41. Битумные эмульсии. Виды эмульгаторов. Образование эмульсий. Состав, свойства, маркировка и применение

Битумная эмульсия — это дисперсия битума в воде. Как правило, базовым вяжущим, на основе которого готовится битумная эмульсия, является обычный или модифицированный битум.

Битумные эмульсии принято классифицировать по трем критериям: знаку электрического заряда гранул; скорости распада и весовому содержанию базового вяжущего.

В зависимости от знака электрического заряда гранул эмульсии бывают анионные и катионные. По скорости распада различают быстрораспадаю-щиеся эмульсии, средние, медленные и сверхстабилизированные. От содержания битума в эмульсии их делят на 50%; 55%; 60%; 65% и 69%.

Наибольшее распространение в настоящее время получили катионные эмульсии.

Высокое качество покрытий, выполняемых с использованием битумных эмульсий, обеспечивается хорошей работоспособностью этого вяжущего с каменным материалом.

Для практического использования битумных эмульсий важнейшими свойствами являются: вязкость; стабильность при хранении; скорость распада и сцепляемость.

Битумная эмульсия — комплексное вяжущее, форма и свойства которого в значительной мере зависят от свойств исходного битума.

Теоретическую схему производства битумной эмульсии можно представить следующим образом:

Для производства эмульсий используется обычный или модифицированный битум. В качестве разжижителей обычно используются масла каменноугольной смолы. Вода должна содержать минимум органических и минеральных примесей. Эмульгаторы, как правило, являются химическими продуктами класса аминов. Способ хранения, использования и дозировки эмульгаторов зависит от их исходной консистенции. Кислота применяется для трансформации эмульгаторов в соли с последующим их растворением в дисперсионной среде.

Рассеивание битума в дисперсионной среде вызывается механической и физико-химической энергиями. Механическая энергия коллоидной мельницы разделяет битум на мелкие частицы, с увеличением силы воздействия тонкость эмульсии увеличивается. Физико-химическая энергия, появляющаяся за счет эмульгатора, расходуется на снижение напряжения на поверхности раздела между углеводородной и водной фазами и формирование защитной пленки вокруг частиц.

Для хорошего рассеивания вяжущего в водной фазе необходимо, чтобы его вязкость была относительно слабой (оптимальная вязкость около 200 сантипуаз). Оптимальная вязкость достигается при выдерживании вяжущего при определенной температуре, в зависимости от проницаемости вяжущего температура эмульгирования должна выдерживаться следующая: 180/220 -140 °С; 80/100 – 150 °С; 40/50 – 160 °С.

Если при выходе из гомогенизатора температура эмульсии при атмосферном давлении превысит 95 °С, то она «выкипит».

Высокая технологическая сложность производства эмульсий требует тщательной дозировки компонентов и постоянного контроля за характеристиками всех происходящих процессов.

В Республике Беларусь действуют уже три завода по производству битумных эмульсий. Все действующие производства работают на базе битумоэмульси-онных установок немецкой фирмы BREINING.

С использованием битумных эмульсий производятся следующие виды дорожно-строительных и ремонтных работ:

• подгрунтовка;

• поверхностная обработка;

• ямочный ремонт;

• устройство тонкозащитных слоев из эмульсионно-минеральных смесей («слари-силл»).

При применении эмульсий в дорожном строительстве экономическая эффективность определяется несколькими факторами, главными из которых являются:

• снижение расхода энергоресурсов – до 60%

• снижение расхода вяжущего (битума) – на 10-20%

• снижение расхода щебня (при поверхностной обработке) – до 40%

Битумные эмульсии производятся на специальных установках, основным агрегатом в которых является коллоидная мельница, в которой битум диспергируется при взаимодействии с водным раствором эмульгатора до частиц размером от 1 до 20 микрон. Наилучшими технологическими свойствами обладают катионные битумные эмульсии, в которых в качестве эмульгаторов используются катионные ПАВ, такие как аминоамиды, имидазолины, аминосоединения и их производные.

Битумные эмульсии должны обладать стабильностью при хранении. Хорошими по стабильности эмульсиями считаются эмульсии, которые не расслаиваются более 1 месяца. При контакте с минеральными материалами битумные эмульсии распадаются на битум и воду. По скорости распада на поверхности минерального материала битумные эмульсии разделяются на:

• быстрорападающиеся эмульсии (ЭБК-1)

• среднераспадающиеся эмульсии (ЭБК-2)

• медленнорападающиеся эмульсии (ЭБК-3)

В зависимости от вида дорожно-строительных работ используются тот или иной тип эмульсии.