隨著我國公路事業(yè)的蓬勃發(fā)展，我省高速公路將以省會南京為中心聯(lián)絡(luò)各市和市與市之間聯(lián)通的"四縱"、"四聯(lián)"近3600km高速公路網(wǎng)將予以實施。
目前修建高速公路從行車快速、舒適、路面堅實、穩(wěn)定、平整等因素考慮，一般多采用瀝青混凝土面層、半剛性基層結(jié)構(gòu)。為加強路面結(jié)構(gòu)各層之間的緊密結(jié)合，提高路面結(jié)構(gòu)整體性，設(shè)計要求在瀝青面層與基層之間設(shè)置下封層，同時起到防止雨水滲入基層的作用。因此設(shè)置下封層是必不可少的，也是十分必要的。下封層可采用灑布法施工，也可采用乳化瀝青稀漿封層鋪筑。省高指1998年下達的"國道主干線（江蘇境）淮錫高速公路瀝青路面下封層施工指導(dǎo)意見"中明確采用灑布法實施下封層，瀝青材料采用優(yōu)質(zhì)乳化瀝青，現(xiàn)階段建設(shè)選用殼牌施保妙-PSX乳化石油瀝青。交通部第二公路勘測設(shè)計院關(guān)于寧靖鹽高速公路施工圖設(shè)計中，要求瀝青封層施工采用PC-2型慢裂乳化瀝青稀漿封層。省高指、省科研所關(guān)于"高速公路路面下封層試驗報告"內(nèi)稱，殼牌施保妙-PSX的質(zhì)量是好的，有較好的粘結(jié)力和整體粘結(jié)強度。殼牌施保妙-PSX乳化瀝青下封層是一種柔性結(jié)構(gòu)，這與國產(chǎn)的乳化瀝青脆性下封層不同。從上述指導(dǎo)性意見看當(dāng)前對下封層乳化瀝青的使用需考慮下列問題。
（1） 用進口瀝青乳液做下封層優(yōu)于國產(chǎn)瀝青乳液，因此研究開發(fā)進口瀝青的乳化是當(dāng)前急需解決的課題。
（2） 乳化瀝青下封層的施工方法采用灑布法及稀漿封層法的比較，研究施工中的一些重大技術(shù)問題十分必要。除對進口瀝青乳液開發(fā)生產(chǎn)以及在下封層施工方面的研究外，隨著高等級公路的快速發(fā)展，開展改性乳化瀝青用于表面養(yǎng)護也應(yīng)適時進行研究。
1 采用國產(chǎn)乳化劑乳化進口瀝青的研究
乳化瀝青實際是將瀝青熱融后，經(jīng)過機械的切割使其以細小的微粒狀態(tài)分散于含有乳化劑的水溶液中。進口瀝青的比重大于1、含臘量低、內(nèi)聚力大，因此要達到乳化效果，首先要增加少量的活性劑，使其很快地聚到水面，從而使空氣和水的接觸面減少，使水溶液的表面張力按比例急驟下降，水中的乳化劑分子也聚到一起，將油基靠在一起而形成膠束。當(dāng)乳化劑濃度逐漸增加時，水溶液表面聚集了足夠的乳化劑，直至表面毫無間隙地分布于液面上，這時空氣與水溶液完全隔開，待表面張力停止下降保持平衡，如再增加乳化劑其膠束亦隨之增加，一直至水溶液表面形成單分子膜，空氣和水的接觸不可能再縮小，這時在水溶液中加入瀝青，瀝青與溶液之間形成第三界面，這種新的界面要保持平衡狀態(tài)，瀝青乳化劑膠束就很快吸附、包圍瀝青顆粒，乳化劑新油基在水溶液中以分散狀態(tài)溶解于水溶液中，重新形成以瀝青為膠核的瀝青乳化劑膠束，形成瀝青乳液，這也是瀝青乳化劑在水溶液的作用。用進口瀝青制備穩(wěn)定的瀝青乳液必須考慮乳化劑建立在國產(chǎn)的基礎(chǔ)上，同時乳化劑生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)流程穩(wěn)定，原料來源可靠。重點是乳化劑的效應(yīng)：首先應(yīng)具有降低瀝青與水之間的界面張力，使瀝青微粒均勻地分布于水溶液之中；其次能縮小油水兩者之間的絕對密度差及粘度差；第三在兩相之間乳化劑走向排列時，應(yīng)增加瀝青微粒的電荷，盡量形成雙電層，增加顆粒之間的相互排斥力，阻止瀝青微粒的聚合。
上述要求用單一乳化劑往往是不可能的，特別是滲透性能及貯存穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性存在問題。因此必須增加其他物質(zhì)發(fā)揮乳化劑的應(yīng)有效應(yīng)，這就選擇第二、第三乳化劑按不同比例混合后發(fā)揮效應(yīng)。為此我們選用了復(fù)合型乳化劑，經(jīng)過近百次試驗終取得成功，經(jīng)試驗貯存穩(wěn)定性、破乳速度、粘附性、防剝落性能均良好。
瀝青路面在繁重的大交通量的作用下，首先要求路面具有高的強度和穩(wěn)定性，同時又具有低溫抗裂性，為達到這一目的，通常采用粘稠瀝青為結(jié)合料。為滿足施工要求，必須將瀝青加熱到流動狀態(tài)才能拌和或灑布，這就是我們通常稱之謂熱瀝青施工。這種施工方法的缺點是需消耗大量的熱能，同時還污染環(huán)境，影響操作人員的健康。經(jīng)人們反復(fù)研究，將瀝青加熱至流動狀態(tài)，經(jīng)高速離心攪拌或剪切機械作用形成細小微粒（粒徑2～5um），分散在有乳化劑的水中，由于乳化劑的作用而形成均勻穩(wěn)定的分散系，這就是所謂的乳化瀝青。它的重要組成部分是瀝青、水和乳化劑。
（1） 瀝青是乳化瀝青的基本組成成分，它在乳化瀝青中占55%～65%，它的乳化難易性及乳化后產(chǎn)品性能隨著針入度變化、化學(xué)結(jié)構(gòu)和膠體結(jié)構(gòu)的不同有較大的差別。瀝青的各組分（瀝青質(zhì)、樹脂、油份）在瀝青中的含量對乳化的難易并對乳化后的性能影響很大，一般講活性組成含量低通常不易乳化。根據(jù)高速公路使用要求，我們研究了進口的埃索和殼牌瀝青的乳化，其針入度在70（1/10mm）左右。這種進口瀝青的共同特點是相對密度大于1，含臘量小于2%，延性大于100cm.根據(jù)上述特點，在乳化劑的配制、乳化機械的選擇、乳化工藝流程等方面對癥而行。
（2）乳化劑是乳化瀝青的關(guān)鍵組成成份，乳化瀝青的性能很大程度依賴于乳化劑性能。由于乳化劑有新油基與筑水基，在這二個基因作用下使它難免吸附于瀝青和水相互排斥的界面上，從而降低它們之間的界面張力，使油水之間能在較大的面積上接觸，盡可能生產(chǎn)微小顆粒，從而使瀝青微粒均勻地分布于水溶液之中。根據(jù)埃索、殼牌瀝青的特點，采用單一乳化劑無法達到制備瀝青乳液的目的。因為單一乳化劑有固定的H.L.B.值（HYdrophite-lipophih Balance），它不能滿足復(fù)雜的瀝青乳化所需要H.L.B.值，除了考慮到進口瀝青特殊性外，另外研究還考慮到用這種瀝青生產(chǎn)的乳化瀝青，對拌和工藝、基層的滲透能力、貯存穩(wěn)定性、多種框框使用的穩(wěn)定性（如不同的灑布和拌和設(shè)備），盡量能夠適應(yīng)各方面的需要，采用正交法確定試驗方案，經(jīng)過近百次試驗，選擇了第二、第三等多種乳化劑，按不同的比例摻入，使其發(fā)揮各自的作用，所以這次對進口瀝青乳化成功，歸功于乳化劑的科學(xué)選用。這種復(fù)合乳化劑是國內(nèi)產(chǎn)品，原材料來源可靠，質(zhì)量穩(wěn)定，對較長期進行乳化瀝青生產(chǎn)有保證。
（3）穩(wěn)定劑是影響乳化瀝青貯存穩(wěn)定性能主要材料，在研究瀝青乳液過程中，發(fā)現(xiàn)有時產(chǎn)生顆粒大且不均勻，極易產(chǎn)生絮凝或沉降現(xiàn)象，特別是進口瀝青其比重大于1，這一現(xiàn)象格外顯著，我們采取增加無機鹽類來增加顆粒間雙層電效應(yīng)，增大電流，增加顆粒間的相互排斥力，減緩顆粒之間的合一凝聚速度，提高乳化能力，改善乳液的穩(wěn)定性，增強與骨料的粘附能力。我們選用Q.H.L.穩(wěn)定劑與陽離子乳化劑復(fù)合，形成堅固的膠束，使瀝青乳液穩(wěn)定。從試驗中摸索穩(wěn)定劑、乳化劑的性能特點。有的穩(wěn)定劑可以在生乳液時加入，但有些穩(wěn)定劑這樣加入會影響乳化，需經(jīng)試驗確定組織方案。
（4） 水是乳化瀝青中數(shù)量占第二位的組成部分，一般占總量的40%，因此乳化瀝青運輸中有40%的水作了搬運，故乳化瀝青的生產(chǎn)盡可能接近使用地點。
生產(chǎn)乳化瀝青的水只要是純凈的日常生活用水即可，不能含有其他物質(zhì)。有的乳化劑水溶液有一定PH值要求，通常采用鹽酸來調(diào)節(jié)酸堿度。
（5） 進口瀝青乳液的檢測。經(jīng)過近一年的研制、上百次的試配，于1998年9月上旬將小樣送至江蘇省交通科學(xué)研究所中心試驗室測試。
目前修建高速公路從行車快速、舒適、路面堅實、穩(wěn)定、平整等因素考慮，一般多采用瀝青混凝土面層、半剛性基層結(jié)構(gòu)。為加強路面結(jié)構(gòu)各層之間的緊密結(jié)合，提高路面結(jié)構(gòu)整體性，設(shè)計要求在瀝青面層與基層之間設(shè)置下封層，同時起到防止雨水滲入基層的作用。因此設(shè)置下封層是必不可少的，也是十分必要的。下封層可采用灑布法施工，也可采用乳化瀝青稀漿封層鋪筑。省高指1998年下達的"國道主干線（江蘇境）淮錫高速公路瀝青路面下封層施工指導(dǎo)意見"中明確采用灑布法實施下封層，瀝青材料采用優(yōu)質(zhì)乳化瀝青，現(xiàn)階段建設(shè)選用殼牌施保妙-PSX乳化石油瀝青。交通部第二公路勘測設(shè)計院關(guān)于寧靖鹽高速公路施工圖設(shè)計中，要求瀝青封層施工采用PC-2型慢裂乳化瀝青稀漿封層。省高指、省科研所關(guān)于"高速公路路面下封層試驗報告"內(nèi)稱，殼牌施保妙-PSX的質(zhì)量是好的，有較好的粘結(jié)力和整體粘結(jié)強度。殼牌施保妙-PSX乳化瀝青下封層是一種柔性結(jié)構(gòu)，這與國產(chǎn)的乳化瀝青脆性下封層不同。從上述指導(dǎo)性意見看當(dāng)前對下封層乳化瀝青的使用需考慮下列問題。
（1） 用進口瀝青乳液做下封層優(yōu)于國產(chǎn)瀝青乳液，因此研究開發(fā)進口瀝青的乳化是當(dāng)前急需解決的課題。
（2） 乳化瀝青下封層的施工方法采用灑布法及稀漿封層法的比較，研究施工中的一些重大技術(shù)問題十分必要。除對進口瀝青乳液開發(fā)生產(chǎn)以及在下封層施工方面的研究外，隨著高等級公路的快速發(fā)展，開展改性乳化瀝青用于表面養(yǎng)護也應(yīng)適時進行研究。
1 采用國產(chǎn)乳化劑乳化進口瀝青的研究
乳化瀝青實際是將瀝青熱融后，經(jīng)過機械的切割使其以細小的微粒狀態(tài)分散于含有乳化劑的水溶液中。進口瀝青的比重大于1、含臘量低、內(nèi)聚力大，因此要達到乳化效果，首先要增加少量的活性劑，使其很快地聚到水面，從而使空氣和水的接觸面減少，使水溶液的表面張力按比例急驟下降，水中的乳化劑分子也聚到一起，將油基靠在一起而形成膠束。當(dāng)乳化劑濃度逐漸增加時，水溶液表面聚集了足夠的乳化劑，直至表面毫無間隙地分布于液面上，這時空氣與水溶液完全隔開，待表面張力停止下降保持平衡，如再增加乳化劑其膠束亦隨之增加，一直至水溶液表面形成單分子膜，空氣和水的接觸不可能再縮小，這時在水溶液中加入瀝青，瀝青與溶液之間形成第三界面，這種新的界面要保持平衡狀態(tài)，瀝青乳化劑膠束就很快吸附、包圍瀝青顆粒，乳化劑新油基在水溶液中以分散狀態(tài)溶解于水溶液中，重新形成以瀝青為膠核的瀝青乳化劑膠束，形成瀝青乳液，這也是瀝青乳化劑在水溶液的作用。用進口瀝青制備穩(wěn)定的瀝青乳液必須考慮乳化劑建立在國產(chǎn)的基礎(chǔ)上，同時乳化劑生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)流程穩(wěn)定，原料來源可靠。重點是乳化劑的效應(yīng)：首先應(yīng)具有降低瀝青與水之間的界面張力，使瀝青微粒均勻地分布于水溶液之中；其次能縮小油水兩者之間的絕對密度差及粘度差；第三在兩相之間乳化劑走向排列時，應(yīng)增加瀝青微粒的電荷，盡量形成雙電層，增加顆粒之間的相互排斥力，阻止瀝青微粒的聚合。
上述要求用單一乳化劑往往是不可能的，特別是滲透性能及貯存穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性存在問題。因此必須增加其他物質(zhì)發(fā)揮乳化劑的應(yīng)有效應(yīng)，這就選擇第二、第三乳化劑按不同比例混合后發(fā)揮效應(yīng)。為此我們選用了復(fù)合型乳化劑，經(jīng)過近百次試驗終取得成功，經(jīng)試驗貯存穩(wěn)定性、破乳速度、粘附性、防剝落性能均良好。
瀝青路面在繁重的大交通量的作用下，首先要求路面具有高的強度和穩(wěn)定性，同時又具有低溫抗裂性，為達到這一目的，通常采用粘稠瀝青為結(jié)合料。為滿足施工要求，必須將瀝青加熱到流動狀態(tài)才能拌和或灑布，這就是我們通常稱之謂熱瀝青施工。這種施工方法的缺點是需消耗大量的熱能，同時還污染環(huán)境，影響操作人員的健康。經(jīng)人們反復(fù)研究，將瀝青加熱至流動狀態(tài)，經(jīng)高速離心攪拌或剪切機械作用形成細小微粒（粒徑2～5um），分散在有乳化劑的水中，由于乳化劑的作用而形成均勻穩(wěn)定的分散系，這就是所謂的乳化瀝青。它的重要組成部分是瀝青、水和乳化劑。
（1） 瀝青是乳化瀝青的基本組成成分，它在乳化瀝青中占55%～65%，它的乳化難易性及乳化后產(chǎn)品性能隨著針入度變化、化學(xué)結(jié)構(gòu)和膠體結(jié)構(gòu)的不同有較大的差別。瀝青的各組分（瀝青質(zhì)、樹脂、油份）在瀝青中的含量對乳化的難易并對乳化后的性能影響很大，一般講活性組成含量低通常不易乳化。根據(jù)高速公路使用要求，我們研究了進口的埃索和殼牌瀝青的乳化，其針入度在70（1/10mm）左右。這種進口瀝青的共同特點是相對密度大于1，含臘量小于2%，延性大于100cm.根據(jù)上述特點，在乳化劑的配制、乳化機械的選擇、乳化工藝流程等方面對癥而行。
（2）乳化劑是乳化瀝青的關(guān)鍵組成成份，乳化瀝青的性能很大程度依賴于乳化劑性能。由于乳化劑有新油基與筑水基，在這二個基因作用下使它難免吸附于瀝青和水相互排斥的界面上，從而降低它們之間的界面張力，使油水之間能在較大的面積上接觸，盡可能生產(chǎn)微小顆粒，從而使瀝青微粒均勻地分布于水溶液之中。根據(jù)埃索、殼牌瀝青的特點，采用單一乳化劑無法達到制備瀝青乳液的目的。因為單一乳化劑有固定的H.L.B.值（HYdrophite-lipophih Balance），它不能滿足復(fù)雜的瀝青乳化所需要H.L.B.值，除了考慮到進口瀝青特殊性外，另外研究還考慮到用這種瀝青生產(chǎn)的乳化瀝青，對拌和工藝、基層的滲透能力、貯存穩(wěn)定性、多種框框使用的穩(wěn)定性（如不同的灑布和拌和設(shè)備），盡量能夠適應(yīng)各方面的需要，采用正交法確定試驗方案，經(jīng)過近百次試驗，選擇了第二、第三等多種乳化劑，按不同的比例摻入，使其發(fā)揮各自的作用，所以這次對進口瀝青乳化成功，歸功于乳化劑的科學(xué)選用。這種復(fù)合乳化劑是國內(nèi)產(chǎn)品，原材料來源可靠，質(zhì)量穩(wěn)定，對較長期進行乳化瀝青生產(chǎn)有保證。
（3）穩(wěn)定劑是影響乳化瀝青貯存穩(wěn)定性能主要材料，在研究瀝青乳液過程中，發(fā)現(xiàn)有時產(chǎn)生顆粒大且不均勻，極易產(chǎn)生絮凝或沉降現(xiàn)象，特別是進口瀝青其比重大于1，這一現(xiàn)象格外顯著，我們采取增加無機鹽類來增加顆粒間雙層電效應(yīng)，增大電流，增加顆粒間的相互排斥力，減緩顆粒之間的合一凝聚速度，提高乳化能力，改善乳液的穩(wěn)定性，增強與骨料的粘附能力。我們選用Q.H.L.穩(wěn)定劑與陽離子乳化劑復(fù)合，形成堅固的膠束，使瀝青乳液穩(wěn)定。從試驗中摸索穩(wěn)定劑、乳化劑的性能特點。有的穩(wěn)定劑可以在生乳液時加入，但有些穩(wěn)定劑這樣加入會影響乳化，需經(jīng)試驗確定組織方案。
（4） 水是乳化瀝青中數(shù)量占第二位的組成部分，一般占總量的40%，因此乳化瀝青運輸中有40%的水作了搬運，故乳化瀝青的生產(chǎn)盡可能接近使用地點。
生產(chǎn)乳化瀝青的水只要是純凈的日常生活用水即可，不能含有其他物質(zhì)。有的乳化劑水溶液有一定PH值要求，通常采用鹽酸來調(diào)節(jié)酸堿度。
（5） 進口瀝青乳液的檢測。經(jīng)過近一年的研制、上百次的試配，于1998年9月上旬將小樣送至江蘇省交通科學(xué)研究所中心試驗室測試。