乳化沥青及其在公路养护中的应用概述
摘 要：
乳化沥青是由沥青和水、乳化剂经加热后混合搅拌而成，施工时不需要像传统热沥青那样需要加热到很高的温度，因此乳
化沥青避免了高温操作和有害气体的排放，使施工更为安全、节能和环保。本文详细概述了乳化沥青的形成机理、生产工艺及在公
路养护中的应用，并提出乳化沥青未来的发展方向，为从事公路养护的工程技术人员提供参考。
关键词：
乳化沥青 公路养护 工程应用
随着我国公路建设事业德蓬勃发展，在
公路建设高速发展和路面等级迅速提高的同
时，必须十分重视已铺路面的经常性的维修
与保养，使其能经常的保持着良好的路用性
能与运输效率，切实做到建养并重，重视预
防性养护。传统的路面修补材料主要使用的
是热拌沥青混凝土，但是该材料受天气等条
件制约，使用困难，修补效果不理想，而且
污染环境。而乳化沥青混凝土在潮湿低温的
条件下即可以施工,能够有效解决沥青路面
的修补问题。同时乳化沥青还具有节约能源
和资源、保护环境和减少污染的作用。如今
乳化沥青普遍应用于道路施工中，作为粘层
油、透层油和封层用油非常广泛， 已为许多
道路设计施工所采用。
乳化沥青是将沥青加热到流动态，经离
心、搅拌、剪切、一定压力的喷射等机械作
用使沥青形成细小微粒状分散在含有乳化剂
的水溶液中，形成水包油状的沥青乳液，使
用这种沥青乳液施工，可在常温下喷洒、灌
入和沙石料拌和进行摊铺施工。
乳化沥青在道路建设中得到了广泛的应
用，与传统沥青相比，乳化沥青具有无毒、
无臭、不易燃烧、生产工艺简单、原料低廉
易得、生产效率高、便于常温下施工等优点。
用乳化沥青铺筑路面，能够提高道路质量、
降低成本、节约能源、改善热沥青的施工条
件。在透层、黏层和防水层的铺筑中乳化沥
青的作用尤为重要，而在稀浆封层和石屑罩
面上已经成为不可代替的沥青材料
[1]
。
1 乳化沥青形成机理
沥青的乳化是化学变化引起物理变化的
过程，沥青乳化剂具有表面活性剂的特性，
油水混合静置后分层的原因是因为两种液体
间共存不同表面张力所引起的，这种现象是
因为在油水的接触面上有相互排斥和各自尽
量缩小其接触面积的两种作用产生的离析造
成的。由于乳化剂分子为较长烷基链的线性
分子(一般为十六烷基~十八烷基) ，此分子由
亲水端和亲油端组成，具有把互不相溶的沥
青和水连接起来的特殊功能，并有降低乳液
自动聚结表面积的趋势。因此当加入乳化剂
时，它不仅具有防止油水相互排斥的功能，
而且具有把油水两相有机连接不使其分离的
特性，油水溶液加入乳化剂后，进行机械搅
拌就不会出现油水相互排斥的现象
[2]
。
在沥青-水体系中加入乳化剂后，乳化剂
吸附于沥青微粒表面，在表面上形成界面膜，
对沥青微粒起到一定的保护作用，使其在相互
碰撞时不易聚结。乳化剂的用量适宜时，界
面膜即由密排的定向分子所组成，膜的强度
较大，沥青微粒聚结需要克服较大的阻力，
故能形成较为稳定的沥青乳液。同时，在稳
定的沥青乳液中，沥青微粒都带有电荷，这
电荷来源于电离、吸附、摩擦。沥青-水界
面上电荷层的结构为扩散双电层分布，一层
为单分子层，固定在界面上为吸附层。一层
为吸附层以外，电荷不断向水中扩散的扩散
层，因为有扩散-吸附双电层作用，使得沥青-
水体系更加稳定。但是，如果随着储存温度的
升高，其稳定性会变差，主要是由于乳液中
水分不断蒸发，表层水分散失严重，明显改
变油水比，使得表层破乳结皮，从而分层结
团。同时，内部乳液在较高的温度下，沥青
微粒布朗运动加快，微粒间碰撞机会增多，
少部分乳液破乳，致使油水分离，从而影响
乳化沥青的质量。因此，乳化沥青生产出来
后，要尽快使乳液温度下降，避免影响乳化
沥青的储存稳定性
[3]
。
2 乳化沥青的生产工艺
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图1 乳化沥青生产工艺流程示意图
乳化沥青的生产工艺流程如图1所示，
是将加热至熔融状态的基质沥青与一定比
例的乳化剂和水在配料罐中加热至75°C左
右，同时把沥青加热至140°C左右，然后通
过搅拌机把乳化剂和水搅匀，均匀的乳化剂
和水被送到开式容器中，然后输送给研磨泵
对沥青混合液进行研磨，这样沥青混合液就
被有效的分散、破碎、拌匀和乳化，形成均
匀的微细颗粒乳状液
[2]
。然后直接送入冷却
管中，而冷却管中的水被加热后直接送入配
料罐中，节约能源、提高生产效率。此生产
方法工艺简单、实用，生产出来的乳化沥青
优质可靠，因而得到广泛应用。
生产乳化沥青时，可根据乳化剂水溶液
和沥青进入乳化机时的状态，乳化沥青设备
可连接成闭式和开式两种生产流程。闭式生
产流程的特点是用泵直接把沥青和乳化剂水
溶液经管路泵入乳化机中，靠流量计指示流
量，优点是不易混入空气，便于自动化控制，
产量比较稳定，适宜连续大量生产。开式生
产流程的特点是用阀门控制流量，靠自重流
入乳化剂的漏斗，优点是比较直观，控制简
单；缺点是容易混入空气，产生气泡，产量
一般都达不到乳化机的额定产量
[4]
。
生产中沥青和水的温度是控制乳化工艺的
一个重要参数。如果乳化前沥青温度过低，沥
青粘度大，流动困难，影响乳化质量；如果
沥青及水的温度过高，不仅消耗能源，增加
成本，而且还会使水汽化，导致乳液油水比
例发生变化，同时也导致乳液的质量和产量
降低。一般要求沥青和水混合后的平均温度
以85°C左右为好
[4]
。另外，乳化剂的用量对
乳液的性能起着决定性的作用；沥青和乳化
剂水溶液的流量按比例控制也是生产合格乳
化沥青的重要环节。乳化沥青的粘度、储存
稳定性、破乳速度和微粒大小分布等是乳化
沥青重要的指标，如需调整这些性能，其基
本方法有3种，即改换沥青的品种及牌号，
变更乳化液配方以及变换乳化剂类型或浓度，
其它还有控制通过胶体磨的流量、胶体磨的
转速和间隙等。
3 乳化沥青在公路养护中的应用
乳化沥青在不同的工程部位中有着不同
的作用。其透层、黏层和防水层为下封层，
主要用于新路面的铺设；稀浆封层和石屑罩
面为上封层，适用于封闭路表孔隙和细裂缝
或旧路养护等公路养护施工。
3.1 稀浆封层
稀浆封层是一种冷拌沥青混合料，具有
骨料和沥青混合的优点，混合料通常是由较
硬的细骨料和耐磨的骨料组成，特别是微观
封层和聚合物改性封层这种情况极大的增加
了路面的强度和完整性，使路面具有高磨损
阻力和极好的变形阻力。在通常情况下，相
似的级配稀浆封层具有比热拌沥青混合料更
高的弹性模量，所以抗变形能力更强、稳定
度高。用其填充路面车辙能更好的保证修补
后的路面不再次损毁
[6]
。乳化沥青乳液也容
易在移动的稀浆封层摊铺机上使用，在该机
器上进行拌和及运用掺加剂进行化学控制更
易于满足公路养护的需要。
稀浆封层可以使路面的磨损、老化、裂
缝、光滑、松散等迅速得到修复，起到防水、
防滑、平整、耐磨的作用。因此稀浆封层无
论是对低等级道路或高等级道路，无论是对
城市道路或郊区道路，都可以产生显著的经
济效益和社会效益。
3.2 石屑罩面
石屑罩面和洒布封层是道路养护中最常
用的道路表面处治方法。石屑罩面是在道路
面层上使用一种标准的沥青撒布机洒布一层
乳化沥青作为粘结料，然后铺一层同粒径的骨
料。这是一个高沥青含量的薄表面处治层，
这种处治层是柔性的和耐磨的。同时，适当
掺加聚合物还能够提高粘结力、粘附性和路
面的抗裂性能，从而增加路面的使用寿命。
这使石屑罩面既能够用于道路养护，又可以
用于道路重建，尤其是在道路抗裂方面有重
要作用。