Эмульсиями называют дисперсные системы, в которых одна жидкость (фаза) в виде мельчайших капель размером 0,1 мкм диспергирована (раздроблена) в другой жидкости (среде), не смешивающейся с ней. Дорожные битумные эмульсии представляют собой жидкость темно-коричневого цвета, получаемую путем диспергирования битума в водном растворе эмульгатора или щелочного вещества.
По структуре эмульсии делят на прямые и обратные. В прямых эмульсиях битум равномерно распределен в воде в виде мельчайших капель, окруженных слоем эмульгатора, в обратных вода равномерно распределена в битуме или дегте в виде мельчайших капель, стабилизированных слоем эмульгатора. Прямые эмульсии имеют разновидности: анионные, катионные, пасты. Анионные эмульсии в качестве эмульгатора содержат мыла высокомолекулярных соединений органических кислот, катионные - органические азотосодержащие соединения.
В качестве анионоактивных эмульгаторов применяют мыла: щелочные соли нафтеновых, сульфонафтеновых, смоляных органических кислот, сульфитно-спиртовая барда и др. Эти соединения содержатся в отходах лесохимической и топливной промышленности.
|
|
К катионоактивным эмульгаторам относятся катионовые мыла, являющиеся производными четвертично замещенного аммония и 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, сульфитно-спиртовую барду и др.).
В настоящее время широко используются более экономичные эмульгаторы: талловое масло, жировой гудрон, полимеры канифольно-экстракционного производства, стеарин и ка-тионактивные препараты ХД-180, ХД-34, а также карбоксиломин. При диссоциации этих веществ поверхностно-активным является катион, который понижает поверхностное натяжение воды, растекается по битуму и способствует его дисперсированию при перемешивании.
В соответствии с технологическими условиями применения дорожных эмульсий, к ним предъявляются следующие требования [ГОСТ 18659-81]:
Скорость распада - нарушение равновесия дисперсной системы при взаимодействии эмульсии с каменным материалом за счет адсорбции эмульгатора, испарения и поглощения воды. Скорость распада эмульсии определяют при смешении ее с цементом. Время от начала смешения до образования неразмешиваемого комка характеризует скорость распада в минутах.
По скорости распада дорожные битумные эмульсии подразделяют на три класса: БА - быстрораспадающиеся; СА - среднераспадающиеся; МА - медленнораспадающиеся.
|
|
Вязкость эмульсии - выбирают в зависимости от условий и способа обработки минеральных материалов. Ее определяют на вискозиметре типа ВУ или на вискозиметре для нефтяных битумов со сточным отверстием 3 мм при температуре 20+2°С. По величине вязкости и содержанию в них битума эмульсии класса БА подразделяют на марки БА-1 и БА-2, класса МА - на марки МА-1 МА-2.
Содержание битума с эмульгатором характеризует концентрацию эмульсии и определяется в процентах как отношение массы битума с эмульгатором к массе эмульсии. Содержание битума с эмульгатором определяется как остаток при выпаривании воды из эмульсии.
Однородность эмульсии определяют процеживанием ее навески через сито с сеткой №14. Однородность устанавливают в процентах как отношение остатка на сите и навеске эмульсии. Она должна быть не более 0,5 %.
Устойчивость эмульсии определяют по изменению ее однородности при хранении, при выдерживании проб эмульсии в течение недели или месяца.
Устойчивость при транспортировании определяют после двух часов встряхивания навески эмульсии. Если эмульсия не распалась, т.е. не произошло необратимого разделения ее на битум и воду, то она выдержала испытание.
Дорожные битумные эмульсии должны отвечать требованиям согласно табл. 6.5.4 [67].
Таблица 6.5.4
Требования, предъявляемые к битумным эмульсиям
Показатели | БА-1 | БА-2 | СА | МА-1 | ГМА-2 |
быстрораспадающийся | среднераспадающийся | медленнораспадающийся | |||
Скорость распада при смешении с цементом, мин | Менее 5 | Менее 5 | 5...10 | Более 10 | Более 10 |
Содержание битума с эмульгатором | 45...60 | 45...54 | 55...60 | 51...55 | 40...50 |
Вязкость при 20°С по вискозиметру ВУ, град | 5...10 | 2...6 | 6...10 | 2...8 | 1,5...5 |
Вязкость при 20°С по вискозиметру ВУ для нефтяных битумов с отверстием 3 мм, С | 15...30 | 10...20 | 20...40 | 10...25 | 8...15 |
Устойчивость (при хранении) по остатку на сите с сеткой №14, % не более: | |||||
через 7 суток | 0,8 | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 0,7 |
через 30 суток | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 1,2 | 1,2 |
Определение свойств битума, выделенного из эмульсии, производят после испарения воды. Глубина проникновения и растяжимость не должны уменьшаться более чем на 15 % от показателей исходного материала. Битумные эмульсии в дорожном строительстве начали применяться с 30-х годов не только в России, но и в Германии, Франции, Англии.
Для приготовления эмульсий используют нефтяные битумы от БНД 200/300 до БНД 40/60 в зависимости от климатических условий района строительства, конструкции дорожной одежды. В качестве эмульгаторов используют продукты, содержащие поверхностно-активные вещества (ПАВ), в основном анионные (табл. 6.5.5) высшие органические кислоты или их щелочные соли (мыла). В качестве щелочных веществ применяют едкий натр, жидкое стекло, триполифосфат натрия.
Таблица 6.5.5
Состав раствора эмульгатора для приготовления прямых битумных эмульсий анионного типа
Состав раствора эмульгатора | Содержание компонентов, % | |||||||||
для быстрораспадающейся эмульсии | для среднераспадающейся эмульсии | для медленнораспадающейся эмульсии | ||||||||
составы | составы | составы | ||||||||
Вода | 97,28 | 98,48 | 97,88 | 96,38 | 98,48 | 97,72 | 95,86 | 97,5 | 93,0 | |
Асидол-мылонафт | 2,0 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
Едкий натр | 0,32 | 0,24 | 0,12 | 0,40 | 0,12 | 0,36 | 0,64 | - | - | |
Жидкое стекло | 0,40 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
Сульфитное мыло | - | - | 2,0 | - | - | - | - | - | - | |
Соапсток | - | - | - | 3,22 | - | - | - | - | ||
Стеарин | - | 1,22 | - | - | - | 1,92 | - | - | - | |
Канифольное мыло | - | - | - | - | 1,40 | - | - | - | - | |
Древесная смола | - | - | - | - | - | - | 3,5 | - | ||
Щелочные вытравки | - | - | - | - | - | - | - | 2,5 | ||
Сульфитно-спиртовая барда | - | - | - | - | - | - | - | - |
Технология приготовления разных видов эмульсий имеет свои особенности. Дорожные эмульсии приготовляют на базах. Приготовление в основном сводится к диспергированию жидкостей и стабилизации дисперсной системы. Для диспергирования жидкости применяют гомогенизаторы, лопастные или шнеко-лопастные, акустические диспергаторы.
|
|