人们对沥青路面的质量，安全性和舒适性要求越来越高，为了应对这些变化，路面建造商正在寻找更加划算的路面养护和规划方法。表面处理技术已成为沥青路面或混凝土路面预防性维护中最具成本效益的方法之一，通过在旧路面表面喷洒沥青粘结剂，然后再压紧一层集料，将其压实到喷涂的沥青粘合剂中，来进行路面涂层处理。利用表面处理层改善现有路面的宏观纹理，可提供良好的防滑和高摩擦面，并提高行车安全。
沥青乳液作为一种清洁材料，可以大大降低能耗。但是，其机械性能相对较弱，并且各组分间的内部相互作用尚不清楚。由于沥青乳液在路面维护和施工中的盲目使用，其应用通常仅限于非结构层。沥青乳液由沥青，水和乳化剂（通常是表面活性剂）组成。一般，将标准沥青乳液视为O/W型，除一些次要成分外，其主要包含40-75％的沥青，25-60％的水和0.1-2.5％的表面活性剂（按重量计）。表面活性剂的性质决定了沥青水泥（AC）表面上的电荷性质（Fig. 1）。
乳化稳定性在沥青乳液的喷涂和混合应用中至关重要，沥青乳液的稳定性取决于某些配方因素，例如，亲水-亲油偏差（HLD）和表面活性剂亲和力差（SAD）。HLD是衡量沥青乳液中沥青相和水相之间表面活性剂分配的量度。如图Fig. 1（b-c）所示，在使用烷基胺（-NH2）制备沥青乳液时，有两种类型的O/W乳液，即乳化剂在有/无表面活性剂迁移至沥青相的情况下进行分配。然而，烷基胺（-NH2）和烷基铵（-NH3）的解离度受沥青乳液pH值的显着影响。通常，使用酸性溶液（例如盐酸和偶尔磷酸）来调节阳离子沥青乳液的pH值，以此来调控沥青乳液的稳定性。此外，沥青的流变行为是准确描述土木工程中沥青-乳液混合物性能的敏感技术指标。
近日，密歇根理工大学（Michigan Technological University）尤占平教授课题组通过研究不同的酸性和碱性水平下沥青乳液中沥青与水的相互作用，结果发现沥青乳液的酸性和碱性水平显着影响其稳定性，并且弱酸性环境有利于阳离子沥青乳液中的水保持稳定。沥青乳液的表观粘度均随着剪切速率的增加而降低，混合有酸和碱溶液的沥青乳液的流变行为类似于非牛顿流体，直到达到某一剪切阈值为止。对于每个温度，都达到了不同的剪切阈值，且都有非牛顿行为转变为线性牛顿的趋势，并且温度与这个阈值成反比，随着温度的升高，剪切速率阈值变小。酸性和碱性水平对沥青乳液及其残留物的分子化学键也具有重要影响，官能团含量的变化会显着影响沥青乳液及其残渣的稳定性和流变性。
该研究工作发表在Journal of Cleaner Production（2019,235,583-589，SCI一区，Top，IF=6.395）上，通讯作者是尤占平教授，第一作者是其博士生尤凌云。
作者简介：
尤占平，2003年毕业于美国University of Illinois at Urbana-Champaign（UIUC），获土木工程博士学位，现任美国Michigan Technological University终身教授，杰出教授，美国注册职业土木工程师（Professional Engineer）。2010年10月起任长安大学公路学院教授、博士生导师、陕西省”三秦学者”特聘教授。2014年入选教育部”长江学者奖励计划”，受聘为长安大学”长江学者”讲座教授。担任美国NSF国家科学基金、科技促进会、NCHRP的项目评审专家，担任加拿大、瑞士、中国等多个国家的科学基金项目的评审专家，担任30余个期刊的评审专家，担任ASCE路面力学委员会主席和沥青材料委员会主席等。研究领域包括沥青混合料细观结构、细观力学、沥青材料性能表征与测试方法、沥青路面设计方法、新型环保型沥青材料。发表文章400余篇，其中200篇被SCI收录，被引用次数7000余次，参与编辑会议论文集8本，技术报告20个，在专业会议上作学术报告180次。
课题组
http://www.cee.mtu.edu/you/Publications.html
论文链接
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652620304649?via%3Dihub
