11. Дорожные эмульсии

Битумные эмульсии применяют в качестве вяжущего или пленкообразующего материала при строительстве и ремонте автомобильных дорог.

Эмульсиями называют дисперсные системы, в которых одна жидкость (фаза) в виде мельчайших капель размером 0,1 мкм диспергирована (раздроблена) в другой жидкости (среда), не смешивающейся с ней. Дорожные битумные эмульсии представляют собой жидкости темно-коричневого цвета, получаемые путем диспергирования битума в водном растворе эмульгатора или щелочного вещества.

Битумы и дегти, являющиеся неполярными веществами, не растворяются в полярной жидкости - воде. Поэтому они могут смешиваться с водой только с образованием коллоидной дисперсной системы - эмульсии. Образование и устойчивость эмульсии достигается путем введения в нее специальных эмульгаторов - поверхностно-активных веществ или тонкодисперсных твердых порошков. По виду ПАВ, используемых в качестве эмульгатора, битумные дорожные эмульсии подразделяют на анионные (ЭБА) я катионные (ЭБК).

По смешиваемости с минеральными материалами каждый вид эмульсии подразделяют на три класса: анионные -ЭБА-1, ЭБА-2, ЭБА-3; катионные -ЭБК-1, ЭБК-2, ЭБК-3. Смешиваемость косвенно характеризует склонность эмульсии к распаду.

Для изготовления дорожных эмульсий применяют главным образом водорастворимые органические эмульгаторы или твердые минеральные порошкообразные вещества. К числу водорастворимых эмульгаторов относятся поверхностно-активные анионактивные и катионактивные вещества. Эмульсии с анионактивными эмульгаторами называют щелочными, с катионактивными — кислыми. Содержание водорастворимых эмульгаторов в эмульсии обычно не превышает 3 %, твердых эмульгаторов - 5 - 15 % и зависит от дисперсности эмульсии.

В качестве анионактивных эмульгаторов применяются мыла: щелочные соли нафтеновых, сульфонафтеновых, смоляных органических кислот, литносульфонат технический (ЛСТ), хлопковый гудрон (госсиполовая смола), второй жировой гудрон и др.

К катионактивным эмульгаторам относятся катионовые мыла, являющиеся производными четвертично замещенного аммония с солями аминов. К твердым эмульгаторам относятся тонкоизмельченные порошки глин, извести, цемента, сажи, угля и т.д. Для повышения устойчивости к твердым эмульгаторам, как правило, добавляют органические эмульгаторы, мыла, ЛСТ и др. В последнее время находят применение новые экономичные эмульгаторы: талловое масло, жировой гудрон, полимеры канифольно-экстрационного производства, стеарин, катионактивные препараты ХД-180, ХД-34, а также карбоксиламин. При диссоциации этих веществ поверхностно-активным является катион, который понижает поверхностное натяжение воды, растекается по битуму и способствует его диспергированию при перемешивании.

В зависимости от свойств и содержания эмульгаторов, количества битума или дегтя можно получать эмульсин двух типов:прямые, когда капли битума диспергированы в воде;

обратные, когда вода диспергирована в битуме.В дорожном строительстве применяются главным образом прямые эмульсии. При взаимодействии эмульсий с каменными материалами за счет адсорбции эмульгатора, испарения и поглощения воды нарушается равновесие системы и происходит ее распад. Вследствие адсорбции эмульгатора поверхностью каменных материалов концентрация его на защищенных оболочках частиц битума уменьшается, при перемешивании они разрываются и происходит слияние и объединение битума с каменными материалами.

12. Приготовление эмульсий. Для приготовления эмульсий используют: нефтяные вязкие битумы марок от БНД 200/300 до БНД 40/60 в зависимости от климатических условий района строительства, конструкции дорожной одежды и способа производства работ. В качестве эмульгаторов используют продукты, содержащие поверхностно-активные вещества (ПАВ), в основном анионные: высшие органические кислоты (жирные, смоляные, нафтеновые, сульфонафтеновые) или их щелочные соли (мыла). В качестве щелочных веществ применяют едкий натр, жидкое стекло, триполифосфат натрия.

Эмульгатор и щелочное вещество определяют в зависимости от класса эмульсии. Эмульгатор вводят в воду или битум, а щелочное вещество — в воду.

Приготовленные компоненты эмульсии содержатся в специальных резервуарах, из которых и подаются в эмульсионную установку, где при помощи вращающихся дисков (лопастей) происходит диспергирование (раздробление) битума или дегтя в водной среде. Эмульгатор адсорбируется на поверхности частиц вяжущего материала и придает устойчивость получаемой эмульсии.

Качество эмульсии и механическая энергия, затрачиваемая на ее производство, зависят от того, насколько полно будет использована энергия химического и физико-механического взаимодействия компонентов эмульсии, эмульгатора, битума или дегтя и воды.

Битумные и дегтевые эмульсии применяются для обеспыливания дорог, обработки гудронов с целью укрепления обочин, откосов, устройства покрытий способом пропитки, приготовления черного щебня, ремонта покрытий, ухода за твердеющим бетоном.

При применении эмульсии для устройства дорожных покрытий необходимо учитывать длительность формирования покрытия, связанную с испарением воды. Она зависит от погодных условий и может исчисляться часами.

Для поверхностной обработки при ремонтных работах получили распространение холодные смеси, состоящие из мелкозернистых минеральных материалов и битумной эмульсии. Битумно-эмульсионные шламы готовят в большинстве случаев с применением катионактивных эмульгаторов и замедлителей распада эмульсии. Относительно короткий срок распада эмульсии требует применения специальных шламоукладчиков, обеспечивающих дозирование, приготовление и распределение шлама на покрытии.