Переваги застосування бітуму в емульсійному вигляді

1. Використання органічних в’яжучих матеріалів в емульсійному вигляді дозволяє зменшити витрату бітуму на 20…30 мас.% завдяки утворенню більш тонкої плівки бітуму навколо зерен мінеральних матеріалів.

2. Відсутність потреби у попередньому розігрівання емульсії та кам’яного матеріалу дозволяє економити паливно-енергетичні ресурси.

3. Продовження будівельного сезону за рахунок виконання робіт за температури до 5⁰С.

4. Можливість обробки вологого кам’яного матеріалу і проведення робіт при вологій основі.

5. Зберігання емульсій просте і не потребує сховищ із складною системою обігрівання.

Недоліки застосування

1. Необхідність припинення руху по збудованому покриттю на період від 12…24 год. до декількох діб.

2. Можливість вимивання емульсії під час випадання великих і тривалих дощів відразу або через деякий час після її розливу.

3. Завершальне формування покриттів під впливом руху відбувається повільніше, ніж при застосуванні гарячого методу; в період формування покриття потребує особливо ретельного догляду.

4. Вміст в Е до 50% води викликає зайві витрати на транспортування.

Сфера застосування бітумних емульсій

1. Шари дорожніх одягів із литих емульсійно-мінеральних сумішей (ЛЕМС) і холодних литих асфальтобетонних сумішей.

2. Шари поверхневої обробки.

3. Влаштування шарів за технологією “SLURRY SEAL”.

4. Технології регенерації асфальтобетону.

5. Ремонтні роботи.

6. Догляд за свіжоукладеним цементобетоном і цементогрунтом.

7. Підгрунтовка шарів.

8. Укріплення грунтів.

9. Гідроізоляція підземних і мостових споруд.

10. Покрівельні роботи і мастики.

11. Стабілізація відкосів насипів і виїмок.

Властивості емульсій

Стійкість. Кожна емульсія повинна бути стійкою відразу після її виготовлення протягом певного періоду (до трьох місяців), тобто в ній не повинно бути розшаровування, опадів, вона повинна бути однорідною.

Стабільність. Визначається тими фізико-хімічними процесами, які відбуваються при обробленні кам'яних матеріалів емульсією і приводять до їх розпаду. При дотику до кам'яних матеріалів емульсія повинна розпадатися. Якщо при зберіганні емульсій та їх транспортуванні прагнуть до їх стійкості, то при дотику до кам'яних матеріалів, навпаки, – до розпаду, тобто до її нестійкості, яка характеризується швидкістю розпаду.

В'язкість. В'язкість емульсії має велике значення, тому що вона значною мірою обумовлює можливість оброблення кам'яних матеріалів і якість оброблених мінеральних сумішей. В'язкість 50% бітумної емульсії близька до в'язкості води, але із збільшенням концентрації бітуму вона значно підвищується. В'язкість дьогтевих і дьогтебітумних емульсій значно вища від бітумних. Визначається в'язкість за допомогою віскозиметра.

Технологія виробництва емульсій

Технологічний процес виготовлення емульсій складається з трьох основних операцій:

• підготовка в’яжучих матеріалів;

• підготовка водного розчину емульгатора;

• диспергування бітуму у воді і стабілізація системи.

1. Бітум зневоднюється у котлах і нагрівається до температури 80…120⁰С залежно від його в’язкості. У змішувач його можна подавати за температури 100⁰С, оскільки при взаємодії з водним розчином емульгатора в процесі перемішування бітум знову обводняється і температура його падає до 95⁰С. Сумарна температура бітуму та емульгатора не повинна перевищувати 200⁰С для запобігання утворення піни і викиду суміші.

2. Катіонактивні емульгатори безпосередньо розчиняються у воді за t=70…90⁰С. Для кращого перемішування застосовуються лопатеві мішалки.

3. Застосовується механічний і гідродинамічний способи перемішування складових. При механічному способі використовують диспергатори (гомогенізатори), лопатеві мішалки (концентровані Е). В машину подають спочатку розчин емульгатора, а потім бітум при робочій температурі. Процес перемішування триває протягом 5…10хв. Найбільшого поширення для приготування емульсій набули колоїдні млини.

Виробництво емульсії може бути організоване одним із двох способів - циклічним або неперервним. Виробничий процес передбачає пропуск розчину емульгатора і бітуму через колоїдний млин, де і відбувається емульгування. Розчин емульгатора і бітум подається в млин за допомогою насосів. Розчин емульгатора вміщує воду, емульгатор, кислоту і при необхідності стабілізатор, які ретельно перемішуються в певних пропорціях для отримання розчину з необхідним значенням рН. Бітум може бути в чистому вигляді або в суміші з розчинником, н-д, дизельним пальним. На виході з млина готова гаряча емульсія відбирається і переноситься в проміжну складську місткість, де охолоджується перед транспортуванням в місткість для остаточного зберігання або в барабани.

Температура емульсії не повинна перевищувати 100^оС в процесі виробництва, а повинна знаходитися в межах 85...95^оС. Для запобігання локального перегріву різниця температур бітуму і розчину емульгатора повинна бути якнайменшою. Проте, температура бітуму повинна бути достатньою для його перекачування. Встановлено, що для емульсії 60% концентрації сума температур обидвох фаз дорівнює 195^оС, а температура емульсії на виході з млина - близько 90^оС. Оптимальні температури бітуму і розчину емульгатора в процесі виробництва емульсії 60% концентрації наведені в таблиці 2.3.

Найважливішими складовими колоїдного млина є статор і ротор, які розташовані з тонким зазором, здебільшого, в межах 0,2...0,6 мм.

Ротор обертається з великою швидкістю від декількох тисяч обертів на хвилину на великих млинах до понад 10 тис. об/хв на малих лабораторних млинах. Необхідні оберти пов’язані з діаметром ротора і параметром, що визначає можливі оберти є кругова швидкість ротора. Обидва фактори, зазор між ротором і статором, а також кругова швидкість ротора, впливають на розмір розподілених бітумних крапель. Розмір крапель збільшується із збільшенням зазору та зменшенням кругової швидкості ротора.

Таблиця 2.3.

	Градуси пенетрації
	180/220	80/100	40/50
Бітум	140 оС	150 оС	160 оС
Розчин емульгатора	55 оС	45 оС	35 оС

Більшість млинів мають простий змішувальний пристрій на воді, де бітум диспергується в крапельну форму. Це передбачено для відведення чистого бітуму від вхідного зазору. З метою отримання кращого подрібнення деякі ротори мають канавки на своїй поверхні. Продуктивність колоїдного млина складає від декількох десятків кг/год на лабораторних млинах до 20 тон на добу і більше на промислових вузлах.