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各种乳化沥青的分裂原理

        乳化沥青洒布在路面上或与集料拌合时,经过一定时间以后,沥青乳液的颜色由浅色变为黑色。这种沥青微粒从乳化沥青中分裂出来,在集料表面产生凝结的现象称为分裂。根据分裂的快慢程度,可为道路铺筑提供多种不同用途。
        乳化沥青与集料接触后,乳化沥青中的水相要与集料接触,集料被乳化沥青的水溶液被水所浸润,在集料与乳化沥青接触的区域,由于集料的电性作用,使得水相中的带电乳化剂离子吸附在集料表面,乳化剂因集料的吸附而浓度降低,沥青微粒表面的乳化剂分子发生迁移。造成乳化剂分子相应减少,沥青微粒包封的乳化剂分子膜受到破坏而变成不稳定状态,其均衡系统被破坏,沥青微粒开始从乳化沥青中分裂出来,是亲水性的沥青微粒变为亲油的微粒而吸附于集料表面,凝结成密实的薄膜。乳化沥青的这种分裂现象的产生,不是由于集料的毛细管吸附所致,而是由于乳化剂与集料相互作用的出现乳化剂浓度的改变而发生的,分裂是个自发形成过程。
        在阳离子乳化沥青中,由于阳离子乳化剂分子亲水基的组成元素是氮原子,而氮原子无论与酸性还是碱性集料都有较大的吸附性和亲和性。沥青微粒与集料接触后,由于集料的亲水性立即被集料吸附在表面,形成沥青微粒包封的沥青薄膜而悬于水中,由于水的极性较小,相应的对水产生一个挤压力而将水挤出沥青微粒吸附层之外,而形成水的连续相,加快水分的蒸发,促进集料之间的凝结,可尽早形成承载力和挤压强度。
        在阴离子乳化沥青中,阴离子乳化剂的亲油部分与阳离子乳化剂基本相同。而亲水基部分除硫原子和碳原子之外,还含有多个氧原子,并有较大的空间结构。
        氧元素的电负性较强,氢元素的电负性较弱,在水溶液中,乳化剂分子亲水基上的氧原子吸附水分子中的氢原子,形成氢键缔合。这种氢键缔合作用结合了较多的水分子,并占据了较大空间。致使乳化剂分子不易直接与集料表面吸附并吸附其上,这样集料表面的水分子就不能被挤压出来,这时沥青薄膜虽然已初步形成,但却不能包裹集料,沥青微粒之间也不容易融合。水膜处于沥青膜和集料之间,起着阻碍和隔离作用。随水分的完全蒸发,沥青膜则完全覆盖在集料表面,熔融为一体。阴离子乳化沥青在成膜过程中,由于乳化剂分子亲水基氢键缔合的水分子较为牢固,不易挥发,致使阴离子乳化沥青分裂、凝结和成型时间要比阳离子乳化沥青长得多。阴离子乳化沥青与碱性集料粘附性好,与酸性集料粘附性较差,这也是阴离子乳化沥青与阳离子乳化沥青不同之处。
        对于非离子乳化沥青来讲,与集料接触或拌合后,由于乳化剂分子不带电荷,与水有较大的缔合作用,沥青微粒同集料之间的吸附力较小,集料表面的沥青微粒多靠水分蒸发而粘附成膜。沥青微粒从乳化沥青中分裂速度慢,分裂时间长,成膜速度慢,成型和开放交通时间长,属于慢裂型乳化沥青。
        两性离子乳化沥青的分裂原理与两性乳化剂分子中电离以后所带电荷有关。
        阳离子电性较强的两性离子乳化剂显示出阳离子乳化沥青特性,阴离子电性较强的两性离子乳化剂显示出阴离子乳化沥青特性。非离子部分为非电性亲水分子,分裂主要靠水分蒸发,分裂速度较慢。
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