Асфальтовые эмульсии

Асфальтовые эмульсии представляют собой дисперсии из очень тонко измельченных битумных частиц в водной среде. У этих эмульсий низкая вязкость, и их можно использовать при температуре окружающей среды, что делает их идеальным вариантом для использования во многих строительных применениях. В общем смысле асфальтовые эмульсии можно разделить на два класса: химические эмульсии или эмульсии со щелочным эмульгатором и глинистые эмульсии.

Химические эмульсии

Для получения химических асфальтовых эмульсий горячий асфальт (130-140°C), воду и эмульгатор или диспергирующий агент обрабатывают на высокоскоростной коллоидной мельнице, которая диспергирует асфальт в воде. Асфальт получается после этого в виде глобул, которые обычно имеют 5-микронный размерный диапазон, но могут быть и меньше. Эмульгатор создает систему, в которой мелкие капельки асфальта находятся в суспензии и создают от 30% до 80% объема. Если при хранении произойдет разделение, эмульсию можно восстановить  взбалтыванием. Эмульгирующее вещество должно быть совместимо и с водяной, и с асфальтовой фазой.

Такую эмульсию (рисунок 1) можно представить в виде дискретной капельки асфальта, полностью окруженной внешней фазой, которой является вода. Молекулы диссоциированного эмульгатора будут представлять собой непрерывный слой вокруг асфальтовых частиц, они будут ориентированы так, чтобы неполярные или органические части были направлены к асфальтовым частицам, в то время как полярные части будут ориентированы наружу в сторону водной фазы.

Рисунок 1: Химическая катионоактивная асфальтовая эмульсия

Химические эмульсии можно далее подразделить на анионовые, катионоактивные и неионные эмульсии. Если органическая часть эмульгатора, которая и управляет его эмульгирующими свойствами, обладает отрицательным зарядом, ее называют анионной. Частицы асфальта приобретают отрицательный заряд, и будут притягиваться к положительно заряженной поверхности. Для катионоактивной эмульсии справедливо обратное. Неионный эмульсификатор не передает никакого особого заряда частицам асфальта. Эти свойства очень важны для смачивания наполнителей и подложек, независимо от того, происходит ли это на этапе создания компаунда или же при работе на площадке. В последние годы катионоактивные асфальтовые эмульсии приобретали все большую популярность, поскольку у многих заполнителей и подложек отрицательный заряд.

Еще одним критерием для классификации битумных эмульсий является скорость схватывания. Его часто используют для применений, предназначенных для герметизации дорожного покрытия. Быстроотверждающиеся эмульсии отверждаются с большой скоростью при контакте с чистыми заполнителями с небольшой площадью поверхности, которые часто используются для поверхностного покрытия. Эмульсии со средней скоростью отверждения отверждаются медленнее, так, что их можно смешивать с заполнителями с небольшой площадью поверхности, которые часто используются в смесях заполнителей с прерывистым гранулометрическим составом. Медленно схватывающиеся эмульсии можно смешивать с реактивными заполнителями с большой площадью поверхности. Номенклатура эмульсий обычно создается в соответствии с ASTM D977 и D2397. Обычно асфальтовые эмульсии соответствуют ASTM D1227, Тип II. Они обычно поставляются с содержанием твердых частиц примерно 55%, и являются суспензией тонко измельченных асфальтовых частиц в воде при наличии эмульгирующего агента.

При вязкости в диапазоне от 0.5 до 10 пуазов при температуре 60°C, асфальтовая эмульсия обладает значительно более низкой вязкостью по сравнению с самим горячим асфальтом. Эмульсии также более экономичны и безвредны для окружающей среды по сравнению с разбавленными материалами. Экологические преимущества асфальтовых эмульсий имеют особенно большое значение при использовании материала на площадке, поскольку они позволяют избежать энергозатрат и выбросов, которые обычно связаны с нагреванием или высушиванием.

Типичный состав анионовой асфальтовой эмульсии представлен в Таблице 1. Эмульсия создается дисперсии асфальта в водной фазе с высоким сдвигом, в которой уже присутствует эмульгатор. Обычно это должно происходить при температуре, которая достаточно высока для того, чтобы превращать асфальт в жидкость, но недостаточно высока для того, чтобы вызывать кипение воды.

Таблица 1: Типичный исходный состав для анионовой асфальтовой эмульсии