Битумная эмульсия: купить технологию получения или придумать самому?

Используемые для дорожного строительства битумные эмульсии – это прямые эмульсии, дисперсная фаза которых формируется из чистого или разжиженного битума. Готовят данные материалы на специальных установках типа УВБ-1. В их состав входят емкости для хранения компонентов, дозаторы, коллоидная мельница, емкости для готовой продукции.

Качество выходного продукта напрямую зависит от размера капель битума, их количества, вида и количества эмульгатора, а также кислоты или щелочи (в случае анионной эмульсии), которые необходимы для трансформации эмульгатора в соль. Перечисленные выше факторы и предопределяют физико-химические свойства битумных эмульсий, к которым, в первую очередь, относят кислотное число, проводимость, интенсивность электростатического отталкивания, знак заряда, скорость распада, вязкость, коалисценцию и пр.

Стоит отметить, что универсальных составов битумных эмульсий на сегодня не существует. Для каждого конкретного типа битума и условий применения разрабатывают свой состав. Однако, существуют общие правила, которых в обязательном порядке необходимо придерживаться. К ним относят:

  1. Количество кислоты или основы должно быть достаточным для того, чтобы при заданном количестве эмульгатора создавался защитный слой. Одновременно эмульгатора не должно быть на сколько много, чтобы этот слой был двойным.
  2. Концентрацию битума подбирают таким образом, чтобы она не превышала определенного порога, за которым наблюдается потеря технологических свойств эмульсии. На практике величина этого порога находится в пределах 56% для анионных эмульсий и 70% для катионных эмульсий.
  3. Для уменьшения образования пены необходимо расчет температуры водной фазы проводить таким образом, чтобы температура битумной эмульсии на выходе из коллоидной мельницы не превышала 95 ºС.

Главным технологическим свойством битумной эмульсии считают ее устойчивость. Изначально это неустойчивая система. Принято считать, что абсолютно устойчивые битумные эмульсии по отношению к каменной поверхности не представляют практического интереса для дорожного строительства.
Выделяют устойчивость двух типов:

  • устойчивость при хранении;
  • устойчивость по отношению к минеральным материалам.

Можно искусственно замедлить распад битумной эмульсии, введя большее количество эмульгатора и добиться оптимального приближения к рН устойчивости, которая зависит от природы вяжущего и эмульгатора.

Если кислотность битума была изменена с помощью добавки сильных органических кислот, то он может образовывать неустойчивые эмульсии при обычных условиях изготовления катионного продукта. Это обусловлено миграцией значительной части введенных кислот в водную фазу.

Эксплуатационная надежность и качество битумной эмульсии во многом определяются типом применяемого эмульгатора.
Также важным свойством битумных эмульсий является скорость распада на поверхности минерального материала. Она определяет можно ли данную эмульсию применять в конкретной технологии.

Катионная эмульсия в случае контакта с заполнителем распадается практически сразу же, что является результатом реакции битума с поверхностью каменного материала. Вода же достаточно быстро вытесняется и удаляется.

Чтобы получить битумную эмульсию нужно подбирать исходный битум с определенными физико-химическими свойствами. Данное условие необходимо выполнять для максимальной адаптации эмульсии к требованиям применяемой технологии, а также к особенностям дорожного покрытия и климатическим условиям. Поэтому для приготовления может быть использован как чистый битум, так и разжиженный или модифицированный.

Если необходимо улучшить смачиваемость поверхности щебня битумом, то последний пластифицируют разжижителем. Но тут также нужно поддерживать баланс, ведь чрезмерное количество пластификатора может привести к потере когезионных свойств вяжущего, отрыву и выбросу щебня. Т.е., адгезионные и когезионные свойства битумного вяжущего должны подбираться путем компромисса. Он состоит в достаточной жидкости для покрытия битумной пленкой щебня и достаточной прочности для сопротивления динамическим нагрузкам, возникающим при движении автотранспорта.