 |
В естественных условиях битум имеет очень вязкую консистенцию и в таком виде непригоден для работы. Придание битуму низкой вязкости (текучести), позволяющей смешивать его с каменным материалом, возможно тремя принципиально отличающимися способами:
разогревом битума до технологических температур 100-200 °С («горячий способ»);
разжижением вязких битумов до жидкого состояния легкими растворителями типа уайт-спирита;
эмульгированием битума в воде в присутствии специальных веществ.
Первым способом обычно пользуются для производства горячих смесей с предварительным нагревом исходных минеральных материалов, а также при устройстве поверхностной обработки и подгрунтовки разливом горячего битума на холодную поверхность. Горячие смеси хранят, транспортируют и используют только в нагретом виде. Окончательную прочность дорожное покрытие приобретает после охлаждения используемых материалов.
Достоинство «горячего способа» - возможность получения высокопрочного асфальтобетона при использовании битумов с высокой вязкостью для дорог с интенсивным движением большегрузного транспорта.
Недостатки:
затраты энергии на нагрев минеральных материалов при производстве горячих смесей;
ограниченный период времени на устройство конструктивных слоев дорожной одежды;
повышенная опасность труда дорожных рабочих из-за возможности получения Ожегов;
отрицательное воздействие на окружающую среду в процессе всего цикла производства работ.
Второй способ, как правило, дороже из-за высокой стоимости растворителей. Окончательная прочность материала устанавливается только после полного растворения растворителя, что ведет к загрязнению атмосферного воздуха и к повышенной пожароопасности при производстве работ.
Битумные эмульсии (третий способ) обеспечивают альтернативный подход, при котором битум приобретает жидкую форму за счет дисперсии в воде. Низкая вязкость битумных эмульсий обеспечивает хорошую способность обработки каменных материалов без их сушки и нагрева. Окончательная прочность дорожного покрытия устанавливается после распада эмульсии, удаления воды путем впитывания в дорожное основание и испарения. Твердая битумная фаза образуется в виде непрерывной тонкой пленки. Такие технологические свойства битумных эмульсий наряду с экономичностью и высокой безопасностью проведения работ, способствуют все более широкому их использованию. Кроме того, значительно снижаются выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. В экономически развитых странах мира до 30% битума, применяемого в дорожном строительстве, используют в виде битумных эмульсий.
 |
 |
Битумные эмульсии применяют в следующих дорожных технологиях:
поверхностная обработка дорожных покрытий;
подгрунтовка (устройство слоев сцепления);
обработка грунта и гравия;
пропитка щебня и смесей;
устройство тонких защитных слоев покрытий из литого асфальтобетона;
приготовление холодных асфальтобетонных смесей;
ямочный ремонт струйно-энъекционным способом и способом пропитки;
приготовление холодных складируемых эмульсионно-минеральных смесей для ямочного ремонта;
приготовление холодных смесей с использованием старого асфальтобетона (холодный рисайклинг).
Кроме того, битумные эмульсии применяют для гидроизоляции зданий и сооружений, а также для устройства и ремонта мягких кровель.
Битумные эмульсии обладают следующими преимуществами по сравнению с горячим битумом при использовании в дорожном строительстве:
не требуют подогрева перед применением, что существенно снижает энергетические (на 25-40%) и трудовые затраты на производство дорожных работ;
обеспечивают экономию битума до 30% за счет малой вязкости, хорошей смачиваемости и обволакиваемости минерального материала;
совмещаются с влажными твердыми материалами благодаря наличию в их составе воды, что позволяет работать на влажных дорожных покрытиях и минеральными материалами естественной влажности;
позволяют вести дорожные работы с ранней весны до поздней осени при относительно низких температурах атмосферного воздуха (не ниже +5°С);
за счет эмульгатора обеспечивают лучшее по сравнению с обычным битумом сцепление с минеральным материалом;
обеспечивают большую гибкость в организации и проведении работ со складируемыми эмульсионно-минеральными смесями благодаря длительному (до 6 месяцев) времени их хранения без затвердевания;
исключают возможность получения Ожегов дорожными рабочими, повышают безопасность труда;
не пожароопасны, поскольку в состав эмульсии входит вода;
выделяют в атмосферный воздух значительно меньше загрязняющих веществ по сравнению с горячим битумом.
Битумные эмульсии - это дисперсия битума в воде. Чтобы система из этих двух взаимно несмешивающихся жидкостей была устойчивой необходим третий компонент - эмульгатор. Эмульгатор - это поверхностно активное вещество (ПАВ), ионизированные молекулы которого состоят из гидрофильной «головной» катионной или анионной функциональной группы и гидрофобного липофильного «хвоста», представляющего собой длинную углеводородную цепочку. Ионы молекул эмульгатора адсорбируются на поверхности битумных капель углеводородными липофильными «хвостами» внутрь, а гидрофильными ионными группами наружу. Это создает электрический и пространственно отталкивающий энергетический барьер между каплями, препятствует их тесному сближению и слиянию. ПАВ снижают поверхностное натяжение и облегчают эмульгирование битума. Размер битумных капель, взвешенных в воде - от 1 до 6 мкм.
Схема периодического производства битумной эмульсии
Визуально битумные эмульсии представляют собой однородную темно-коричневую жидкость, изменяющую при распаде свой цвет на черный. В зависимости от типа эмульгатора битумные эмульсии разделяют на катионные и анионные. В катионных (кислых) эмульсиях капли битума приобретают положительный заряд, а в анионных (щелочных) - отрицательный.
Большинство минеральных материалов, используемых в дорожном строительстве, содержат диоксид кремния, который в присутствии воды ионизируется с образованием анионов кремневых кислот, т.е. эти минералы имеют кислую природу. Поверхность таких материалов в воде приобретает незначительный отрицательный заряд. В то же время минеральные материалы щелочной природы, содержащие углекислый кальций, в воде приобретают незначительный положительный заряд.
Анионные битумные эмульсии смешиваются только с минеральными материалами щелочной природы. Взаимодействие происходит за счет электростатического притяжения отрицательно заряженных капель битума к положительно заряженной поверхности каменного материала, т.е. в результате физической адсорбции. Сцепление вяжущего, выделенного из эмульсии, с твердой поверхностью в этом случае получается не очень прочным.
Катионные битумные эмульсии универсальны и взаимодействуют с минеральными материалами как кислой, так и щелочной природы. Это взаимодействие обусловлено как физической адсорбцией за счет электростатического притяжения, так и протеканием химических реакций на границе раздела фаз с образованием нерастворимых в воде соединений. В результате сцепление битума, выделенного из катионных эмульсий, с каменным материалом получается достаточно прочным. С минералами кислой природы катионные битумные эмульсии реагируют быстрее, чем с каменными материалами щелочной природы. Благодаря своей универсальности и хорошей адгезии эмульгированного битума к поверхности минеральных материалов кислой и щелочной природы в мировой практике широкое распространение получили катионные битумные эмульсии.
По смешиваемости с минеральными материалами (скорости распада) эмульсии делятся на три класса: быстро-, средне- и медленнораспадающиеся. Скорость распада эмульсии зависит от вида и количества эмульгатора, величины показателя концентрации водородных ионов (pН), свойств битума и способа эмульгирования, свойств взаимодействующих с эмульсией минеральных материалов и погодных условий.
Быстрораспадающиеся эмульсии не смешиваются с минеральными смесями пористого и плотного зернового составов. Они активно взаимодействуют с минеральным материалом и их распад происходит ориентировочно через 10-30 минут после соприкосновения. Эти эмульсии применяют в технологиях, основывающихся на ее разливе: для устройства поверхностных обработок, подгрунтовки, ямочного ремонта способами пропитки и струйно-инъекционным, пропиток.
Среднераспадающиеся эмульсии смешиваются с минеральными смесями пористого состава и не смешиваются со смесями плотного зернового составов. Такие эмульсии взаимодействуют с минеральным материалом со средней активностью и распадаются через 30-60 минут после начала контакта. Эти эмульсии применяют для устройства тонкослойных покрытий из литого микроасфальта, приготовления черного щебня и пористых эмульсионно-минеральных смесей (в т.ч. складируемых для ямочного ремонта), пропитки, подгрунтовки, устройства оснований (покрытий) способом холодного рисайклинга, ямочного ремонта струйно-инъекционным способом.
Медленнораспадающиеся эмульсии смешиваются с минеральными смесями пористого и плотного зернового составов. Они взаимодействуют с минеральными материалами с малой активностью. Их распад основан, главным образом, на испарении содержащейся в эмульсиях воды. Эти эмульсии используют для приготовления плотных эмульсионно-минеральных смесей, холодного асфальтобетона, литых холодных асфальтобетонов, регенерированного асфальтобетона, укрепления грунтов.
Минеральный материал оказывает существенное влияние на распад эмульсии. Чем выше содержание в минеральной смеси пылеватых и глинистых фракций, наиболее интенсивно влияющих на коагуляцию битума, тем быстрее распад эмульсии.
Битумные эмульсии производят с помощью диспергирующих устройств. Чаще всего для этого применяют коллоидные мельницы.
Производство битумных эмульсий осуществляют отдельными партиями либо непрерывно.
Производство битумных эмульсий партиями включает в себя как минимум два этапа: подготовку водной фазы и собственно процесс эмульгирования. Водная фаза - это водный раствор эмульгатора, реагента для перевода эмульгатора в ионную форму (кислоты - для катионных эмульсий, щелочи - для анионных) и, при необходимости, других компонентов, улучшающих свойства эмульсий. Водную фазу готовят в емкостях с мешалками в соответствии с заданной рецептурой (объем, температура, РН, дозировка составляющих компонентов). Заранее приготовленная водная фаза и горячий битум дозируются в коллоидную мельницу для смешивания. При необходимости битум можно разжижать дозированным впрыскиванием разжижителя в битумный трубопровод.
При непрерывном производстве битумных эмульсий дозировка компонентов водной фазы и разжижителя осуществляется автоматически индивидуальными насосами в соответствующие трубопроводы.
Наше предприятие предлагает Вам катионные битумные эмульсии, производимые на современной установке для эмульгирования типа 400*2А+А-8К итальянской фирмы «МАSSENZA» . Производительность установки - 10 т/час. Производство осуществляется отдельными партиями.
Производство аттестовано (аттестат производства № АВ 044.1.103 от 10.06.2005 г. выдан «Укрдоркачеством»).
Контроль поступающего сырья, процесс производства и выпускаемой продукции осуществляет аккредитованная лаборатория по контролю производства (аттестат аккредитации № 08-03 от 21.04.03 г.).
Имеющаяся лабораторная установка фирмы «МАSSENZA» позволяет проводить исследования по подбору оптимальной рецептуры битумных эмульсий.
ТПТНК «Керамист» производит битумные дорожные эмульсии для поверхностной обработки, подгрунтовки, ямочного ремонта, пропитки, приготовления эмульсионно-минеральных смесей (в т.ч. и складируемых).
Выпускаемые нами битумные эмульсии соответствуют ТУ У В.2.7 - 24.1 - 03450778 - 092 - 2002.
По желанию заказчика битумные эмульсии могут производиться с адгезионной («УДОМ-2») и модифицирующей (BUTONAL NS 198) добавками.
Для ремонта автодорог методом поверхностной обработки ТПТНК «Керамист» располагает машиной НР 279 шведской фирмы «SAVALCO», смонтированной на шасси автосамосвала МАЗ 551600. Машина обеспечивает одновременный розлив битумной эмульсии и распределение щебня по поверхности дороги. Ширина обрабатываемого участка варьируется в диапазоне 0,3 - 2,7 м. Машина управляется одним оператором при помощи панели управления, установленной в кабине, которая позволяет задавать и контролировать необходимый расход битумной эмульсии, щебня и количества обработанной поверхности дороги с последующей распечаткой информации.
| Технические характеристики: |
| * емкость цистерны для битумной эмульсии, м³ | - 1,1 |
| * объем загружаемого щебня, м³ | - 10 |
| * удельный расход битумной эмульсии, л/м² | - 0,3 - 2,3 |
| * удельный расход щебня, кг/м² | - 5 - 22 |
* скорость передвижения, км/ч:
- транспортная, не более
- рабочая |
- 60
- 2 - 13 |
С помощью машины выполнено 900 тыс. м² поверхностной обработки дорог г. Запорожья.
|
|
 |
|
Битумно-эмульсионный завод
