在今年的兩會(huì)上，與會(huì)代表提出“取消重大節(jié)假日高速公路免費(fèi)通行政策，與此同時(shí)，全面降低高速公路收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)”的建議，引起了大家的熱議。高速公路已經(jīng)與人們出行密不可分，影響高速公路質(zhì)量的重要材料——瀝青。

瀝青乳液

瀝青乳液不僅使瀝青的加工和儲(chǔ)存變得簡(jiǎn)單，也使得道路的鋪設(shè)過(guò)程更為方便（1）。瀝青乳液的物理、化學(xué)及應(yīng)用性能在很大程度上取決于瀝青、乳化劑和水的含量比，以及瀝青乳液的粒徑分布（2）。

常溫下，瀝青是不可加工的。因此，為了使瀝青變的可加工，需采用不同的工藝對(duì)其處理。常見的技術(shù)是將瀝青加熱到液態(tài)。另一種技術(shù)是將瀝青加工成乳狀液。然而，單純將瀝青和水混合在一起并不能形成一個(gè)穩(wěn)定體系。因此，要根據(jù)具體的應(yīng)用需求在瀝青中添加一定的穩(wěn)定劑和乳化劑。瀝青乳液使用起來(lái)非常方便，同時(shí)也更容易對(duì)其儲(chǔ)存、運(yùn)輸和進(jìn)一步加工。

瀝青乳液的優(yōu)勢(shì)及化學(xué)組成

瀝青乳液的優(yōu)勢(shì)：

• 良好的潤(rùn)濕能力

• 低能源消耗和環(huán)境友好

• 可通過(guò)增塑劑對(duì)其改性

• 狀態(tài)的多樣性(如粘度)

瀝青乳液的化學(xué)組成：

在瀝青乳液中，瀝青為分散相，水為連續(xù)相。為了保證能夠乳化充分并形成穩(wěn)定的顆粒，對(duì)乳化劑的選擇變得十分重要。而粒徑和乳化劑也同樣會(huì)影響瀝青乳液的加工性能和存儲(chǔ)穩(wěn)定性。

乳化劑分子附著在瀝青顆粒的表面，使這些顆粒具有均勻的電荷。這導(dǎo)致顆粒間的靜電斥力，從而阻止乳液顆粒在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中固化。根據(jù)電荷(正電荷或負(fù)電荷)的不同，可以將其分為陽(yáng)離子或陰離子的瀝青乳液。瀝青乳液的應(yīng)用取決于其電荷、瀝青質(zhì)量分?jǐn)?shù)、乳化劑、水以及瀝青乳液的粒徑（2）。

實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)中選取四種不同的瀝青乳液(樣品1 - 4)，固含量均為63%。實(shí)驗(yàn)分別研究了樣品的粒徑、電位及流變行為。

• 電位

zeta電位的測(cè)量采用安東帕Litesizer 500。樣品經(jīng)水稀釋，pH 為8.6±0.2。實(shí)驗(yàn)中對(duì)電位的測(cè)量采用?樣品池，分別對(duì)樣品進(jìn)行三次系列測(cè)試。

Litesizer 500

• 粒徑

粒徑分布(PSD)采用安東帕PSA 1090 L測(cè)定。實(shí)驗(yàn)設(shè)置為三次系列測(cè)量，水為流動(dòng)相。樣品分散不需要超聲處理，攪拌和泵速分別設(shè)置為中速，遮光度設(shè)為10%，并采用夫瑯和費(fèi)近似理論對(duì)粒度分布進(jìn)行計(jì)算。

PSA

流變行為

為了表征瀝青乳狀液的流變特性，采用Anton Paar公司的流變儀及其平板測(cè)量系統(tǒng)PP25對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中，對(duì)每個(gè)樣品在25°C下的流變曲線和振幅掃描進(jìn)行測(cè)量。流變曲線的剪切速率范圍為0.01~100s -1，時(shí)間范圍為100s~1秒。振幅掃描的角頻率為10 rad / s，形變范圍為0.01~100% 。

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結(jié)果與討論

?zeta電位對(duì)穩(wěn)定性的評(píng)估

通過(guò)對(duì)瀝青乳液zeta電位的表征，可得到樣品穩(wěn)定性的相關(guān)信息。zeta電位值越高，體系越穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)中的所有樣品zeta電位均為負(fù)值，說(shuō)明瀝青乳狀液為陰離子型。如表1所示。這說(shuō)明熱處理對(duì)瀝青乳狀液的穩(wěn)定性沒有影響。

樣品加工性能的表征

實(shí)驗(yàn)中，對(duì)樣品1和樣品2的加工性能進(jìn)行了比較。樣品1比樣品2的粒徑分布更寬，同時(shí)包含了大顆粒和小顆粒(圖1)。兩個(gè)樣品的D90值差異明顯（表2）。

圖2顯示了樣品的剪切速率粘度函數(shù)。樣品1的小顆粒含量較少，與樣品2（小顆粒含量較多）相比其表面積較小。較小的表面積說(shuō)明顆粒和液體之間較小的界面，導(dǎo)致兩相之間的摩擦力和相互作用力較小。從而造成較低的粘度，如圖2所示。

樣品的屈服應(yīng)力也不同。樣品1 (2.33 Pa)顆粒較大(圖3)，其屈服應(yīng)力低于樣品2 (15.99 Pa)。

質(zhì)量控制

瀝青配方及工藝參數(shù)對(duì)其最終產(chǎn)品的粘度均有影響，為了控制產(chǎn)品的粘度，可在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。例如，樣品3和樣品4在粘度上沒有差異，但在加工后表現(xiàn)出不同的流變特性（圖4）。

樣品3的屈服應(yīng)力為31.78 Pa，高于樣品4的22.63 Pa。此外，樣品3的損耗模量G”更高，這意味著它比樣品4的粘性更大(圖5)。

這些結(jié)果表明，瀝青乳液樣品的界面性質(zhì)不同，可通過(guò)測(cè)量粒度分布來(lái)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制。表3和圖6匯總了各個(gè)樣品的粒徑結(jié)果。

結(jié)論及參考文獻(xiàn)

結(jié)論

實(shí)驗(yàn)展示了粒徑對(duì)不同瀝青乳液流變性能的影響。一般認(rèn)為，瀝青乳液的穩(wěn)定性很好，同時(shí)具有以下特性：

• 粒徑越小，粘度越大

• 粒徑分布越寬，粘度越小

• 具有混合粒徑的瀝青乳液，比只有單一粒徑的瀝青乳液粘度更低

• 粒徑分布影響樣品的粘彈行為和屈服點(diǎn)

利用現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)，有利于開發(fā)出黏度相對(duì)較低但固體含量較高的高穩(wěn)定性瀝青乳液。瀝青乳液的屈服應(yīng)力和粒徑分布影響著瀝青乳液的應(yīng)用性能，因此對(duì)這些參數(shù)的分析具有重要的意

參考文獻(xiàn)