乳化進(jìn)口瀝青的研制與應(yīng)用

1　采用國產(chǎn)乳化劑乳化進(jìn)口瀝青的研究

　　乳化瀝青實(shí)際是將瀝青熱融后，經(jīng)過機(jī)械的切割使其以細(xì)小的微粒狀態(tài)分散于含有乳化劑的水溶液中。進(jìn)口瀝青的比重大于1、含臘量低、內(nèi)聚力大，因此要達(dá)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(shí)，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(shí)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(shí)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(jìn)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(shí)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(diǎn)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(duì)密度差及粘度差；第三在兩相之間乳化劑走向排列時(shí)，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(jī)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(yàn)最終取得成功，經(jīng)試驗(yàn)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(qiáng)度和穩(wěn)定性，同時(shí)又具有低溫抗裂性，為達(dá)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(dòng)狀態(tài)才能拌和或?yàn)⒉迹@就是我們通常稱之謂熱瀝青施工。這種施工方法的缺點(diǎn)是需消耗大量的熱能，同時(shí)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(dòng)狀態(tài)，經(jīng)高速離心攪拌或剪切機(jī)械作用形成細(xì)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(duì)乳化的難易并對(duì)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(jìn)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(jìn)口瀝青的共同特點(diǎn)是相對(duì)密度大于1，含臘量小于2%，延性大于100cm。根據(jù)上述特點(diǎn)，在乳化劑的配制、乳化機(jī)械的選擇、乳化工藝流程等方面對(duì)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(gè)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(diǎn)，采用單一乳化劑無法達(dá)到制備瀝青乳液的目的。因?yàn)閱我蝗榛瘎┯泄潭ǖ腍.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(jìn)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(duì)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(yàn)方案，經(jīng)過近百次試驗(yàn)，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(duì)進(jìn)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(duì)較長期進(jìn)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(shí)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(jìn)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(jī)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(qiáng)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(jiān)固的膠束，使瀝青乳液穩(wěn)定。從試驗(yàn)中摸索穩(wěn)定劑、乳化劑的性能特點(diǎn)。有的穩(wěn)定劑可以在生乳液時(shí)加入，但有些穩(wěn)定劑這樣加入會(huì)影響乳化，需經(jīng)試驗(yàn)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(yùn)輸中有40%的水作了搬運(yùn)，故乳化瀝青的生產(chǎn)盡可能接近使用地點(diǎn)。
　　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(jìn)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(yàn)室測試，其結(jié)果如表1～3所示。

表1　

　　注：①鎮(zhèn)江1＃樣品為鎮(zhèn)江生產(chǎn)的殼牌瀝青乳液；
　　　　②鎮(zhèn)江2＃樣品為鎮(zhèn)江生產(chǎn)的埃索瀝青乳液；
　　　?③ 儲(chǔ)存穩(wěn)定性系檢測單位當(dāng)時(shí)無標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定度管，用眼睛觀察的結(jié)果。

下封層所用乳化瀝青技術(shù)要求　　　　　　表2

　　注：①乳化瀝青分兩次噴灑時(shí)，第一次噴灑用蒸發(fā)殘留物含量為50%，第二次噴灑用蒸發(fā)殘留物含量為60%。
　　　?②儲(chǔ)存穩(wěn)定性系對(duì)原樣品用標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定度管重新試驗(yàn)的結(jié)果。

表3　

　　注：系浙江殼牌瀝青有限公司給江蘇省交通廳物資供應(yīng)公司用于廣靖高速公路產(chǎn)品試驗(yàn)報(bào)告。

2　試驗(yàn)路的鋪筑

　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證采用國產(chǎn)乳化劑乳化進(jìn)口瀝青的使用品質(zhì)，在省公路局、常州、淮陰、鎮(zhèn)江公路處的大力支持下，分別在南京-杭州104國道、常州-溧陽一級(jí)公路、寧連一級(jí)公路馬壩-武墩段擴(kuò)大試驗(yàn)，共生產(chǎn)鎮(zhèn)江2＃埃索乳液39t，鋪筑了三段試驗(yàn)路，這些路線共同的特點(diǎn)是日交通量都在一萬輛左右，路面結(jié)構(gòu)均為二灰碎石基層上鋪筑瀝青混凝土面層。詳細(xì)情況如下：
　　(1) 104國道1205+500-1206+000路面改造工程下封層
　　試驗(yàn)段位于車左幅，長500m、寬8.4m，共計(jì)4200m2。該路底基層采用水泥混凝土路面破碎后灌注水泥漿、基層為20cm二灰碎石、面層為9cm雙層瀝青混凝土。交通量約8000多輛次/晝夜，其中重型貨車占30%左右。下封層采用雙層式灑布型，第一層乳液用量1.8kg/m2、5～10mm石料12m3/km2，第二層乳液用量1.0kg/m2、3～8mm石料6m3/m2。施工時(shí)天晴、氣溫30℃，灑布后約15min破乳，經(jīng)行車1個(gè)月后實(shí)施瀝青混凝土面層，鋪面層前檢查下封層表面平整無坑塘，與基層粘結(jié)緊密牢固。
　　(2) 常州-溧陽新建一級(jí)公路下封層試驗(yàn)段路面半幅寬10m，計(jì)7000m2。該路基層為二灰碎石、面層為9cm瀝青混凝土，交通量約6000輛/晝夜，邊施工邊通車。下封層采用單層試驗(yàn)灑布型，乳液用量為1.8kg/m2，0.3～0.8cm石屑用量8m3/km2。施工時(shí)天氣小雨轉(zhuǎn)陰、氣溫25℃，破乳時(shí)間約30min。經(jīng)行車后表面平整密實(shí)、無起皮、坑塘，無推移、輪跡，與基層粘結(jié)牢固緊密。
　　(3)寧連一級(jí)公路路面改建工程下封層試驗(yàn)路段，試驗(yàn)段位于11k+500-12k+500路線西側(cè)，長1000m、寬10m，計(jì)面積10000m2。該路基層為30cm二灰碎石、面層為16cm瀝青混凝土，日交通量大于10000輛次。下封層采用單層式灑布型，乳液用量1.5kg/m2、石屑用量7m3/km2。施工時(shí)天晴、氣溫18℃，破乳時(shí)間約35min。經(jīng)行車表面平整無推移坑塘、脫落，與基層粘結(jié)緊密牢固。
　　對(duì)上述三段試驗(yàn)路，我們分別鉆取了樣芯，104國道、常州-溧陽線路取了自面層至基層全部樣芯，試件表明下封層將油面層與基層牢固地粘結(jié)成整體。寧連一級(jí)公路因取樣機(jī)的原因，致使二灰碎石未能完整取出，但從二灰碎石的斷裂面看下封層與基層仍然粘結(jié)完整牢固。這充分說明進(jìn)口瀝青乳化后作為下封層它的粘結(jié)力很強(qiáng)，既起到層間連接的作用，又能防止雨雪水透入基層。
　　通過室內(nèi)試驗(yàn)及擴(kuò)大試驗(yàn)路鋪筑，對(duì)使用進(jìn)口瀝青乳液鋪筑下封層，有以下進(jìn)一步認(rèn)識(shí)：
　　①我站生產(chǎn)的進(jìn)口瀝青乳液產(chǎn)品質(zhì)量是好的、穩(wěn)定的。采用油罐車裝運(yùn)，共生產(chǎn)乳液50t，沒有因運(yùn)輸、貯存及運(yùn)至工地一時(shí)不能施工而發(fā)生沉淀分層凝塊現(xiàn)象。
　　②當(dāng)乳液運(yùn)至工地，從運(yùn)油罐車移至灑油車內(nèi)，采用管道直接泵送，每輸送一車僅10min。不像一般運(yùn)輸車隊(duì)采用高站臺(tái)低貨位的自流方式，每自流一車需1h，而且還可免去因選擇高站臺(tái)而導(dǎo)致的繞行。由于采用管道泵送，不會(huì)混入大量的氣泡，影響噴灑效果和使用質(zhì)量。
　　③噴灑過程中乳液分布均勻，無泡沫粘附在石料表面導(dǎo)致空白。另外施工日期無論在8月或10月，均未因溫差對(duì)破乳速度造成影響。
　　(4) 進(jìn)口瀝青乳液的粘結(jié)性。下封層試驗(yàn)段完成后，我們待面層施工鋪筑完成，分別鉆取了樣芯。104國道樣芯15cm，常州至溧陽線、馬壩至武墩段樣芯均為10cm。馬武段除機(jī)械原因未將基層整層取出。其余二條線多個(gè)樣芯可以看出下封層將面層與基層粘結(jié)成一體無一脫開，完全達(dá)到設(shè)計(jì)層間連續(xù)的要求。樣芯雖然經(jīng)長途運(yùn)輸與顛簸，送至各級(jí)檢查均未導(dǎo)致上下層脫開。
　　(5) 三段試驗(yàn)路均采用鎮(zhèn)江2＃乳液，以灑布法施工，用量為1.4～2.8kg/m2，所用石屑質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔無雜質(zhì)，嚴(yán)格控制粉料含量。由于試驗(yàn)路都處于不中斷交通的施工路段，二灰碎石基層在行車作用下表層細(xì)小石屑及粉料基本掃凈，形成首料林立理想的粘結(jié)表面，加之灑布下封層采用森林滅火鼓風(fēng)機(jī)吹凈基層表面浮塵，使層間粘結(jié)條件更好。另外撒料時(shí)間、撒料方法、碾壓時(shí)間的掌握與破乳速度之間的配合做到恰到好處，這對(duì)保證下封層的質(zhì)量及開放車輛行駛極為重要。
　　(6) 試驗(yàn)路完成后即可開放交通，恢復(fù)車輛行駛，但必須掌握：①開放交通初期必須慢行；②指揮車輛全段均勻行車，不得在車道上集中行駛。

3　瀝青乳化工藝及設(shè)備

　　乳化瀝青是熱熔的瀝青摻配乳化劑水溶液，通過機(jī)械作用，把瀝青切割成微粒制成水包油型乳狀液，簡稱"乳液"。它是由瀝青、水和乳化劑等三個(gè)成分組成，經(jīng)過乳化設(shè)備的作用而形成。由此可知制造乳化瀝青必須有基本裝置-乳化機(jī)，它是生產(chǎn)乳化瀝青的核心。另外，還需要有乳化劑水溶液罐、熱瀝青貯存罐和加溫裝置等等，這就形成了生產(chǎn)組合車間。
　　綜上所述可知，瀝青乳化不僅需要專用的機(jī)械設(shè)備，而且還必須制定一定的工藝生產(chǎn)流程，在特定的工藝條件下才能完成。乳化瀝青的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備對(duì)乳液的質(zhì)量和成本起著重要的作用，選擇好的設(shè)備、制定完善的生產(chǎn)工藝、管線布局、充分利用現(xiàn)有條件，是建好生產(chǎn)車間的前提。同時(shí)，建立科學(xué)的生產(chǎn)管理制度是保證產(chǎn)品質(zhì)量、發(fā)展乳化瀝青生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

3.1　充分利用優(yōu)越的運(yùn)輸及熱能條件
　　六十年代中期，在鎮(zhèn)江近郊已建立了一座熱瀝青中轉(zhuǎn)油庫，年進(jìn)出瀝青近1.5萬t。中轉(zhuǎn)油庫有可停靠6節(jié)槽車的鐵路專用線，有二臺(tái)2t蒸氣鍋爐、一臺(tái)650大卡導(dǎo)熱油鍋爐和4000t瀝青儲(chǔ)罐，既可中轉(zhuǎn)瀝青也能為施工直接供加熱至160℃～180℃的熱瀝青。另外還有200t的汽車專用運(yùn)輸罐車，專門送運(yùn)熱瀝青或乳化瀝青。因此發(fā)展生產(chǎn)乳化瀝青時(shí)：(1)可利用加熱條件為生產(chǎn)乳化瀝青提供加熱至要求的熱融瀝青和要求溫度的乳化劑溶液；(2)可利用蒸氣對(duì)生產(chǎn)設(shè)備預(yù)熱；(3)可利用原有房屋減少基建投資；(4)可利用鐵路專用線調(diào)運(yùn)瀝青直接入庫，減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)，降低成本；(5)充分利用油庫的供水供電條件；(6)利用原有瀝青檢測設(shè)備及試驗(yàn)人員，增加些專用設(shè)備，即可建立起健全的質(zhì)量檢測體系。

3.2　設(shè)備的選型
　　八十年代初，我站即利用中轉(zhuǎn)瀝青的有利條件，組建了國內(nèi)較先進(jìn)的以乳化國產(chǎn)瀝青為主的生產(chǎn)車間，它有較完善的瀝青加熱熔化和供給系統(tǒng)、供水供汽系統(tǒng)、乳化劑水溶液摻配系統(tǒng)、計(jì)量控制系統(tǒng)、乳化瀝青生產(chǎn)機(jī)械、乳液儲(chǔ)存系統(tǒng)、乳液質(zhì)檢設(shè)備、乳液生產(chǎn)電控系統(tǒng)以及乳液外運(yùn)系統(tǒng)。
　　乳化機(jī)是乳化設(shè)備的心臟，通過機(jī)械的剪切、沖擊和研磨完成對(duì)瀝青的粉碎分散，因不同的力學(xué)作用原理，乳化機(jī)械有攪拌機(jī)、勻油機(jī)、膠體磨等，其中采用最多的是膠體磨，膠體磨的乳化機(jī)是較理想的乳化機(jī)械，它磨出的瀝青粒子均勻、細(xì)度小、計(jì)量穩(wěn)定、安裝調(diào)試方便。其主要部件是轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般為16.6-200r/s，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)300r/s。轉(zhuǎn)子和定子間有一定間隙可以調(diào)整，最小間隙可調(diào)至0.025mm。瀝青與乳化劑水溶液從進(jìn)口流入，在離心力的作用下，穿過轉(zhuǎn)子與定子間的縫隙，經(jīng)高速剪切與研磨，從出口流出即完成分散乳化，瀝青即形成極細(xì)小的微粒穩(wěn)定于乳化劑水溶液中。我們選用的W1型膠體磨，工作時(shí)依靠兩個(gè)齒形面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過二齒面間隙使制品受到剪切、研磨、高頻振動(dòng)、漩渦等多種的作用，因此乳液被有效地分散、碎破，均化乳化細(xì)度＜2um，產(chǎn)量8t/h、電動(dòng)機(jī)功率13kW，動(dòng)磨盤與靜磨盤均采用不銹鋼制造，抗腐蝕能力強(qiáng)。
　　瀝青乳化生產(chǎn)，除核心部分乳化機(jī)極為關(guān)鍵外，其他配套生產(chǎn)設(shè)備設(shè)置是保證乳化機(jī)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及產(chǎn)品成本的重要部分。要求各部位設(shè)計(jì)緊湊、堅(jiān)固、管道布置合理，節(jié)省能源、便于檢修、操作方便，整個(gè)設(shè)備做到文明生產(chǎn)。
　　配套設(shè)備主要有乳液生產(chǎn)系統(tǒng)、油水供給裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置、流量控制裝置、乳液貯存及輸出、儀表控制室及試驗(yàn)室等六大部分。現(xiàn)分述如下：
　　(1)乳液生產(chǎn)系統(tǒng)。
　　乳液生產(chǎn)系統(tǒng)各設(shè)二個(gè)200×150×150cm過渡鍋，以滿足連續(xù)生產(chǎn)的要求。為了節(jié)省用地，利用高位差，使過渡鍋底標(biāo)高離地面200cm左右。二鍋間設(shè)有溢流孔，以防止瀝青溢鍋時(shí)外流。為保證生產(chǎn)時(shí)供料穩(wěn)定，并提高產(chǎn)量，過渡鍋出口處設(shè)二臺(tái)齒輪泵，規(guī)格為10″，作供熱瀝青及乳化劑水溶液之用。
　　乳化劑的制備。先在1t調(diào)配池內(nèi)加入一定量水，使乳化劑全部溶解，以防止影響使用效果。鍋內(nèi)設(shè)蒸氣管道，利用鍋爐蒸氣加熱。鍋外設(shè)水標(biāo)，可清晰地看到用水情況。瀝青鍋的設(shè)置位置與水鍋對(duì)稱，鍋內(nèi)設(shè)有遠(yuǎn)紅處加熱器，其他結(jié)構(gòu)與鍋相同。
　　(2)油水供給裝置(包括溫度調(diào)節(jié)裝置、流量控制裝置)。
　　為滿足瀝青路面工程不同用途，我站可以對(duì)多標(biāo)號(hào)的瀝青進(jìn)行乳化。按不同施工方式以及施工季節(jié)的需要共設(shè)三個(gè)乳化瀝青貯存罐。大小可以配套，最小間隙可調(diào)至0.025mm。它工作的混合液從進(jìn)口流入，在重力作用下穿過轉(zhuǎn)子與定子間的縫隙，從出口流出即完成分散，瀝青液體在縫隙中受到轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力和磨擦力的作用，磨碎成極細(xì)小的微粒。我們選用的小型膠體磨機(jī)，它工作時(shí)依靠兩個(gè)齒形面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使通過二齒面間的乳液受到剪切力、高頻振動(dòng)、漩渦等復(fù)雜力的作用，因而乳液被有效地分散、破碎、均化、乳化和混合。
　　(3)溫度調(diào)節(jié)裝置。
　　乳化瀝青生產(chǎn)車間所需熱能以充分利用原油庫蒸氣熱源為原則，并設(shè)置必要的電加熱設(shè)備，作溫度調(diào)節(jié)控制。對(duì)瀝青貯存罐及瀝青加熱鍋均設(shè)置有蒸氣加熱管及遠(yuǎn)紅外電熱管二套設(shè)備，瀝青加熱鍋內(nèi)設(shè)二組遠(yuǎn)紅外電熱管總功率為64kW。可以分組使用，以熱電偶指示加熱溫度，自動(dòng)控溫。乳化劑水溶液采用蒸氣加熱，以壓力式溫度計(jì)指示加熱溫度。乳液貯存罐內(nèi)，為考慮貯存溫度而設(shè)有蒸氣管道，另外為保證生產(chǎn)過程及防止間隙生產(chǎn)乳液破乳使管道泵體、膠體磨中的殘留瀝青凝固，在這些設(shè)備上均備有蒸氣預(yù)熱裝置。
　　遠(yuǎn)紅外線的使用。紅外線與普通光譜一樣，是整個(gè)電磁波的一部分。波長在0.75u—100u范圍。在5.6u以上者一般稱遠(yuǎn)紅外，它介于光與微波之間。各種物質(zhì)均有特定的紅外線吸收波長。水分有機(jī)物質(zhì)在遠(yuǎn)紅外的波長范圍中有更多吸收峰，使物體吸收后內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)加劇，溫度迅速升高，從而達(dá)到加熱的目的。
　　它的組成：管狀電熱器是由一個(gè)金屬管內(nèi)放入金屬電阻絲、并在空隙部分填滿有良好的導(dǎo)熱性和絕緣性的結(jié)晶氧化鎂而組成。它可以安裝在空氣通道里用于加熱空氣，也可浸在水或其他液體中用于加熱水或其他液體，以及直接放在固體金屬中加熱金屬，具有結(jié)構(gòu)簡單、熱效率高、消耗電力省、拆裝維修方便、使用安全等特點(diǎn)。
　　(4)流量控制系統(tǒng)。
　　乳化瀝青中瀝青與乳化水溶液配比是個(gè)變數(shù)，一般介于60:40或55:45之間。瀝青與水溶液配比控制準(zhǔn)確與否，將直接影響乳化瀝青的質(zhì)量。據(jù)了解國內(nèi)控制和調(diào)整瀝青與乳化水比例方法，多采用箱式定液面法調(diào)整閥門大小控制流量。靠經(jīng)驗(yàn)觀察或抽樣檢查，確定配比是否正確。這種方法，實(shí)際上不能準(zhǔn)確地控制用量。
　　為使瀝青與乳化水溶液的流量測定準(zhǔn)確，較科學(xué)可靠地控制流量，我們在管路中按裝流量計(jì)裝置。乳化劑水溶液采用玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，它用來連續(xù)測量管道中液體的流量，是一種就地指示式的儀表。轉(zhuǎn)子流量計(jì)根據(jù)金屬管制造材料而分為玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，我們選用了常州熱工儀表廠生產(chǎn)的LZB-50F型玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)。其測量范圍為0.6～6m3/h。工作條件：壓力＜6kgf/cm2，溫度-20℃～+20℃。另一為開封儀表廠的LZZ-25F型金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)。其測量范圍為0.4～1.6m3/h。工作條件：壓力＜16kgf/cm2，溫度為-40℃-+100℃。
　　轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要部件為一錐形管和一個(gè)能在管中自由移動(dòng)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子隨液體流動(dòng)而浮起，浮起的位置隨流量大小而異。轉(zhuǎn)子浮起的高度即表示一定流量。此流量計(jì)使用簡單，讀數(shù)直觀，且能了解單位時(shí)間產(chǎn)量，但使用前要選用與設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力相匹配的規(guī)格。
　　瀝青采用上海自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的LS-25型旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)，旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)是一種容積式流量計(jì)，可用來連續(xù)測量液體的瞬時(shí)流量及總量，使用時(shí)可以看出現(xiàn)場流量情況，并可記錄累計(jì)流量多少。
　　旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)主要部件為計(jì)量室和旋轉(zhuǎn)塞，液體以一定流量進(jìn)入計(jì)量室。由于進(jìn)出口的壓差迫使活塞旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)通過杠桿，內(nèi)外磁鋼及齒輪傳到記數(shù)機(jī)構(gòu)指示現(xiàn)場或累計(jì)流量。本儀表結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、測量范圍大、精度高，不受粘度影響。但每次使用完畢必須清洗，以防瀝青粘結(jié)影響使用，若繼續(xù)使用時(shí)發(fā)現(xiàn)儀表旋轉(zhuǎn)受阻，應(yīng)設(shè)法加溫溶解。
　　除上述兩種計(jì)量裝置外，在乳化水溶液上設(shè)有玻璃水位計(jì)，瀝青加熱鍋上沒有浮球油位計(jì)，指示容器內(nèi)液面高度，作為流量第二控制手段。
　　瀝青乳化可利用高位自流進(jìn)入乳化機(jī)械，雖然達(dá)到乳化目的，但產(chǎn)量低，易造成溢出或飛濺。若乳化時(shí)維持一定的工作壓力，不但乳化效果好、氣泡少，而且產(chǎn)量高，系全封閉生產(chǎn)，無飛濺溢出的危險(xiǎn)，但對(duì)設(shè)備要求高。W4型膠體磨采用自流時(shí)產(chǎn)量為2t/h左右，采用泵輸入時(shí)產(chǎn)量達(dá)4t/h，故設(shè)計(jì)時(shí)采用齒輪泵作為輸入動(dòng)力，實(shí)踐證明壓力并不太高，一般設(shè)備都能滿足要求，生產(chǎn)穩(wěn)定。
　　輸入動(dòng)力均先用CLB-50型齒輪式瀝青泵，但由于乳化劑水溶液對(duì)一般鋼材有腐蝕性，因而需要耐腐蝕壓力泵，齒輪泵規(guī)格可選用1.5″，并且產(chǎn)量還可以提高。
　　(5)乳液貯存及輸出。
　　乳化瀝青雖具有常溫下施工的特點(diǎn)，但亦并非對(duì)其儲(chǔ)存沒有要求，若貯存不當(dāng)，將導(dǎo)至乳液破壞，因此還必須把握其貯存要點(diǎn)，使之保持良好的使用狀態(tài)。總的來講乳液要求密閉儲(chǔ)存，并保持一定的溫度。因乳液暴露在空氣中，導(dǎo)致表面破乳而形成瀝青膜層，故應(yīng)儲(chǔ)存在密閉容器內(nèi)，盡可能減少乳液與空氣的接觸面積。一般采用金屬臥式貯存罐，也有設(shè)計(jì)成立式貯存罐，無論采用何種形式，為防止沉淀均應(yīng)備有攪拌設(shè)施。但攪拌時(shí)應(yīng)防止帶入空氣以免造成乳液分解破乳，必要時(shí)應(yīng)做好金屬防腐。
　　乳液貯存的溫度范圍在10℃-85℃之間，貯存溫度根據(jù)乳液的用途和類型而異。如灑布用乳液，貯存溫度與灑布溫度相近為50℃-85℃，而拌和用乳液貯存溫度一般均為常溫，使用與貯存不應(yīng)取低溫。目前我國尚未制定貯存溫度標(biāo)準(zhǔn)，暫參考ASTM或AASHTO標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)數(shù)據(jù)作參考。
　　瀝青乳液貯存罐的設(shè)置，應(yīng)考慮容量大小，防腐設(shè)施、攪拌、保溫方式以及輸出安放位置。容量大小應(yīng)與生產(chǎn)能力及使用相匹配。罐內(nèi)設(shè)有盤管，利用蒸氣保溫，此熱能盡可能利用廢氣，且盤管表面溫度不得超過85℃。乳液攪拌采用泵循環(huán)來攪拌乳液。貯存罐的安放位置要考慮輸出時(shí)車輛運(yùn)送方便，因此選擇高出地面1.2m處。使用時(shí)，當(dāng)液位較高時(shí)可自流罐車內(nèi)，當(dāng)液位降低時(shí)備有齒輪泵抽吸。
　　(6)儀表控制室及試驗(yàn)室。
　　車間設(shè)置除使乳化瀝青生產(chǎn)做到科學(xué)管理、安全生產(chǎn)外，并檢驗(yàn)乳化瀝青質(zhì)量及考核乳化瀝青生產(chǎn)成本，故乳化瀝青生產(chǎn)車間還應(yīng)包括儀表控制及試驗(yàn)室，其面積3×4.5m2，儀表控制部分包括16門控制臺(tái)，可自控瀝青溫度、膠體磨等。試驗(yàn)室兩側(cè)作瀝青常規(guī)指標(biāo)和乳液質(zhì)量檢驗(yàn)等工作，以控制乳化瀝青的生產(chǎn)及使用。
　　瀝青乳化工藝流程示意圖見圖1。

圖1

　　我站這套裝置已得到各方面認(rèn)可，并經(jīng)省交通廳及中國石油化工總公司鑒定，獲部級(jí)三等獎(jiǎng)，并將生產(chǎn)的產(chǎn)品定為勝利煉油廠的正式產(chǎn)品。十幾年來由于嚴(yán)格生產(chǎn)質(zhì)保體系，制定了生產(chǎn)操作制度及產(chǎn)品質(zhì)量檢測制度，產(chǎn)品質(zhì)量一直穩(wěn)定可靠。班產(chǎn)量穩(wěn)定在60～80t，總產(chǎn)量已達(dá)到數(shù)萬t。近幾年來還為我省兄弟市及外省籌建了十幾個(gè)車間，投產(chǎn)使用質(zhì)量良好。
　　今年我站對(duì)進(jìn)口瀝青進(jìn)行了乳化試制，在小試成功的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)裝置進(jìn)行了改造，擴(kuò)大生產(chǎn)約50t進(jìn)口瀝青乳液，生產(chǎn)穩(wěn)定，各頂指標(biāo)均符合要求，投入三條試驗(yàn)路應(yīng)用。

4　加速研制稀漿封層

　　陽離子乳化瀝青稀漿封層，是用標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配石屑為首料，以陽離子乳化瀝青為結(jié)合料，加入水泥等填料、水，按一定比例在機(jī)械強(qiáng)剪切的作用下，拌和成糊狀的稀漿，用機(jī)械攤鋪在路面上，凝固后形成一層瀝青表面處理層即為稀漿封層。形成后的表面防滲水，增加表面磨耗層，其表面粗糙不泛油，平整堅(jiān)實(shí)，一般厚度在6～8mm左右，是國家"八五"重點(diǎn)技術(shù)推廣項(xiàng)目，具有較廣闊的使用范圍。

4.1　用在公路養(yǎng)護(hù)上
　　能夠改善路面外觀條件。當(dāng)前我市道路由于多種原因，不少瀝青路面出現(xiàn)干澀、貧油、脫粒、網(wǎng)裂，有的泛油而形成光滑的表面，嚴(yán)重影響使用品質(zhì)，甚至造成行車事故。若鋪一層稀漿封層，將使表面形成色調(diào)一致的新面層，外觀上堅(jiān)實(shí)平整、有一定粗糙度的路表。
　　具有防止雨雪滲透的作用。瀝青路面的裂縫往往是導(dǎo)致油路面大量損壞的信號(hào)，由于稀漿封層具有流動(dòng)性能好的特點(diǎn)，用其填滿縫隙，并將裂縫全部覆蓋封閉，使其具有防滲水作用，減少縫隙擴(kuò)大，改善路面平整度。
　　能夠延長路面使用壽命。因稀漿封層中含有礦料，且乳化瀝青與酸堿性礦料和原瀝青路面均有良好的粘附性能，使表面形成一層磨耗層，起到耐磨與保護(hù)的作用，而延長原路面的使用壽命，且造價(jià)較一般罩面低廉。
　　具有提高摩擦系數(shù)的防滑性能。若稀漿封層中的礦料采用玄武巖，則路表摩擦系數(shù)可大大提高，而一般石灰石礦料加鋪稀漿封層后摩擦系數(shù)可在45以上。

4.2　用在工程建設(shè)上
　　用于瀝青路面的下封層是理想的結(jié)構(gòu)。近幾年我省高速公路飛躍發(fā)展，瀝青路面下封層前幾年采用國產(chǎn)瀝青乳液單層灑布法施工，而現(xiàn)今已采用進(jìn)口瀝青乳液，從今年廣靖高速公路采用進(jìn)口瀝青乳液下封看，其效果確實(shí)優(yōu)于國產(chǎn)瀝青乳液。但就施工方法而言，灑布法存在用油量掌握不好、偏少者多、個(gè)別地段忽多忽少、多時(shí)乳液流入農(nóng)田造成污染、流下橋頭污染橋體，其次石料灑布不勻、破乳時(shí)間把握不準(zhǔn)、碾壓時(shí)間控制不好而造成石料分布不勻、個(gè)別地段出現(xiàn)積油現(xiàn)象。但采用稀漿封層，則可以免除這些現(xiàn)象，達(dá)到表面均勻平整。從省高指的指導(dǎo)意見及二院設(shè)計(jì)文件對(duì)下封層實(shí)施要求看，當(dāng)前對(duì)稀漿封層的研究應(yīng)加速這方面的開發(fā)及研究，盡快投入到工程應(yīng)用。我站在這方面已進(jìn)行了一些有益的初探，室內(nèi)小試表明，配制的慢裂快凝性乳化劑拌和的稀漿混合料(進(jìn)口瀝青乳液)既有足夠公路的操作時(shí)間，又能在攤鋪后(當(dāng)時(shí)氣溫18℃)1h以內(nèi)形成，近期即將準(zhǔn)備鋪筑試驗(yàn)段，進(jìn)一步擴(kuò)大試驗(yàn)。

4.3　加速開發(fā)稀漿封層技術(shù)?
　　(1)由于稀漿封層具有較強(qiáng)的專業(yè)性，實(shí)施的主要關(guān)鍵是研制慢裂快凝性的乳化劑，拌制慢裂快凝型稀漿混合料，因此把能研制生產(chǎn)乳化瀝青的基地作為發(fā)展的基礎(chǔ)，這個(gè)基地既能生產(chǎn)國產(chǎn)瀝青乳液，又能生產(chǎn)進(jìn)口瀝青乳液，以滿足灑布法及稀漿封層用的諸品種乳化瀝青，使其既能滿足一般公路養(yǎng)護(hù)應(yīng)用，又能滿足工程建設(shè)、特別是高速公路建設(shè)的需要，盡可能生產(chǎn)改性乳化瀝青以適應(yīng)今后高速公路養(yǎng)護(hù)的需要。力爭所生產(chǎn)多種品牌的乳化瀝青達(dá)到商品化程度，滿足各方面的要求。有條件的單位還可以引進(jìn)國產(chǎn)移動(dòng)式乳化瀝青車間，直接在施工工地生產(chǎn)所需的乳化瀝青。
　　(2)實(shí)施稀漿封層關(guān)鍵的機(jī)械是稀漿封層機(jī)，八十年代初我國自行研制的拖式稀漿封層攤鋪機(jī)，后來改進(jìn)為自行式稀漿封層機(jī)，使拌和攤鋪一次完成，但存在計(jì)量不準(zhǔn)、控制較難、攤鋪質(zhì)量不高等問題。近幾年不少省市從德國購進(jìn)Breing瀝青稀漿封層車及寶馬公司制造的S-HY-800型稀漿封層機(jī)、美國HD-10型全自動(dòng)全液壓改性稀漿封層機(jī)，以及SS公司生產(chǎn)的移動(dòng)式乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)能力達(dá)到230t/h，這對(duì)發(fā)展應(yīng)用稀漿封層技術(shù)起到極大的推動(dòng)作用。特別是美國HD-10型稀漿封層機(jī)作業(yè)效率高，其拌和罐采用雙軸漿葉式強(qiáng)制拌和器，能有效、快速、強(qiáng)有力地將各種材料拌和均勻，及時(shí)送入攤鋪箱，保證混合料在1-2min內(nèi)均勻攤鋪在路上，保證稀漿混合料在工作時(shí)不破乳，攤鋪在路上幾分鐘內(nèi)就開始破乳、凝固，達(dá)到快速開放交通的目的。
　　(3)乳化劑的研制，應(yīng)引入社會(huì)竟?fàn)帣C(jī)制，引進(jìn)國外先進(jìn)化學(xué)合成快、開放交通型乳化劑，有條件地與化工單位、高等院校聯(lián)合研究，而不能采用傳統(tǒng)的小而全的生產(chǎn)體系的研制機(jī)制。同時(shí)努力掌握信息，了解國內(nèi)外乳化劑生產(chǎn)開發(fā)動(dòng)態(tài)，使其成果為我所用。
　　(4)建立專業(yè)化的施工隊(duì)伍，統(tǒng)一備配機(jī)械設(shè)備，統(tǒng)一組織調(diào)度施工，使我省施工隊(duì)伍從零落分散、水平不高、設(shè)備不全，發(fā)展成專業(yè)公路施工技術(shù)力量。對(duì)高速公路土層施工，可采取指定分包形式，既可減少諸多施工隊(duì)伍增加這種特殊設(shè)備，又可使其集中精力來實(shí)施主體工程。由于是專業(yè)施工隊(duì)伍，技術(shù)水平高，施工質(zhì)量有保證，還能增加我省的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值。
　　(5)積極開展改性乳化瀝青稀漿封層的研究，建立省級(jí)檢測中心，完善乳化瀝青試驗(yàn)檢測手段，制定省內(nèi)乳化瀝青產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及施工工藝程序。