Битумные эмульсии

Применение
битума в строительной индустрии и дорожном строительстве давно проверено и себя
оправдало. Используется он, как вяжущее, то есть соединяющее компоненты в одно
целое. Но, будучи твёрдым, он ничего не сможет связать или соединить.
Следовательно, его надо сделать жидким. Это достигается одним из трёх способов.
Первый способ ― нагревание до 200°С. Недостатки его ― затраты энергии,
временные рамки и негативное воздействие на окружающую среду. Второй способ ―
разведение растворителями. Недостатки его ― дорого, пожароопасно, неэкологично.
Этих недостатков лишён третий способ который мы и опишем ниже.

Приготовление битумных
эмульсий

Этот
способ не сулит ни человеку, ни природе нечего вредного: ни ожогов, ни пожаров,
ни вредных выбросов. Он даже экономит, так как не нужны энергоносители. Что ж такое эмульсия? А это вещество из
разряда «совместить несовместимое». Вы когда-нибудь видели, чтобы
жиры или смолы растворялись в воде, или наоборот? Нет, но распределить на
некоторое время перемешиванием мелкие капли смолы или масла в воде можно, и
наоборот.

Сделать
это можно в коллоидной мельнице. Смесь из горячего битума и воды пропускается
между вращающимся маховиком и статором. На вращающемся элементе мельницы
(будь-то маховик, конус или диск) есть зубья или пазы, которые создают
турбулентный поток, в котором образовавшиеся мелкодисперсные частицы битума не
конгломерируются. Причиной этому ― направленные и хаотичные волны, возникающие
в турбулентных потоках.

Состояние битумной
эмульсии

Механизмы,
производящие эмульсию, называются диспергаторами (в нашем случае это была
коллоидная мельница). Не обязательно, чтобы это была механическая установка.
Диспергатор может быть и ультразвуковым.

Но
воду и битум мало перемешать ― они всё равно расслоятся, сколько не взбалтывай.
Для того, чтобы они не были такими антагонистами, применяются эмульгаторы. Их
цель ― создать из несмешивающихся продуктов однородную эмульсию. Это удаётся
благодаря поверхностно-активным веществам (ПАВ), которые входят в их состав.
Если не влезать в физико-химические тонкости, объясняется это их способностью
понизить величину энергии, необходимую для смешивания. В качестве битумного
эмульгатора хорошо зарекомендовал себя хлорид кальция в мыльном растворе.

В
состав эмульсии также вводится латекс. Являясь вяжущим веществом, он
одновременно служит модификатором эмульсии, то есть он может изменять свойства
битума в ту или иную нужную сторону.

Классификации битумных
эмульсий

Точно
так же, как битум может быть диспергирован в водной среде, так и частицы воды
могут быть диспергированы в битуме. Так вот в первом случае получается эмульсия
прямого типа, во втором ― обратного типа, или инверторная. Намного чаще
применяются эмульсии прямого типа.

Можно
также классифицировать эмульсию по относительной доле битума в ней:

• — до 40% ― низкоконцентрированная;
• — 40-70% ― концентрированная;
• — 70% и выше ― высококонцентрированная.

Используются,
в основном, низкоконцентрированные и концентрированные эмульсии.

Есть
ещё классификация эмульсий по физико-химической природе эмульгаторов
(катионные, анионные, неионогенные и т.д.)

Принцип действия и
сферы использования битумной эмульсии

Эмульсии
стали применять намного позже мастик. То есть, по отношению к мастикам эмульсии
являются инновационным материалом. В чём же главное отличие при использовании?

Эмульсия
жиже самой жидкой и даже нагретой мастики. А раз большая текучесть, то и
проникновение во все неровности и трещины будет большим. По истечении времени
эмульсия распадается на битум и воду. Вода уходит (впитывается или испаряется)
и дорожное полотно благодаря битуму набирает прочность. То же самое происходит
при обустройстве и ремонте кровли.

Преимущество
эмульсии перед мастикой ещё и в том, что в ней нет растворителей. Это позволяет
работать с эмульсиями в закрытых помещениях. Глубокое же проникновение эмульсии
в подстилающий материал означает надёжное сцепление этого материала с битумом.

Применение битумной
эмульсии в дорожном строительстве

Интересен
метод поверхностной обработки. Эмульсия разбрызгивается гудронатором. Сразу же
укладывается заполнитель щебнераспределителем, и поверхность укатывается.
Поверхностную обработку выполняют в два-три слоя. В принципе, поверхностная
обработка может происходить с применением
асфальтового лака или битума. Но эмульсия выигрывает: нет необходимости
в пожароопасном и травмоопасном разогреве. Заполнитель же может быть влажным,
ведь эмульсия сама изготавливается на воде.

Помимо
этого, если эмульсия составлена правильно, она не течёт: ионы эмульгатора
поглощаются заполнителем. Дорожные катки ускоряют этот процесс, заставляя
заполнитель реагировать с эмульсией всей своей поверхностью. То есть, не нужно
ждать испарения разбавителей или медленного остывания битума. Уже через полчаса
можно открывать движение по этой дороге (в самом начале эксплуатации оно должно
быть медленным).

С
применением эмульсий уменьшается в дорожном покрытии расход битума почти на
30%. Для стоимости дорожного полотна это очень большая цифра, поэтому почти вся
Европа использует не чистый битум для дорог, а битумные эмульсии.

Еще о битумах:

— Битумы дорожные

— Изоляционные битумы. Марки, требования и сферы применения

— Кровельные битумы, марки и требования

— Упаковка, маркировка и транспортировка битумов

— Состав, производство и качество битумов

— Строительные битумы

— Очистка от гудрона, мазута, битума и дёгтя

— Битумные и дёгтевые гидроизоляторы

— Мастика марок МБК-Г-55 и МБК-Г-65

— Холодные и горячие мастики