Битумная эмульсия                

  Введение

Битумные эмульсии первоначально были предназначены для устранения трудностей работы с горячим битумом, а также для стабилизации и для смешивания с влажным материалом при комнатной температуре.

Эмульсия состоит из двух несмешиваемых жидкостей, частицы одной из которых распределены в другой в форме малых капель или капелек. Обычные битумные эмульсии состоят из битума, в капельном виде распределенного в непрерывной водной фазе. При этом слияние частиц битума вновь предотвращается поверхностно-активным веществом (эмульгатором), который образует защитную пленку вокруг частиц. В большинстве эмульсий, используемых в качестве стабилизаторов, «остаточный битум» равен 60%. Это означает, что в общем объеме эмульсии 60% составляет битум и 40% вода.

После смешивания с материалом вода испаряется и частицы битума сливаются в непрерывную пленку. растекающуюся по поверхности каменного материала. Этот процесс называется распадом эмульсии. на него влияют следующие факторы:

- потеря воды за счет испарения или поглощения смешиваемым материалом;
- химическая коагуляция в результате реакции между эмульсией и каменным материалом;
- механические повреждения, вызванные чрезмерным давлением насоса, смешиванием и сжиманием;
- химический состав эмульсии.
 
Цемент обычно используется в комбинации с битумной эмульсией. Кроме повышения остаточной прочности, он действует как катализатор, ускоряя твердение, тем самым способствуя скорейшему открытию движения. Исследование для проверки свойств такой комбинации показало, что возможна добавка до 2 масс.%  цемента без существенного снижения усталостных свойств укрепленного слоя. Однако в некоторых странах стандартом является добавка большего количества цемента с таким же расходом битумной эмульсии.

Типы эмульсии

Возможны два типа битумной эмульсии: анионная и катионная. Основное различие между ними - заряд взвешенных частиц битума и фаза взвешивания. Частицы битума в анионной эмульсии имеют отрицательный заряд в щелочной фазе, в то время как в катионнои эмульсии эти частицы заряжены положительно в кислой фазе. Химикалии, известные как «стабилизаторы», добавляются к обоим типам эмульсии для увеличения времени распада путем эффективного уменьшения величины заряда на частицах битума, что снижает их притяжение к каменному материалу. Таким образом распад, или притяжение частиц битума к каменному материалу, задерживается.

В некоторых странах в представлениях специалистов по ресайклингу существует некоторая путаница относительно различий между анионной и катионнои эмульсиями, особенно условий их распада. Много говорят относительно анионной эмульсии, распадающейся только тогда, когда вода, в которой взвешен битум, испаряется или поглощается каменным материалом или цементом. Катионные эмульсии, как полагают, распадаются «химически»; при этом при приготовлении эмульсии добавляются специальные химикалии, которые вызывают отделение битума от воды через определенное время. Это не совсем точно. Оба типа эмульсии ведут себя одинаково, распадаясь, когда водная фаза удаляется физически. В обоих случаях распад происходит, когда заряд частиц каменного материала противоположен заряду частиц битума, что вызывает их притяжение друг к другу.

Единственной причиной использования битумной эмульсии в качестве стабилизатора - это сделать возможным смешивание битума с холодным влажным материалом, что представляет собой промежуточную операцию. Необходимым же конечным продуктом является связанный битумом материал, что требует распада битума в эмульсии и действие его как вяжущего. Поэтому важны условия распада и не имеют значения условия, при которых битум находится во взвешенном состоянии в воде.

 Применение битумной эмульсии

При ресайклинге с битумной эмульсией должны выполняться следующие условия:

• Подбор состава смеси. Как и при любой другой форме стабилизации, здесь необходимы соответствующие операции по подбору состава смеси для определения необходимого расхода битумной эмульсии, чтобы получить требуемые прочностные характеристики. Для достижения требуемой прочности различные материалы требуют различного расхода эмульсии.

- Рецептура. Для конкретных случаев применения с целью «адаптации» эмульсии к ним используются различные химикалии и в различных количествах. Кроме определения количества остаточного битума, взвешенного в воде, такое адаптирование нацелено на управление условиями, при которых происходит распад. Так как тип материала, который смешивается с эмульсией, оказывает основное влияние на ее стабильность (время распада), важно, чтобы в распоряжении был характерный образец ресайклируемого материала. Должны быть предоставлены также данные о любом минеральном стабилизаторе, который будет добавляться в комбинации с битумной эмульсией. Все это позволит правильно подобрать рецепт стабилизатора.

• Обработка. Битумные эмульсии чувствительны к температуре и давлению. Условия, при которых наступает отделение битума от эмульсии (при замедленном процессе проявляющееся в виде коагуляции; оно может иметь вид также мгновенного распада), должны быть хорошо известны, чтобы можно было предотвратить его на строительной площадке. Кроме того, чтобы можно было подобрать правильный состав эмульсии, необходимо знать условия на данной рабочей площадке, а также характеристики всех насосов, которые будут использоваться для передачи эмульсии с автоцистерн в распределительную рампу ресайклера.

  Общее содержание жидкости. Система контроля влажности ресайклированного материала является одним из наиболее важных аспектов стабилизации с добавкой битумной эмульсии, так как необходимо учитывать воду которую отдаст эмульсия при распаде и влажность самого материала.

* Время уплотнения. Когда эмульсия распадается, битум переходит из взвешенного состояния снова в вязкую форму. Отдельные частицы ресайклированного материала при этом полностью или частично обволакиваются тонкой пленкой холодного вязкого битума, затрудняя уплотнение. Поэтому его лучше закончить до распада эмульсии.

• Контроль качества. Образцы материала (для испытания на прочность) обычно готовятся из проб, взятых сразу же за ресайклером. Эти образцы должны быть приготовлены до распада эмульсии, чтобы они моделировали уплотненный материал дорожной одежды. Часто единственным способом, которым это может быть достигнуто, является применение мобильного уплотняющего устройства по Маршаллу для приготовления образцов на месте.  Также взятие  кернов из готового слоя.