1.瀝青乳化的基本原理

將瀝青分散到水相中，必然需要做功，所做的功（W）等于瀝青表面積的增大值（△A）乘以表面張力γ，即：

         W=△A?γ

從上式可以看出，降低界面張力，可以使機械功明顯減小。在實際生產(chǎn)過程中，乳化前將瀝青加熱融化；乳化時加入乳化劑（降低表面張力）；使用膠體磨研磨（機械能）；三者結(jié)合起來才能使瀝青乳化。乳化劑、乳化設(shè)備、乳化工藝是乳化瀝青生產(chǎn)的三要素，此外基質(zhì)瀝青、水、添加劑等也對瀝青的乳化和性能產(chǎn)生影響。

2.乳化劑的作用

在乳化瀝青中，水是分散介質(zhì)，瀝青是分散相。單純的將水和瀝青混合是做不到的，為了使乳狀液穩(wěn)定，必須加入物質(zhì)使兩相不聚集，降低兩相間的界面張力，這種物質(zhì)就是乳化劑。乳化劑所起的作用有：

1)降低水和瀝青之間的界面張力差。使體系總表面能降低，熱力學(xué)穩(wěn)定性提高。

2)使瀝青微粒界面產(chǎn)生界面膜，界面膜的強度和緊密程度是乳化瀝青存在的重要因素。

3)使瀝青微粒表面形成帶電離子基團，電荷間的靜電斥力阻礙了瀝青微粒的聚集。

乳化劑是生產(chǎn)乳化瀝青的關(guān)鍵，直接關(guān)系著瀝青能否乳化，和乳化瀝青的穩(wěn)定性、破乳速度等使用性能。生產(chǎn)時應(yīng)根據(jù)原材料、用途、成本等因素綜合考慮使用什么乳化劑，并做好生產(chǎn)小試來確定是否使用該乳化劑。

3.瀝青乳化劑的類型、應(yīng)用

瀝青乳化劑大致可分為合成乳化劑、天然產(chǎn)物乳化劑、無機粉末乳化劑等類型，而合成乳化劑是目前應(yīng)用多、性能比較的類型，因此一般所講的瀝青乳化劑都是指一類有機合成的可以乳化瀝青的表面活性劑。

瀝青乳化劑從化學(xué)結(jié)構(gòu)上講是一種“兩親性”分子，分子的一部分具有親水性質(zhì)，一部分具有親油性質(zhì)。親油部分一般由碳氫原子團，特別是由長鏈烷基構(gòu)成，差別較小。親水部分原子團則種類繁多，結(jié)構(gòu)差異大。按照親水基在水中是否可以電離，瀝青乳化劑可以分為離子型和非離子型兩大類。離子類根據(jù)離子電性的不同又可以分為陰離子型、陽離子型和兩性離子型。

3.1陰離子乳化劑

陰離子乳化劑是在溶于水中時能電離成為離子或者離子膠束，親水基團帶有負電荷的乳化劑。

人們早就是使用陰離子乳化劑制作乳化瀝青的。由于原料易得，來源廣大，陰離子乳化劑在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)作為主要的乳化劑類型，在世界范圍內(nèi)得到了廣大應(yīng)用。

陰離子乳化劑主要的親水基團有羧酸鹽、磺酸鹽、Liusuan酯鹽等三種類型。

常用的陰離子乳化劑類型包括：

（1） Gaoji脂肪酸鹽類

Gaoji脂肪酸鹽類的化學(xué)式為R—COOM，R為C14~C18的烴基，M為Na、K元素。Gaoji脂肪酸鹽類是古老而又大量應(yīng)用的表面活性劑類型，該類乳化劑的缺點是R—COO-羧酸根離子會與硬水中的鈣、鎂離子發(fā)生反應(yīng)生成沉淀物，降低了乳化劑的作用。

（2） 磺酸鹽類

磺酸鹽的化學(xué)式為R—SO3Na，碳鏈中的碳數(shù)在8~20之間。以造紙黑夜為原料，從中提取木質(zhì)素，經(jīng)磺化處理得到的木質(zhì)素磺酸鹽可以用于瀝青的乳化。

（3） Liusuan酯鹽類

Liusuan酯鹽的化學(xué)通式為R—OSO3M，M為Na、K元素，烴基中的碳數(shù)為8~18。這類乳化劑在硬水中穩(wěn)定，在水溶液中呈中性或微堿性。

陰離子乳化劑是乳化瀝青出現(xiàn)后在初的40年內(nèi)廣大應(yīng)用的乳化劑。隨著20世紀50年代陽離子乳化劑的出現(xiàn)，陰離子乳化瀝青逐漸被陽離子乳化瀝青取代，目前在世界范圍內(nèi)的用量已經(jīng)很小。這是因為，陰離子乳化劑雖然價格便宜，但其使用性能往往不及陽離子乳化劑：陰離子乳化瀝青中微粒表面帶負電荷，潮濕狀態(tài)下大多數(shù)石料表面同樣為負電荷，由于同性電荷的靜電斥力，兩者接觸后瀝青微粒不能盡快、牢固的粘附到石料表面，影響乳化瀝青的路用性能。

陽離子乳化瀝青的微粒帶正電荷，濕礦料表面帶負電荷，兩者在有水膜的情況下仍可以吸附結(jié)合，陽離子乳化劑可以增強瀝青與石料表面的粘附力，同時它對酸性礦料和堿性礦料都有很好的粘附力，提高路面的早期強度，鋪后可以較快地開放交通。因而陽離子乳化劑彌補了陰離子乳化劑的缺點。

3.2陽離子乳化劑

陽離子乳化劑是在溶于水中時能電力為離子或離子膠束，親水基帶有正電荷的乳化劑。

按化學(xué)結(jié)果主要有季銨鹽類、烷基胺類、酰胺類、咪唑啉類、環(huán)氧乙烷二胺類、胺化木質(zhì)素類等。

(1).季銨鹽

季銨鹽類乳化劑由于乳化能力強，使用時無需調(diào)酸，受到我國乳化瀝青生產(chǎn)企業(yè)的青睞，是我國中裂、快裂乳化劑應(yīng)用多的類型之一。

(2).烷基胺類

烷基胺類使用時需要調(diào)酸，使其成為胺鹽，常為烷基二胺、烷基多胺乳化劑。這類乳化劑乳化力良好，對集料粘附性也好。烷基胺類乳化劑是國外用于瀝青乳化的主要乳化劑之一。

N-十八烷基-丙撐二胺

(3).木質(zhì)素胺類

木質(zhì)素胺類乳化劑是由造紙廢液中的主要成分之一，木質(zhì)素為原料合成的，可用于慢裂乳化劑的生產(chǎn)。該類乳化劑You效成分低、質(zhì)量不穩(wěn)定、破乳速度慢。但由于成本低廉，還為造紙工業(yè)減輕了污染，有一定的應(yīng)用價值，在我國使用比較普遍。

(4).咪唑啉類

咪唑啉型乳化劑的親水基部分為含有雜環(huán)基咪唑啉的基團，通過咪唑啉基團的變化可制成慢裂到快裂的各類型乳化劑。

(5).酰胺基胺類

酰胺基胺類乳化劑有脂肪酸和多乙烯多胺縮合而成，通過合成材料的選擇和值得快、中、慢裂各型，適合于不同用途。

3.3乳化劑的復(fù)配

單一的乳化劑在使用過程中可能不能很好的滿足乳化瀝青生產(chǎn)和使用的需要，如乳化瀝青的儲存穩(wěn)定性不理想，乳化瀝青的生產(chǎn)成本太高，乳化瀝青的破乳、成型情況不能滿足要求等。為此，經(jīng)常需要將不同的乳化劑配合使用，或者摻加其它的助劑，以起到改善乳化瀝青的加工性能、經(jīng)濟性、路用性能的作用。

乳化劑之間的復(fù)配可以有不同的形式，同類離子乳化劑間的復(fù)配，如陽離子乳化劑與陰離子乳化劑間的復(fù)配，陽離子乳化劑與非離子乳化劑間的復(fù)配，陰離子乳化劑與非離子乳化劑間的復(fù)配等。常用的是相同離子類型乳化劑間或離子型與非離子型乳化劑間的復(fù)配。陽離子與陰離子乳化劑間的復(fù)配，常常由于電性中和而失效。

4.我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004對乳化瀝青的種類及技術(shù)要求如下：