的乳化剂和添加剂的用量 （3）保证将乳化剂混合液连续不断地供给乳化机使用乳化剂（添加剂等）水605（1）分批式特点：结构简单 分批生产 生产效率低 适于小批量生产2、型式乳化机水605乳化剂（添加剂等）（2）交替连续式 特点：连续生产 效率高 结构复杂 频繁开关阀门 适于大量生产 乳化剂（添加剂等）乳化机AB水605乳化剂（添加剂等）泵特点：连续生产，效率高，不用频繁开关阀门 易实现自动化，增加泵，易出现供应不足，要求水的供应量要快，泵的流量要大 适于大量生产（3）分批连续式 乳化机AB泵泵水605乳化剂（稀释）泵添加剂（稀释）特点：结构简单，可连续生产，效率高，自动化程度高 要求设备的控制精度高 运行稳定性要求高 （4）管道掺配式 乳化机 3、注意 （1）乳化剂水溶液的温度不能过高或过低 过低 乳化剂溶解慢 乳化不完全 过高 使水汽化 油水比发生变化 （2）严格按要求的比例控制乳化剂的用量 过少 乳化不完全 乳液不稳定 破乳速度快 过多 浪费 成本高 影响原质沥青的性能 破乳速度慢 （3）需要调酸的乳化剂，要小心地加酸，保证乳化剂水溶液的pH值达到要求 （4）对于非液态的乳化剂，要先稀释 （5）对于复配乳化剂 应该注意各组分的用量、加料顺序、温度、pH值等 (6)更换不同离子类型的乳化剂时，生产线的各个部分都应清洗 （7）如果生产改性沥青，应该按比例加入改性剂（三）、沥青乳化（三）、沥青乳化 1、要求 （1）对沥青和乳化剂水溶液进行合理的配比 （2）乳化出合格的乳液 （3）保证产量沥青乳化剂水溶液乳化机乳液2、型式及特点（1）开式 特点：阀门控制流量 靠自重流入漏斗 结构简单 配比不准确 误差大 容易混入空气 产生气泡 产量低 沥青乳化剂水溶液泵泵计量计量乳化机乳液（2）半自动式 特点：油水配比精度高，不易混入空气，运行稳定，产量高，结构复杂，适合于连续大量生产沥青乳化剂水溶液泵泵计量计量乳化机乳液计算机特点：调节速度快，油水比控制精度高，运行稳定，操作简便，设备结构复杂，价格高（3）全自动式 3、注意 （1）按要求控制沥青和乳化剂水溶液的配比 油水比 一般5060%（2）生产前，必须对乳化机和沥青泵预热 70左右 （3）乳化机间隙的调整 间隙小 乳液细 质量好 产量低 大 粗 差 高 一般0.10.8mm （4）开关机顺序 开机：乳化机 水溶液泵 沥青泵 关机：沥青泵 水溶液泵 乳化机（四）、乳液的储存（四）、乳液的储存 1、要求：（1）有足够的容量，以保证生产的需要 （2）对乳化沥青进行一定的保护 （3）方便输出 2、型式及特点 池 立式 地面 罐 卧式 架空 3、注意 （1）要有搅拌装置 定期 搅拌 延缓 破乳 分层 叶片 循环泵 （2）要密闭 减少水分蒸发、延缓分层速度 防止雨水、杂物等落入 （3）储存时间一般不超过5天 时间长 要勤搅拌 定期检验 防止乳液大量破乳 （4）输出泵 用完要及时清洗 以防乳化沥青在泵中破乳，堵塞泵体第三节第三节 沥青乳化设备沥青乳化设备一、沥青乳化设备的分类一、沥青乳化设备的分类 1、按生产流程 分批作业 连续作业 交替连续式 分批连续式 管道掺配式2、按设备配置 （1）移动式 生产能力较小 移动方便 适用于工程量小，工程地点分散且距离较远的工程 （2）可搬移式 生产地点可搬移，生产能力较大，但对设备的组合性能要求高，成本高 （3）固定式 固定在地面上 形成一个固定的有一定范围的生产车间，布局宽敞，使用沥青方便。生产能力大，效率高。二、沥青乳化设备的主要结构二、沥青乳化设备的主要结构 沥青配置系统 乳化剂水溶液掺配系统 沥青乳化系统 计量装置和电气系统 沥青乳液储存系统组成（一）、沥青配置系统（一）、沥青配置系统 罐体保温材料温度计输出供给乳化机排污孔导热油锅炉沥青输入电机叶片组成：罐体 加热器 温控器 搅拌器 输送管道 控制阀 罐体保温材料放水口导热油水液位仪导热油温度计液位计温度计电机乳化机泵（二）、乳化剂水溶液掺配系统（二）、乳化剂水溶液掺配系统乳化剂乳化剂组成：热水罐 掺配罐 输送泵热水罐掺配罐A掺配罐B（三）、沥青乳化系统（三）、沥青乳化系统 1、均化器 齿轮泵混合器均化头混合液 2、胶体磨（1）齿型锥面胶体磨（p63 图3-10）定子转子叶轮混合液出口（2）平面同心槽式胶体磨（p64 图3-11）定子转子叶轮混合液出口（3）光滑锥面胶体磨 定子转子叶轮混合液出口 LR-6000型乳化机（p65 图3-13）定子转子叶轮混合液出口 RHL型胶体磨（p66 图3-14）（略）日本精工生产的均油机（p65 图3-12）（略）乳化机对乳液质量的影响很大 衡量乳化机优劣的主要看乳化出的沥青乳液的均细化程度 均细化程度越高 即乳液越细 乳液的质量越高 其使用性能、储存稳定性越好 其次看乳化机的每小时产量 产量越高 工作效率越高 另外 还要看乳化机是否经久耐用、高效低耗、使用方便、安全可靠等（四）、计量装置和电气系统（四）、计量装置和电气系统 1、温度控制 主要是指沥青和乳化剂水溶液的温度控制，人工控制 自动控制 一般采用开关控制的方式 不管是人工控制还是开关控制都有滞后效应，使温度超过上限或下限，一般问题不大，但实际应用中应反复测试，不能相差太多2、液位控制 主要是指乳化剂掺配罐、沥青罐、乳化沥青罐、热水罐的液位控制 人工控制 自动控制 一般采用浮球液位计控制 也会出现滞后效应3、油水比控制 油水比 指的是乳化沥青中，沥青和水溶液的质量比 一般为5：5到6：4 控制方式 开式 半自动式 全自动式 控制原理 通过仪表测出流量，根据检测结果，自动调节控制机构来改变其流量，从而控制油水比 设乳液流量为Q 沥青流量为Q1 乳化剂水溶液流量为Q2 则：Q=Q1+Q2 设乳液中沥青含量为A 则：A=Q1/Q 由以上两式得出 A=Q1/(Q1+Q2)或 A=(Q-Q2)/Q 沥青乳化剂水溶液泵泵计量计量乳化机乳液计算机方案一、测Q1和Q2 Q1Q2特点：比较直观 但由于沥青比较粘稠，而且粘度随温度和标号不同变化很大，所以测沥青流量的流量仪表没有十分合适的 Q沥青乳化剂水溶液泵泵计量计量乳化机计算机Q2Q乳液方案二、测Q和Q2 特点：乳液流量Q容易 测量，克服了沥青 流量不易测量的缺 点。但是乳液流量Q 受乳液气化的影响 较大；另外，如果乳化沥青在流量计中破乳，就会堵塞 流量计，影响正常使用。4、电气系统 包括：电源、电机的控制、各执行电器元件、电器显示等 计算机集中控制 常规电器元件控制 自动控制装置都有自动控制和手动控制两种方式，一般开始工作时用手动控制，系统正常工作以后用自动控制（五）、沥青乳液储存系统（五）、沥青乳液储存系统 1、罐体 池 立式 地面 罐 卧式 架空 容积根据需要而定，最好设两个储存罐，交替使用，冬季应将罐内剩余乳液排出干净。2、搅拌装置 10-30吨 立式叶片式搅拌 30-50吨 卧式叶片式搅拌 小型 循环泵的形式 3、输送设备 一般为齿轮泵 启动时，应将泵预热至65左右，对于无法加热的泵，用完后要立即用柴油或煤油清洗。第四节第四节 沥青乳化设备的选用沥青乳化设备的选用一、在经济效率方面应考虑一、在经济效率方面应考虑 1、设备生产能力大小 2、能源消耗量多少 3、设备的价格高低 4、运转费用的高低二、在机械的质量方面应考虑二、在机械的质量方面应考虑 1、设备的运转是否稳定可靠 2、设备的安装、拆卸、检查、维修是否方便 3、对乳化沥青的质量控制和检验是否方便、可靠 4、能否连续生产 5、操作是否方便 6、运行时是否存在安全隐患三、在用量和用处方面应做到三、在用量和用处方面应做到 1、认真调查、了解本部门以及本地区对乳化沥青的用量大约有多少，主要做何种用处。依此考虑，是选用生产量大的设备，还是生产量小的设备。是固定生产方式，还是移动生产方式。2、根据本单位的实际经济情况，来考虑是选用经济实用型的，还是选用高级先进型的，是选择自己组建，还是选择购买成套设备。第五节第五节 几种典型的乳化沥青设备几种典型的乳化沥青设备 （见教材70页）第六节第六节 沥青乳化设备使用技术沥青乳化设备使用技术一、乳化沥青生产的一般工作流程：一、乳化沥青生产的一般工作流程：1、准备：l沥青、水、乳化剂、添加剂等原料准备充足l设备各个部分及配套设施处于正常工作状态l电力供应正常l工作人员到位沥青加热水加热设备预热配制乳化剂水溶液开机检验产品合格调整系统生产不合格2、生产：3、结束停机各部位检查清洗保养整理场地二、乳化沥青生产中的注意事项二、乳化沥青生产中的注意事项 1、生产前应制定严格的“生产工艺卡”，并组织工作人员应认真学习 2、设备的操作应由专人负责，3、操作人员应熟悉和掌握设备的操作要领 4、沥青和水溶液的温度合乎要求 5、严格按照要求的比例配置乳化剂水溶液 6、要严格控制油水比 7、若采用自动控制油水比的设备，应先用手动控制，待设备工作正常时，再用自动控制 8、注意开关机时的操作顺序，一定不能颠倒 9、注意安全生产，工作人员不得擅自离岗 10、保持车间的通风良好和车间卫生三、设备的维修与保养三、设备的维修与保养 （见教材74页）第三章第三章 沥青乳化剂沥青乳化剂第一节第一节 表面活性剂简介表面活性剂简介一、什么是表面活性剂一、什么是表面活性剂 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 表面活性剂二、表面活性剂的基本性质二、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水油油0.20.40.60.8108090706050403020表面活性剂浓度（%）表面张力（N/m)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（cmc)4、大于临界胶束浓度表面活性剂溶液，只有当其浓度高于临界胶束浓度(cmc)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,它也遵循上述规律三、表面活性剂的亲水亲油平衡（三、表面活性剂的亲水亲油平衡（HLBHLB）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。2、HLB值的计算（1）HLB=20(1-M0/M)MO亲油基的分子量 M表面活性剂的分子量（2）HLB=7+(亲水基团数)-（亲油基团数）（3）HLB混=（HLB单质量%）3、HLB值的作用 （1）大体判断该表面活性剂的水溶性HLB值表面活性剂的水溶性1-4在水中基本不能分散3-6在水中分散不完全6-8加以搅拌即能分散8-10分散液稳定10-13具有透明感的分散13透明溶液 2）大体判断其作用 03579 1012151820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（3）大体判断其用途HLB值工业中的用途3-6乳化剂（W/O)7-9湿润剂8-18乳化剂（O/W)13-15洗涤剂15-18增溶剂（加溶剂）第二节第二节 沥青乳化剂沥青乳化剂一、什么是沥青乳化剂一、什么是沥青乳化剂 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 二、沥青乳化剂的分类二、沥青乳化剂的分类1 1、按离子类型 阴离子型乳化剂 离子型乳化剂 阳离子型乳化剂 两性离子型乳化剂 非离子型乳化剂-+/-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2、按亲水基的种类 （在离子型分类的基础上再分）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 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 （注：R为碳氢链 以下同）两性离子型乳化剂 R-NHCH2CH2COOH 氨基酸型 R-N(CH3)2CH2COOH 甜菜碱型 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3、按施工时的破乳速度分 慢裂型 中裂型 快裂型 慢裂快凝型 第三节第三节 沥青乳化剂的合成沥青乳化剂的合成一、阴离子沥青乳化剂的合成一、阴离子沥青乳化剂的合成 1、羧酸盐 以脂肪酸钠为例 方法一、用动植物油脂合成CH2OCOR CH2OHCHOCOR +3NaOH 3RCOONa+CHOHCH2OCOR CH2OH或：RCOOH3+NaOH RCOONa+H2O 方法二、用石油制品合成 石蜡 RCOOH RCOOH+NaOH RCOONa+H2O 原料易得 工艺简单 价格低廉 缺点 如果在硬水中使用，就会与Ca2+和Mg2+反应生成不溶于水的盐，从水中分离，失去乳化力 2RCOONa+Ca2+(RCOO)2Ca+2Na+2、磺酸盐 以烷基苯磺酸钠为例 分三步合成 第一步 苯的烷基化 +C12H24 -C12H25 第二步 烷基苯的磺化 C12H25-+SO3 C12H25-SO3H 第三步 磺酸化合物的中和 C12H25-SO3H+NaOH C12H25-SO3Na+H2O 克服了肥皂的缺点，在硬水中不会生成钙、镁沉淀，耐酸碱3、其他 烷基硫酸脂 植物皂 造纸废液等 二、阳离子沥青乳化剂的合成二、阳离子沥青乳化剂的合成 1、烷基胺类 以烷基二胺为例 R-NH2+CH2=CH-CN R-NHCH2CH2CN R-NHCH2CH2CN R-NHCH2CH2CH2NH 此类乳化剂在使用时一般需要调酸，操作繁琐，对设备腐蚀大，不安全，使用较少，在国外应用较多还原2、季铵盐 以 1831 和 18331 为例 （1）十八烷基三甲基氯化铵（1831）方法一、C18H37-NH2+CH3Cl C18H37-N(CH3)3+Cl-方法二、C18H37-NH2+2CH2O+2HCOOH C18H37-N(CH3)2 C18H37-N(CH3)2+CH3Cl C18H37-N(CH3)3+Cl-80 0.05MPa(2)N-(3-十八胺基-2-羟基)-丙基三甲基氯化铵（18331)N(CH3)3HCl+CH2-CHCH2Cl CH2-CHCH2N+(CH3)3Cl-CH2-CHCH2N+(CH3)3Cl-+C18H37-NH3+HCl C18H37-N+H2CH2 CH-CH2N+(CH3)32Cl-季铵盐类乳化剂在使用中不用加酸，乳化力强，合成简单，原料丰富，价格中等 破乳速度非常快，形成的集料覆盖膜一般较薄 OO50OHO3、木质胺类 N(CH3)3HCl+CH2-CH2CH2Cl CH2-CHCH2N+(CH3)3Cl-CH2-CHCH2N+(CH3)3Cl-+木质素 R-O-CH2-CH-CH2N+(CH3)3Cl-为慢裂型的乳化剂 原料为造纸废料 合成简单 成本低 其性能不太稳定 而且 使用时还需要调酸OO50OOHOCH34、酰胺类 R-CO-NHCH2CH2NH2 N-氨乙基酰胺 R-CONH(C3H6NH)nC3H6NH2 烷基酰胺基多胺 以相应的脂胺酸与相应的胺在一起加热脱水生成 在水中有水解现象5、咪唑啉类 1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉-2 1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉-2盐酸盐 用相应的脂肪酸与多胺直接加热缩合而成6、慢裂快凝乳化剂的合成 慢裂快凝技术就是在稀浆封层施工时，既有一定得慢裂时间，满足拌和的需要，又可以在摊铺后快速成型，加快开放交通 乳化剂的分子结构和组成决定了沥青乳液的电荷性质、油水界面的结构、以及在油水两相中的可溶性，由此决定了乳液的化学性质，所以乳化剂的性能在乳化沥青中起着决定性的作用。要达到慢裂快凝的要求，从理论上讲有三种方法：（1）在现有的慢裂乳化剂中加入快凝物质 （2）在现有的快裂乳化剂中加入缓破物质 （3）开发出新型的乳化剂。慢裂快凝乳化剂举例 1、具有以下结构的乳化剂可以满足慢裂快凝施工 CH3-(CH2)n1-CH-(CH2)n2-Y 其中n1+n2=620 X和Y可以为-NHCHCH3 -NH-CH2-CH2-NH2 2、酰胺类和咪唑啉类 R-NH-C2H4-N-(CH2CH2O)tH (CH2CH20)SH3、季铵盐类 R-N+(CH3)2-(CH2CH2)xCl-4、多胺类 R-OH+多胺 R-CH2-多胺5、复杂季铵盐类 N(R1)3+CH2-CHCH2Cl CH2-CHCH2N+(R1)3Cl-CH2-CHCH2N+(R1)3Cl-+R2-OH R2-OCH2CHCH2N(R1)3+Cl-6、酰胺基胺类 脂肪酸+多胺 酰胺基胺OHCH2OOOO催化剂三、非离子沥青乳化剂的合成三、非离子沥青乳化剂的合成 聚氧乙烯型：高级醇环氧乙烷加成物（平平加）烷基苯酚环氧乙烷加成物（OP系列）多元醇型：失水山梨醇酯（Spee系列）聚氧乙烯失水梨醇的脂肪 酸酯（Tween系列）聚醚型：聚丙二醇环氧乙烷加成物 非离子沥青乳化剂在水中不会电离成离子 破乳速度一般很慢，一般不单独作为沥青乳化剂，主要与阳离子、阴离子乳化剂配合使用，合成工艺复杂 作用 可延长乳夜与石料接触时的破乳时间 改善混合料的和易性，即拌和性可提高 提高乳化力四、两性离子型乳化剂四、两性离子型乳化剂 氨基酸型 甜菜碱型 咪唑啉型 特点 其带电性随溶液的PH值的变化而变化 一般 酸性时 阳离子 碱性时 阴离子 可在阴离子、阳离子以及不同的PH值的环境下使用，第四节第四节 乳化剂的复配乳化剂的复配 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，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 添加剂或助剂一、复合乳化剂一、复合乳化剂 1、阳-阳复配 可降低乳化剂的用量 降低成本 可满足有些施工的特殊要求 配方列举：十八烷基三甲基氯化铵与十六烷基三甲基氯化铵可节省乳化剂用量30%-40%木质胺与18331复合使用，可满足稀浆封层的要求，十八铵、十八胺基丙烯二胺和十八胺基二丙烯三胺复合使用，可使沥青乳液具有良好的低温稳定性 将十六烷基乙烯二胺和十八烷基乙烯二胺复合使用，可明显改善乳化沥青的品质 2、阳-非复配 如：铵盐与OP-10复合使用 按0.1%季铵盐、0.7%OP-10对沥青进行乳化，可用于稀浆封层3、阴-阴复配 如：脂肪酸钠与植物皂复配 可用于稀浆封层 造纸废料、木质磺酸盐和皂角 复配也可以用于乳化沥青4、阴-非复配 如：木质素磺酸盐与非离子的OP-10复配 用于稀浆封层时效果较好，但是破乳时间较长 脂肪醇硫酸钠可以与烷基聚氧乙烯醚、羧甲基纤维素、平平加等复配 复配乳化剂种类很多，应用的例子也不少，但没有一个十全十美配方，都存在或多或少的局限性，所以，对复配乳化剂的研究还需要一个长期的过程。二、稳定剂或助剂的加入二、稳定剂或助剂的加入 1、无机类助剂 作用 提高乳液的稳定性。阳离子乳化剂添加的物质有：CaCl2、NH4Cl MgCl2、FeCl3、Al2(SO4)3、AlCl3 等 一般这些物质的阳离子起作用，作用的大小与其电荷数有关，Fe3+Al3+Mg2+Na+NH4+阴离子乳化剂添加的物质有：Na2SO4、Na2SiO3、Na2CO3 等 一般无机盐与乳化剂复配使用，可节省乳化剂用量20-30%2、增稠剂 可提高乳化沥青的储存稳定性 一般的增稠剂包括：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、改性淀粉、甲基纤维素、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸脂等 阳离子乳化剂一般选择在水中呈中性的增稠剂，如：聚乙烯醇、羧甲基纤维素 阴离子沥青乳化剂以上几乎都可以选用 乳液的稠度不是越稠越好，如果太稠可能会影响施工3、调酸碱类助剂 如：对于胺类乳化剂必须把它的水溶液调成酸性，才能用于乳化，否则，就不能乳化，常用的酸有：盐酸、醋酸、硝酸、磷酸、乙二酸、柠檬酸等 效果较好又经济的酸为盐酸、醋酸 常用的碱的有：烧碱、纯碱、水玻璃等 注意 使用需要加酸的乳化剂，一定要注意对设备的腐蚀问题，第五节第五节 乳化剂对乳化沥青性能的影响乳化剂对乳化沥青性能的影响一、乳化剂对沥青性能的影响一、乳化剂对沥青性能的影响乳化剂编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9原沥青粘度(cm)92.0 60.0 80.0 100 100 100 100 100 98.0蒸发残留物(cm)30.0 25.0 38.0 51.0 55.0 69.0 69.0 100 100 延度降低率(%)67.4 58.3 52.5 49.0 45.0 31.0 4.0 0 -2.0原沥青延度与乳化沥青蒸发残留物延度的实验对比 结论 1、乳化剂可以使沥青的性能提高、不变、降低、或大幅降低，一般情况下会使沥青的性能降低 2、不同种类的乳化剂对沥青的性能影响不同 3 同一种乳化剂，用量不同，对沥青的性能影响不同，一般用量越大，影响越大；4、质优纯净的乳化剂对沥青的影响不大，质劣不纯的乳化剂会使沥青的性能明显下降；5、添加剂、乳化工艺都会对沥青的性能产生影响；二、乳化剂对储存稳定性的影响二、乳化剂对储存稳定性的影响 1、用不同的乳化剂生产的乳化沥青，其稳定性不同，如：用1831、烷基丙烯二胺 生产的乳化沥青 稳定性非常好 非离子乳化剂 酰胺型、咪唑啉型 比较差 2、一般情况下乳化剂用量越多，乳液的稳定性越好 注意 乳液的储存稳定性和破乳速度的区别 储存稳定性高 破乳速度不一定慢 如：1831 储存稳定性差 破乳速度不一定快 如：非离子乳化剂 三、乳化沥青的起泡性三、乳化沥青的起泡性 泡沫的产生是表面活性剂的特性，在生产、运输中产生泡沫是不利的，影响生产和运输 在稀浆封层施工中，可改善混合料的和易性，但是，在拌和过程中如果产生大量细微的气泡，会延缓破乳速度，影响路面的早期成型 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 但会增加成本四、乳化剂对破乳速度的影响四、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 一般认为乳化剂的分子结构和离子性影响了破乳速度 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，第六节第六节 沥青乳化剂的现状和发展沥青乳化剂的现状和发展一、国际上乳化剂的现状一、国际上乳化剂的现状 1、乳化剂的品种多，2、乳化剂的用量大 3、新型的乳化剂不断开发出来二、我国沥青乳化剂的现状二、我国沥青乳化剂的现状 品种少、用量少、中裂乳化剂的品种和数量较多，慢裂、快裂尤其是慢裂快凝型的乳化剂生产和应用量较少 三、国产沥青乳化剂存在的问题三、国产沥青乳化剂存在的问题 1、研究人员少，研究力量薄弱、分散 2、品种少 3、产品质量不稳定 4、认识上的差异 四、今后应该发展的方向四、今后应该发展的方向 1、应对沥青乳化剂进行多品种多系列的研究与开发 2、开拓乳化沥青型的应用领域，并开发与其配套的乳化剂产品 3、不同离子类型乳化剂的开发 4、注意低成本乳化剂的开发 5、继续开发具有慢裂快凝作用的乳化剂谢 谢