Развитие производства эмульсий битумных

Новая веха в развитии покрытий для дорог началась 9 мая 1922 года. Именно тогда ученый из Англии Хью Алан Маккей зарегистрировал первый патент на битумную эмульсию. Уже через несколько лет применение данного строительного материала существенно изменило технику дорожных покрытий.

Объем битумных эмульсий, производимых, например, во Франции уже в 1923 г. составлял сотни тонн. В 1924 году этот показатель составил 2500 тонн, а в 1925 – 6000 тонн. Остальные страны также держат планку. В конце 1926 года суммарное количество битумной эмульсии, производимой в Германии, Англии, Индии, Австралии и Дании достигла показателя в 150000 тонн.

Продолжала наращивать производство и Франция (200000 тонн к 1935 году и 300000 тонн перед Второй мировой войной).
Вполне естественно, что военные действия сильно повлияли на объемы производства битумных эмульсий. Но зато после окончания боевых маневров вновь пошел подъем.

Катионные битумные эмульсии впервые появились в 1951 году. Их прогрессивные свойства позволяют достаточно быстро вытеснить с рынка эмульсии анионные. И если в 1962 году соотношение составляло приблизительно 50 на 50, то в 1971 году катионные эмульсии составляли 92% от общего числа этого продукта, представленного на рынке. В это время массовая доля битума в эмульсиях составляет приблизительно 60-69%.

Для нужд дорожного строительства США только в 1953 году было израсходовано 100000 тонн, а в Федеративной Республике Германии – 140000 тонн битумной эмульсии. Количество материала, применяемого в других странах: Болгарии, Украине, Китае, Индии и Швеции, немного меньше.

Минеральные заполнители для дорожного строительства – это полностью кремнистые или же высокосодержащие кремнистые материалы. В случае увлажнения им предается отрицательный заряд, что приводит к более высокой адгезии катионных битумных эмульсий в равнении с другими строительными заполнителями.

Британский стандарт BS 812:1960 регламентирует методы обора проб и испытаний дорожных заполнителей, применяемых для ремонта и строительства в этой стране.

Нужно отметить, что анионные битумные эмульсии теоретически реагировали бы лучше с заполнителями, которые имеют положительный заряд. Но такие материалы в природе встречаются достаточно редко, если не учитывать известняк высокой чистоты.

Одним из возможных объяснений преимуществ катионных битумных эмульсий может быть высокая кинематическая энергия катионных эмульгаторов, что позволяет им обладать склонностью к адгезии практически со всеми твердыми материалами.

Частички битума проходят через водяной слой, находящийся вокруг заполнителя, и потом вступают в непосредственный контакт с поверхностями твердых материалов. Даже в случае положительного заряда у обоих взаимодействующих материалов наблюдается сильная адгезия, которой способствуют силы Ван-дер-Ваальса.

Существует, однако, и другая теория, позволяющая объяснить взаимодействие катионных битумных эмульсий с щелочно-земельными материалами. Она гласит о том, что в состав катионных эмульсий всегда входит определенное количество  свободных кислот. Они имеют низкий показатель рН и могут взаимодействовать с щелочами, которые находятся на поверхности заполнителя. Результатами такой реакции являются карбонатные ионы с отрицательным зарядом. Именно они нейтрализуют ионы катионного эмульгатора. На поверхности раздела «битум-заполнитель» образуется нерастворимый  продукт, обеспечивающий достаточно сильную адгезию между составными частями дорожного покрытия.  

Еще до начала войны учеными СССР были получены первые образцы битумных эмульсий прямого типа: быстрораспадающиеся, среднераспадающиеся и медленнораспадающиеся. Также были исследованы рецепты битумных и дегтевых эмульсий, приготовленных в простых лопастных мешалках.

Разработка  специального оборудования для производства битумных эмульсий (тип УВБ-1) и модификации битумов полимерами (тип УВБ-2) позволила выйти на качественно новый уровень в вопросе применения этого материала не только для ремонта и строительства автомобильных дорог, но и для нужд гражданского строительства.