Битумная эмульсия для дорожных работ

Покрытие автомобильных дорог в процессе эксплуатации разрушается под воздействием двух групп факторов, в результате действия которых происходят необратимые изменения свойств и структуры асфальтобетона: механических и погодно-климатических. Причиной механических повреждений являются усталостные явления дорожных покрытий, вызванные нагрузками от транспортных средств и усиленные неровностями проезжей части. Это связано с несоблюдением требований к движению транспорта, например, с проездом габаритных автомобилей (более 30 тонн) в летний период при температуре выше 30 ºС. А также с несоответствием современных нормативных документов, регламентирующих методы строительства автодорог, условиям их эксплуатации.

Чрезмерное разрушение асфальтового покрытия в результате действия погодно-климатического фактора имеет место из-за неудовлетворительного качества вяжущего материала (битума) и/или в связи с резкими изменениями характеристик битума при приготовлении битумно-минеральных смесей.

В первом случае, главным образом, связано это с тем, что показатели, характеризующие качество дорожных битумов или битумов, модифицированных полимерами, часто не отвечают минимально необходимым требованиям. Например, показатель сцепления со стеклом частично может характеризовать адгезионные свойства битумов. Он только определяется, но не нормируется: согласно зарубежным нормам необходимо определение вязкости битумов и содержания в них парафинов, когезионной прочности битумно-полимерных материалов.
Появление резких изменений в характеристиках битумов при производстве дорожных покрытий связано с тем, что в результате использования традиционных «горячих» технологий приготовления битумно-минеральных смесей битум дополнительно окисляется, что может резко увеличивать его склонность к старению.

Старение битумов в слое дорожного покрытия под воздействием кислорода, повышенной температуры, влаги и минеральных материалов, которые выполняют функции катализаторов, происходит в четыре стадии: укрепление структуры, ее стабилизация, начало развития деструкционных процессов и разрушения. Ускоренный переход от первых двух к третьей и четвертой стадий вследствие нагревания битума при его перемешивании с минеральным материалом связан с двумя ключевыми факторами.

Во-первых, в ходе процесса нагрева битума существуют его локальные или общие перегревы, особенно при осуществлении приготовления битумно-минеральных смесей в дорожных условиях. Независимо же от состава смеси и качества битума процессы его старения резко интенсифицируются при температурах свыше 160 °С.

Во-вторых, интенсивность старения существенно зависит от того, каким образом прогревался битум: в объеме или в пленках, покрывающих минеральные частицы. Пленочный битум в асфальтобетоне стареет, при прочих равных условиях, более интенсивно. На сегодня по ряду причин на современных асфальтобетонных заводах используют накопительные бункеры для хранения приготовленной асфальтобетонной смеси, в которых она при повышенных температурах может пребывать в течении времени от одной смены до суток. Интенсивность старения пленочного слоя битума при выдерживании смеси в бункере и в процессе транспортировки при сравнительно высоких температурах значительно превышает его старения во время эксплуатации. В этих условиях процессы старения протекают настолько быстро, что практически через каждый час битум переходит в другую марку с более высокой консистентностью. В итоге асфальтобетон в покрытии содержит битум с меньшей пенетерацией и вязкостью, и большей температурой размягчения, чем было принято при подборе его состава. Это обстоятельство – одна из главных причин существенного сокращения срока службы асфальтобетонных покрытий.

Уменьшения влияния на асфальтобетонные покрытия описанных выше механических и погодно-климатических факторов можно достигнуть путем изменения нормативных документов, определяющих состав и качество как этих покрытий, так и самих вяжущих материалов. Кроме того, резко уменьшить склонность битумов к старению в условиях эксплуатации можно, изменив технологию приготовления битумно-минеральных смесей (отказаться от «горячего» способа).

Существуют два альтернативных метода уменьшения вязкости битумов до такого значения, при котором возможно эффективное их перемешивание с неорганическими наполнителями и последующее изготовление покрытий, в том числе до
рожных: использование растворителей и изготовление водных эмульсий. Первый способ существенно увеличивает стоимость битумных изделий и приводит к загрязнению окружающей среды парами органических растворителей. Поэтому жидкие битумы, изготовленные на основе органических растворителей, не нашли широкого применения в промышленности.

В последние несколько десятков лет особое внимание уделяется эмульсионным технологиям производства покрытий на основе битумов. Кроме уменьшения склонности битумов к старению использования эмульсий имеет ряд существенных преимуществ (меньшие энергозатраты, возможность укладки покрытия на влажное основание и т.д.) над традиционными «горячими» технологиям.

Количество асфальтобетонных покрытий, изготовленных на основе битумных эмульсий, с каждым годом растет. Например, на 2006 год более 30% всех вяжущих материалов, применявшихся для строительства и ремонта дорог во Франции, использовались именно в виде эмульсий.
Нужно, чтобы состав и технология приготовления битумных эмульсий обеспечивали ее необходимые вязкость и стабильность при хранении и транспортировке, а также при относительно невысокой стоимости исходных веществ. Основным компонентом, от которого зависит соблюдение вышеприведенных условий, является эмульгатор.

Компонентный состав битумной эмульсии для дорожных работ и технология ее изготовления во многом определяется оборудованием, которое при этом используется.

Среди существующих установок для производства катионной и анионной битумных эмульсий качественно выделяется установка типа УВБ-1. Выбирая модель подходящей производительности, вы можете оптимизировать процессы производства водно-битумных эмульсий на своем предприятии, гарантируя получение готового продукта необходимого качества и объема.