Битумные эмульсии. Вопросы круглого стола
Вопросы круглого стола по битумным эмульсиям
Специально для отраслевого журнала «Мир дорог» на вопросы круглого стола по битумным эмульсиям ответил главный специалист направления битумных технологий и строительной химии ГК «КОРРУС-ТЕХ» Дементьев Н.В.
1Какие битумные эмульсии и компоненты для их производства предлагает ваша компания?
Наша компания является официальным представителем Итальянской фабрики StarAsphalt, которая занимается производством дорожно-строительной и строительной химии. StarAsphalt является одним из мировых лидеров в сфере производства химических добавок для дорожного строительства. Мы поставляем различные виды химических добавок, в том числе продукты для производства битумных эмульсий. Основными продуктами здесь, конечно же, являются эмульгаторы STARACID, без которых произвести битумную эмульсию не возможно. Эмульгаторы бывают двух типов - анионные и катионные для производства стандартных и специализированных битумных эмульсий, а так же различаются по скорости распада произведенной эмульсии, на быстрые, средние и медленные. Эмульгаторы добавляются в емкость приготовления водной фазы на эмульсионной установке. Дозировка зависит от типа и рецепта производимой эмульсии, от типа эмульгатора и рассчитывается от веса готовой эмульсии. Высокое качество эмульгаторов STARACID, позволяет без труда подобрать эмульгатор и рецепт для самых специальных эмульсий, чтобы получить требуемую скорость распада. Отличительными особенностями эмульгаторов STARACID является низкая дозировка, по сравнению с аналогами и высокое качество. Помимо эмульгаторов, мы поставляем и другие различные добавки для битумных эмульсий:
- Катионные и анионные латексы STARLATEX, которые модифицируют битумную эмульсию, придавая ей большую эластичность, улучшая такие характеристики, как пенетрация, устойчивость, однородность и др. Латексы используются в производстве эластомерных и модифицированных эмульсий.
- Разжижитель STARFLUX для битумной эмульсии, который добавляется в битум до стадии эмульгирования, чтобы уменьшить вязкость битума и облегчить процесс эмульгирования. К слову, как показал опыт применения, специализированный разжижитель значительно лучше керосина и солярки, которыми традиционно разжижают битум в нашей стране, подходит для производства битумных эмульсий, он не изменяет когезионные свойства битума и позволяет поддерживать очень стабильное качество конечной эмульсии.
- Стабилизатор EMULGEL для катионных эмульсий, позволяет увеличивать срок хранения и службы эмульсии.
- Регулятор кислотности битума STARPITCH для производства анионных эмульсий.
- Адгезионные добавки STARDOPE, увеличивающие адгезию к инертным материалам. Перечень адгезионных добавок, которые производит фабрика очень широкий и включает в себя, помимо традиционных адгезионных добавок, уникальные, универсальные силановые добавки. Такие добавки основаны на кремнеорганических соединениях, дозировка которых начинается от 0,01% от массы битума, а сила и количество химических соединений, которые они образуют в разы больше, чем у традиционных.
2Какие показатели регламентируют качество битумных эмульсий? Что необходимо для получения качественных материалов?
Показатели, регламентирующие качество битумных эмульсий установлены ГОСТ Р 55420-2013 (Дороги автомобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные катионные. Технические условия). Основными критериями здесь, конечно же, являются индекс распада, а точнее его соответствие требованиям, устойчивость к расслоению и остаток на сите. Получение качественной битумной эмульсии, с желаемыми характеристиками, предполагает учет основных закономерностей образования и формирования битумных эмульсий. Многое можно говорить о качестве битумных эмульсий, о показателях качества, о способах их определения, но на практике всё просто, для получения качественной битумной дорожной эмульсии необходимы качественные компоненты, а эмульсия должна производиться на качественном оборудовании. Если углубиться, то исходные компоненты должны соответствовать ГОСТу, причем, что немало важно, на предприятии должен быть входящий контроль исходных материалов. Очень часто работники предприятий, занимающихся выпуском эмульсии, не уделяют должного внимания этому вопросу, когда контроль воды, битума и других компонентов очень важен и напрямую влияет на качество конечного продукта. Так же, очень важно при производстве точно следовать отработанному рецепту, ведь любые незначительные изменения даже в дозировке того или иного компонента сказываются на том, какой эмульсия получится. В связи с этим огромную роль играет установка для производства битумных эмульсий, принцип ее действия. Лишь малое количество производителей делают установки, которые способны обеспечивать высокую точность дозировки компонентов, как, например, битумно-эмульсионные установки Итальянской фабрики MASSENZA, в которых добавки дозируются по массе, с помощью небольших дозирующих емкостей на тензодатчиках. И, конечно же, решающую роль играет коллоидная мельница, обеспечивающая необходимую дисперсию битума в воде. Коллоидная мельница должна обладать достаточной мощностью, в идеале не менее 20 кВт, чтобы обеспечивать высокое качество помола битумных капель. Под микроскопом битум представляет собой по форме сферические частицы с различным диаметром от 0,4 до 40 микрон. Наличие ручной регулировки микрометрического зазора между ротором и статором в составе коллоидной мельницы, обеспечивает возможность адаптирования процесса производства под конкретные исходные характеристики битума и конкретные рецепты битумной эмульсии, что так же доказывает немаловажную роль оборудования, на котором производится битумная эмульсия.
3 Что определяет стабильность битумных эмульсий? Каковы правила их хранения и транспортировки?
Определяющим фактором стабильности эмульсии является дисперсность и распределение частиц по размерам (гранулометрия) эмульсии, которая сама зависит от различных ее параметров. Существует немало нюансов, которые так же оказывают влияние на стабильность эмульсии. Стабильность увеличивается при повышении содержания битума, эмульгатора и температуры окружающей среды и эмульсии и уменьшается с повышением ее дисперсности. При увеличении рН водной фазы и содержания стабилизатора кривая этой зависимости имеет минимум, когда стабильность максимальна. При дальнейшем повышении рН и содержания стабилизатора нестабильность эмульсии увеличивается. Следует учитывать, что один и тот же стабилизатор, в зависимости от его концентрации, может замедлять распад эмульсии и увеличивать ее стабильность, или ускорять ее распад и уменьшать стабильность. Устойчивость при хранении зависит прежде всего от рН водной фазы и состава эмульсии. Устойчивые анионные эмульсии обычно имеют рН = 7-11, а катионные – 2-5. С увеличением рН устойчивость анионных эмульсий повышается, а катионных – уменьшается. Устойчивость эмульсий нарушается при воздействии температур, причем как низких, так и высоких, а также механических воздействиях – встряхивании во время транспортирования или высокой скорости перекачки эмульсии по трубопроводам. Во время эмульгирования капли битума адсорбируют молекулы эмульгатора, создавая тем самым электростатическое отталкивание и стабилизируя эмульсию. Нарушение стабильности эмульсии обычно завершается ее распадом.
4 Чем, по вашему мнению, бывает обусловлена низкая «приживаемость» каменных материалов к а/б покрытию при нанесении тонких слоев по технологиям Сларри Сил, Микросюрфейсинг?
Свойства эмульсий, предназначенных для поверхностных обработок, требуют особого внимания, ведь именно от качества эмульсии зависит прочность тонкослойных покрытий по технологиям Сларри Сил, Микросюрфейсинг и тд. Щебень, применяемый в составе таких покрытий подвержен большим сдвигающим усилиям, а также влиянию сил, способствующих его отрыву под действием движения транспортных средств и погодных факторов (воды). Вяжущее, обычно распределенное тонкой пленкой по поверхности дорожной одежды, должно сопротивляться, с одной стороны, отделению от поверхности щебня, а с другой стороны, оно должно прочно сцепляться с покрытием. Кроме того, необходимо, чтобы само вяжущее имело высокую когезию и не разрывалось бы под усилием, действующим на слой. Первое важное условие, обеспечивающее прочность покрытия – это хорошая адгезия вяжущего к каменному материалу и материалу поверхности дорожной одежды. Второе условие – это обеспечение хорошей обволакиваемости каменного материала. Битумная эмульсия должна, будучи жидкой для возможности доставки вязкого битума в поры и мелкие трещины, обеспечивать создание пленки вяжущего заданной толщины. Свойства самой битумной пленки, т.е. адгезия к каменным материалам или обрабатываемому слою дорожной одежды, когезионные свойства и устойчивость к различным воздействиям, обеспечиваются свойствами применяемого битума. В случае же использования эмульсии задача заключается в том, чтобы битум как можно скорее и в полном объеме восстановил свои свойства после применения технологического приема, именуемого эмульгированием. Эмульсия должна быть устойчивой и не распадаться (не расслаиваться на битум и воду) в течение времени, необходимого для принятой технологии работ и иметь заданную вязкость и дисперсность. Оказалось, что рН эмульсии практически не оказывает влияния на адгезию в случае применения кислых минеральных материалов, но при контакте с основной породой рН резко увеличивается. При испытаниях минеральных материалов из разных пород также лучшие результаты показывают смеси из щебня основного характера, который вызывает быстрое увеличение рН эмульсии и тем ускоряет ее распад. Сравнение адгезионных свойств эмульсий с разной концентрацией битума показало, что более концентрированные эмульсии с меньшим количеством воды в составе дают более высокую адгезию. Видимо, это связано с тем, что большое количество воды препятствует коалесценции и замедляет распад эмульсии. В итоге, чтобы тонкослойное покрытие было прочным, важнейшую роль играет не просто качество эмульсии и её соответствие ГОСТу, а её характеристики, такие, как количество битума, применяемый разжижитель, взаимодействие с инертными материалами. Немало важно и то, какой щебень применяется и, каким оборудованием наносятся тонкослойные покрытия. Наличие пыли и чрезмерного количества мелких песчаных фракций в применяемом щебне не даст адгезии между инертными и эмульсией, всё взаимодействие произойдет с этой пылью, а оборудование, не способное обеспечить налив эмульсии ровным тонким слоем, не даст целостности покрытия.