Битумная эмульсия: виды, свойства, применение
Битумная эмульсия: виды, свойства, применение
Битумная эмульсия — это смесь жидкой консистенции темно-коричневого цвета, основой которой являются битумное или полимерно-битумное вяжущее, вода, эмульгатор, кислота или щелочь. Для получения эмульсии компоненты нагревают, а затем смешивают в специальной установке, оборудованной коллоидной мельницей. В ней происходит диспергирование, при котором крупные частицы битума механически разделяются на более мелкие, но при этом не растворяются в водном растворе эмульгатора. При необходимости изменения будущих свойств эмульсии, например, для повышения адгезии, в рецепт смеси вводят латекс, каучук или другие добавки. А для снижения вязкости — растворитель, в качестве которого выступают керосин, дизельное топливо, уайт-спирит или другие вещества.
Оптимальная температура смеси на выходе из установки, за исключением эмульсии с применением модифицированного битума, — от 87 до 93°C. Для получения такого показателя температуру битума и воды определяют еще до эмульгирования, предварительно выбрав необходимое вяжущее и построив кривую зависимости динамической вязкости битума и температуры. Обычно температуры битума и водного раствора эмульгатора подбирают так, чтобы их суммарное значение не превышало 200 °C. При выходе за этот показатель может произойти вспенивание смеси. Для предотвращения закипания эмульсии при использовании полимерно-битумного вяжущего, температура которой, как правило, поднимается выше 100 °С, ее охлаждают под давлением в специальных баках или с помощью теплообменника. В зависимости от марки битумной эмульсии, смеси рекомендуют хранить в емкостях при температурных режимах в диапазоне от 10 до 80 °С.
Виды битумной эмульсии
В зависимости от химической основы эмульгатора — поверхностно-активного вещества (ПАВ), битумные эмульсии разделяют на два вида:
- анионные
- катионные
Основу анионного эмульгатора составляют жирные кислоты. Перевод эмульгатора в ионную форму происходит в процессе взаимодействия анионного ПАВ c щелочью. Так на поверхности капель битума образуются отрицательно заряженные ионы.
Катионные эмульгаторы представляют собой различного рода аминопроизводные. Здесь перевод ПАВ в ионную форму осуществляется при взаимодействии с кислотой. В этом случае на поверхности капель битума образуются положительно заряженные ионы.
Анионные эмульсии активно взаимодействуют с основными (содержащими от 45 до 52% кремнезема SiO2) горными породами, при этом образуя на их поверхности водостойкую пленку. С кислыми (содержащими свыше 63% кремнезема SiO2) породами такие эмульсии взаимодействуют хуже.
Катионные же эмульсии активно взаимодействуют как с основными, так и с кислыми горными породами, поэтому дорожно-строительные компании отдают предпочтение именно им.
В зависимости от скорости распада, то есть выделения битума из смеси после нанесения на поверхность или соединения с минеральными материалами, битумные эмульсии подразделяют на 3 класса:
— быстрораспадающиеся
— среднераспадающиеся
— медленнораспадающиеся
Каждый класс обладает своим спектром применения. К примеру, быстрораспадающиеся эмульсии характеризуются малым периодом распада, а значит они не подойдут для укрепления грунтов или холодного ресайклинга. В таком случае выделяющийся при смешивании битум может неравномерно распределиться в смеси в виде крупных сгустков. Такой класс битумной эмульсии больше подходит для поверхностной обработки.
Разные виды вяжущего, химические основы эмульгатора и скорости распада определили 12 марок, которые выражены аббревиатурами:
- ЭБДК Б
- ЭБДА Б
- ЭБПДК Б
- ЭБПДА Б
- ЭБДК С
- ЭБДА С
- ЭБПДК С
- ЭБПДА С
- ЭБДК М
- ЭБДА М
- ЭБПДК М
- ЭБПДА М
Так, ЭБДК Б означает, что это эмульсия битумная дорожная катионная быстрораспадающаяся, ЭБДА С — эмульсия битумная дорожная анионная среднераспадающаяся, ЭБПДК М — эмульсия битумно-полимерная дорожная катионная медленнораспадающаяся, и так далее.
В зависимости от скорости распада, каждой марке присваивают гарантийный срок хранения: для быстрораспадающихся он составляет не более 7 дней, для среднераспадающихся — не более 14 дней, а для медленнораспадающихся — не более 30 дней. Конечно, для этого должны быть учтены условия хранения и транспортировки, регламентированные основным стандартом на битумные эмульсии для дорожной сферы — ГОСТ 58952.1-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные. Технические требования».
Свойства битумной эмульсии
Для выполнения разных видов работ необходимы битумные эмульсии с разными свойствами. К примеру, для подгрунтовки, в соответствии с ГОСТом, используют марку ЭБДК Б c условной вязкостью не более 30 секунд. А для поверхностной обработки покрытий, необходимой для создания шероховатости, ту же марку, но уже с условной вязкостью не более 200 секунд. Необходимые показатели в этом случае достигают с помощью подбора подходящей под условия эксплуатации марки битума, изменения процентного соотношения используемых в производстве компонентов, применения добавок.
Свойства битумной эмульсии определяют в лабораторных условиях при выполнении испытаний отобранных проб. Таким образом узнают:
- индекс распада
- содержание вяжущего с эмульгатором, %
- условную вязкость, с
- остаток на сите с диаметром ячейки 0,14 мм, %
- остаток на сите с диаметром ячейки 0,14 мм после хранения эмульсии в течение 7 суток, %
- устойчивость к расслоению, после хранения эмульсии в течении 7 суток, %
- адгезию к минеральному материалу, %
- устойчивость при транспортировании
- остаток на сите с диаметром ячейки 0,14 мм после проведения испытания на устойчивость при транспортировании, %
При проведении лабораторных испытаний отобранных проб проверяют не только соответствие эмульсии стандартам, но и остаточного битума — вяжущего, которое остается после выпаривания. К нему предъявляют требования и определяют его свойства по таким параметрам, как:
- глубина проникновения иглы при температуре 25 °C, мм
- температура размягчения по методу "Кольцо и Шар", °С
- динамическая вязкость, при 60°С
- растяжимость при 0°С при скорости растяжения 1 см/мин
При этом свойства остаточного битума должны соответствовать свойствам исходного вяжущего, применяемого при производстве эмульсии. А при использовании полимерно-битумного вяжущего, битума марки PG X-Y, добавления в качестве компонента эмульсии латекса, проводят испытания по дополнительным параметрам. Например, по сдвиговой устойчивости, эластичности при 25 °C, однородности, динамической вязкости при 125 °C, температуре хрупкости и другим.
Применение битумной эмульсии
Битумная эмульсия широко применяется в дорожно-строительной сфере прежде всего за счет гибкого диапазона своих свойств и преимуществ перед нефтяными дорожными битумами:
— Высокая текучесть обеспечивает эффективное заполнение мелких пор и трещин
— Химическая основа эмульгатора способствует повышенной адгезии с минеральными материалами
— Свойства битумных эмульсий позволяют применять смеси даже на увлажненных поверхностях
— Технология производства, а также возможность корректировки количества основных компонентов и химических добавок в разном соотношении, помогают выпускать эмульсию, подходящую для выполнения сложных индивидуальных задач
— Отсутствие необходимости поддерживать высокую температуру смеси при производстве работ — экономит материальные и трудовые ресурсы
— Невысокие температуры эмульсии, необходимые для выполнения работ, снижают вероятность получения производственных травм сотрудниками на объекте
Битумную эмульсию применяют для:
- укрепления грунтов
- подгрунтовки
- обеспыливания
- ямочного ремонта
- приготовления холодных смесей
- устройства слоев дорожной одежды методом пропитки
- обработки щебня
- добавления в смеси при холодном ресайклинге с помощью специальных машин
- приготовления литых эмульсионно-минеральных смесей
- создания защитного слоя с мембраной
- ухода за свежеуложенным цементобетоном, цементогрунтом, щебеночно-песчаными смесями, укрепленными цементом
- укрепления поверхности откосов земляного полотна
- закрепления подвижных песков
Область применения анионных и катионных смесей способствует активному использованию эмульсий как крупными организациями, реализующими проекты федерального уровня, так и небольшими компаниями, осуществляющими устройство дорог в коттеджных поселках.
Установки для производства битумной эмульсии
Если ваше предприятие планирует выпускать битумную эмульсию, то обратите внимание на серию установок по производству битумной эмульсии серии SE от компании NFLG. Она представляет собой надежную установку циклического действия, выполненную в трех вариантах с производительностью 6, 10 и 15 т/ч. Такой подход позволяет выбрать подходящую модель под индивидуальные условия на локальном рынке и закрыть потребности в битумной эмульсии как малой, так и крупной дорожно-строительным организациям для выполнения подрядных работ или реализации продукции другим компаниям.
Компания NFLG — гарант поставки современного оборудования для производства битумной эмульсии высокого качества на собственной производственной площадке.
