Для чего нужна битумная эмульсия дорожная
Эмульсия битумная дорожная – самыми простыми словами
Битумные дорожные эмульсии представляют собой искусственный стройматериал, изготовленный методом смешивания раствора эмульгатора на водной основе с битумом нефтяного происхождения. Состав называют еще эмульгированным жидким битумом. Внешне смесь выглядит как однородную жидкость коричневого либо темно-коричневого цвета, по консистенции напоминающая молоко.
Состав материала
Любой эмульсионный раствор предполагает равномерность распределения частиц одной жидкостной составляющей в структуре второй, причем речь идет о жидкостях, не смешивающихся между собой в стандартных условиях. При существовании определенных факторов перемешивания такие вещества образуют эмульсию. Но как только процесс перемешивания прекращается, происходит потеря стабильности материала и его разделение. Благодаря притяжению, капельки одной из жидкостей объединяются, в итоге происходит формирование пленки.
Чтобы предотвратить такое явление в битумной дорожной эмульсии, используются специальные элементы – эмульгаторы. Они замедляют процесс разделения состава на битум и воду, придавая смеси стабильность.
Качественные параметры материала и его эксплуатационные критерии определяются компонентами эмульсии. 30-80% массы приходится на битум. В основном применяются вязкие дорожные вещества, но существуют битумы, модифицированные при помощи полимеров. Вещество может смешиваться с гудроном.
Битумная дорожная эмульсия состоит из:
Для эмульсии берут воду определенной жесткости без механических примесей. Эмульгаторами служат активные вещества анионо- или катионактивного типа. Стабилизатором служит хлорид кальция в форме 30-35%-ного раствора воды.
Кислота оказывает нейтрализующее воздействие на эмульгатор и помогает поверхностно-активным веществам перейти в солевую форму. При возрастании кислотности увеличивается стабильность материала, однако необходимо соблюдать правильное соотношение. При переизбытке кислот адгезия снижается. Для битумных эмульсий чаще всего используется соляная кислота.
Растворитель добавляются в сам битум либо в водную составляющую, он повышает клейкость пленки, формирующейся в процессе распада. Разжижители позволяют довести пенетрацию до нужного уровня, в этом качестве выступают газойли и фракции масла. Количество вводимых компонентов может варьироваться в довольно больших пределах, поскольку для конкретных условий использовании в дорожных и строительных работах требуются определенные свойства. Возможно, например, введение добавок латексов, реагентов для адгезии, СБС.
Производственный процесс
Эмульсии производятся на особом оборудовании, оснащенном мельницей коллоидного типа. Установки бывают непрерывного действия или циклического. В первом случае процесс выглядит следующим образом:
Установки циклического действия поочередно готовят водную фазу в резервуарах. Компоненты подаются насосами по аналогии с предыдущим вариантом.
Коллоидная мельница обеспечивает распад битума на мельчайшие капельки, а водный раствор препятствует их слипанию. Размер каждой такой капельки зависит от конструкции мельницы и вязкости битума. Полученная эмульсия хранится до 2-3 месяцев, для хранения используются вертикальные резервуары цилиндрической формы. Транспортируют составы в битумовозах, автогудронаторах, автомобильных или ж/д цистернах, бочках из металла.
В коллоидной мельнице должно поддерживаться постоянное движение. Особого внимания заслуживает концентрация битума в эмульсии. В случае превышения нормы материал получится слишком вязким. Добавки для стабилизации и эмульгаторы добавляют в водную составляющую до перемешивания. Все применяемые компоненты необходимо хранить отдельно.
Исходный битум нельзя доводить до кипения, поскольку это вызовет разрушение его структуры. Оптимальная степень вязкости достигается при температурном показателе до 90 о С. Температуру водяной фазы рассчитывают, исходя из показателя самого битума. В производстве некоторых типов эмульсий используются теплообменники.
В производстве дорожной битумной эмульсии важную роль играют такие критерии, как осадок, коалесценция и флокуляция. Осадок – это процесс обратного движения битума в растворе, процесс называется сегментацией. Клоалесценция заключается в объединении небольших битумных частиц и формировании крупных соединений при распаде эмульсии. Флокуляция тоже связана с объединение таких частиц, которое предотвращается обычным смешиванием.
Методы работы с битумной смесью
При температуре воздуха в 20-30 о С битум твердеет либо становится настолько вязким, что его использование невозможно. Для применения такого материала необходимо перевести его в жидкую консистенцию. Для этого существует три пути:
К преимуществам первого варианта можно отнести получение асфальтобетона высокой прочности, однако затраты в этом случае возрастают за счет нагрева материалов. К тому же время использования смеси ограничивается. Расходы во втором случае связаны с высокой стоимостью растворителей. Третий способ позволяет оптимизировать затраты.
Асфальтобетонные составы на основе разогретого битума необходимо хранить и транспортировать горячими. После эмульгирования дорожная битумная эмульсия сохраняет текучую консистенцию даже в стандартных температурах.
Битумная эмульсия обеспечивает простоту нанесения на всевозможные покрытия, включая вертикальные поверхности. Это свойство обусловлено невысокой вязкостью, за счет которой раствор попадает в поры и перемешивается с веществами минерального происхождения в виде. Эмульсия надежно связывает компоненты, а ее ключевыми функциями считаются связывание и защита.
Связывание материалов и их частичек служит важнейшим условием при создании составов для асфальтирования. Эмульсии защищают обрабатываемую поверхность от агрессивных влияний влажности и растворов солей.
Использование эмульсий
Битумную эмульсию весьма активно используют в строительных и дорожных работах. Смесь используется для:
При ямочном ремонте используются холодные органоминеральные и регенерированные формы. Обработка поверхности полотна и основания заключается в предварительной подгрунтовке до асфальтирования, гидроизолирующей обработке, обеспыливании, укреплении подвижных элементов вроде песка. Функцией битумной эмульсии служит также стабилизация грунтов в земляном полотне.
При помощи эмульсий проливают небольшие трещины дорожных покрытий, проводят гидроизоляционную обработку изношенного асфальтобетонного компонента с повышенной пористостью, ремонт магистралей методом пневмонабрызга.
Смесь подходит и для строительства цементобетонных магистралей. В таком случае состав помогает повысить физические и механические параметры цемента, его стойкость к образованию трещин, воздействию влаги и мороза.
Требования к эмульсии
Битумные эмульсии должны соответствовать определенным требованиями:
Эмульсии должны быть устойчивыми при хранении как минимум в течение 1-2 месяцев и эффективно противостоять возможным воздействиям при перевозке и перекачивании насосами.
Дорожная битумная эмульсия после перемешивания с минеральными компонентами или обработки поверхности формирует цельную пленку и становится вяжущим либо защитным компонентом. Процесс отделения битума от водного компонента с появлением пленки называется распадом. Эффект связан с испарением влаги либо взаимодействием с минералами на химическом уровне.
Классификация
Период, необходимый для отделения воды от битума и образования пленки – это скорость распада. Показатель завит от:
По скорости распада различают быстрораспадающиеся, среднераспадающиеся и медленнораспадающиеся битумные эмульсии.
Растворы классифицируются по формату эмульгатора. Анионные эмульсии имеют обозначение ЭБА, здесь эмульгаторами служат анионактивные поверхностные вещества. ЭБА-1 – это состав быстрого распада, ЭБА-2 – среднего, ЭБА-3 – медленного.
По аналогии разделяются и смеси катионного типа, содержащие катионактивное вещество. Они обозначаются ЭБК и имеют следующие особенности:
Если при производстве дорожной битумной эмульсии в нее вводятся полимерные битумные добавки, маркировка изменяется на ЭБПА для анионного состава и ЭБПК – для катионного. Цифра обозначает период распада, как и в предыдущих случаях.
Применение эмульсий анионного типа в строительстве магистралей затруднено из-за распада под воздействием испарения воды. Соответственно, возрастает влияние атмосферных условий. В этой связи катионные смеси используются в целях дорожного строительства значительно чаще. Здесь процесс распада обусловлен параметрами минеральной составляющей, его скорость легко спрогнозировать.
Плюсы и отличия
У дорожных битумных эмульсий имеется ряд выгодных отличий от битумов горячих или разжиженных форм. Плюсы этого варианта заключаются в:
Адгезионная способность эмульсии по отношению к различным типам поверхностей существенно выше, чем у обычного битума. Это касается и металла. Подобное свойство дает возможность создавать дорожные конструкции с повышенной прочностью и долговечностью, хорошими эксплуатационными характеристиками. Смесь с низкой вязкостью распределяется равномернее, ложится более тонкими слоями, поэтому его расход сокращается.
Дорожные битумные эмульсии обеспечивают полноценное сцепление с основаниями за счет противоположных зарядов. Материал хорошо распределяется по поверхности, наполняя любые трещины, неровности, поры. При необходимости можно изменять показатели с учетом производимых работ и условий.
В процессе асфальтирования магистралей горячими и теплыми смесями асфальтобетона затвердение и повышение прочности происходит по ходу остывания состава. Если использовался разжиженный битум, прочность растет не в ходе остывания, а за счет испаряющихся фракций углеводородов, которые содержатся в растворителе.
Растворы на базе эмульгированного бетона становятся прочнее в процессе разделения на водный компонент и битум. Здесь реакция распада запускается взаимодействием между эмульгатором и минеральным компонентом.
С учетом характеристик дорожной битумной эмульсии в промышленном строительстве наблюдается тенденция использования этого материала вместо горячего битума. Помимо немаловажного фактора повышения производительности труда, такой подход используется в случаях, где другие составы малоэффективны.
Битумная эмульсия: виды, характеристики, применение
Битумная эмульсия – это эмульгированный жидкий битум, получаемый путем смешивания битума и водного раствора эмульгатора. Смесь однородная, с консистенцией молока, обладает хорошими клеящими свойствами. Базовый цвет – коричневый, оттенки – от светлых до темных. Низкая вязкость эмульсий позволяет осуществлять обработку каменных материалов без прогрева. Кроме того, уровень выбросов вредных веществ в атмосферу значительно ниже, по сравнению с применением горячих битумов. Характеристики эмульгированных битумов регламентирует ГОСТ Р 52128-2003.
Состав эмульсионного материала
В строительстве используются битумные эмульсии, в состав которых входят:
Размер частиц, входящих в состав смеси, обычно не более 1,5 мкм.
Характеристики битумной эмульсии
Для правильного расчета требуемого количества материала необходимо знать его плотность и примерный расход в разных эксплуатационных условиях. Удельный вес (плотность) битумной эмульсии составляет в среднем 1,05 г/см 3 (1050 кг/м 3 ), это означает, что в 1 л содержится 1,05 кг материала.
Примерный расход битумной эмульсии на 1 м 2 покрытия из асфальта:
Свойства битумной эмульсии, обеспечивающие ее преимущество, по сравнению с обычным битумом:
Виды битумных эмульсий
По типу основы эти материалы разделяются на следующие группы:
Классификация битумных эмульсий по индексу заряда:
Материалы по составу эмульгатора – анионные, катионные, неионные. Анионные составы содержат отрицательно заряженные частицы. Такие смеси использовать сложно, поскольку наполнители также имеют отрицательно заряженные ионы. Наиболее эффективными являются катионные битумные гидроизоляционные материалы, хорошо совместимые с большинством наполнителей.
Применение битумных эмульсий в дорожных и гидроизоляционных работах
Эти материалы применяются для следующего:
Битумная эмульсия востребована при сооружении не только асфальтобетонных, но и цементобетонных дорог. Добавка эмульгированного битума в цементобетон повышает его влагостойкость, морозостойкость и устойчивость к появлению трещин.
Битумная эмульсия: характеристика, состав, свойства
Эмульгированный битум — это грубодисперсная система из несмешиваемых при нормальных условиях жидкостей. Она может быть прямой (капли неполярной жидкости размером от 1 до 20 мк в полярной среде) и обратной (инвертной). В общедорожной практике обычно применяются прямые эмульсии. В них входят:
Эмульгируют битумы разного диапазона вязкости, с добавками из гудрона, каучуковых латексов и полимеров. В результате получаются продукты с требуемыми эксплуатационными характеристиками: морозостойкие, износостойкие, эластично-пластичные.
Сферы применения битумной эмульсии:
Свойства эмульгированных битумов определяют области их использования. Благодаря низкой вязкости, после распада они легко проникают в мельчайшие неровности и шероховатости. Высокая клейкость обеспечивает прочность связывания со щебнем, гравием, известняком и песком. Образующаяся на поверхности стойкая пленка защищает основу от коррозии и агрессивных сред.
| Большой выбор асфальтосмесительных установок |  |
|---|
Используются очень широко для гидроизоляции промышленных и гражданских зданий и сооружений. Зарекомендовали себя битумные эмульсии в дорожном строительстве:
Эмульгированная смесь применяется, в том числе, в устройстве цементобетонных трасс. Ее введение существенно повысило устойчивость цементобетона к атмосферным осадкам и перепадам температур.
Технология производства эмульсии из битума, оборудование:
Выделяют следующие основные стадии:
Хранится готовый продукт в цилиндрических вертикальных емкостях не более 1- 2 месяцев, при положительных температурах. Транспортировка осуществляется битумовозами, железнодорожными или автоцистернами.
Виды продукта, краткая характеристика
Вместо нефтебитумов возможно использование полимерно-битумного вяжущего (ПБВ). Такие составы с улучшенными эксплуатационными свойствами маркируются ЭБПА (ЭБПК) соответственно.
Преимущества, особенности применения эмульсии в строительстве дорог
В сравнении с обычными битумами, применение битумных эмульсий позволяет добиться:
На участках с дефектами не требуется проведения подготовительных мероприятий. Эмульгированный материал допускается разливать даже на влажную поверхность. Небольшие габариты техники существенно упрощают и ускоряют ремонт участков с дефектами. Себестоимость таких покрытий в 2 раза ниже традиционных покрытий из асфальтобетона.
Огород-365
Битумная эмульсия: дорожный праймер для асфальтовой крошки
Битумная эмульсия – очередной шаг в развитии производства битумно-строительных покрытий. После простого битума и рубероида битумно-эмульсионный состав позволяет уменьшить расход гудрона, получаемого из нефти, на один и тот же вид и объём работ.
Что это такое?
Перед приобретением битумной эмульсии любая фирма-распространитель предложит ознакомиться с особенностями и правилами применения данного стройматериала. Битумно-эмульсионный состав – это смесь из битума, воды и реагента, стимулирующего образование капельной структуры при встряхивании перед использованием. Этот реагент ответственен за устойчивость капельно-жидкостной структуры, без которой не обходится ни одна эмульсия как таковая.
Битум – одновременно и основная среда, и её фазовое состояние. Проще говоря, жидкость принимает вид «масла в воде» или «воды в масле». Чем больше (или меньше) присутствует эмульгатора, тем очевиднее проявление разных состояний жидкости.
Битумоэмульсия неизменна в объёме – при изменении температуры хранения, например, при 0 и при +25 градусах. Нанося эмульсионную смесь на подготовленную к работе поверхность, рабочие сталкиваются с чувствительностью этого стройматериала к состоянию рабочей зоны. После покрытия эмульсия расслаивается на воду и битум. Вода постепенно испаряется, а битум остаётся и затвердевает. Это даёт возможность равномерно покрыть, например, фундамент по периметру, где планируется возведение стен, чтобы отгородить пено-/газоблоки каждой стены от влаги плит или ленточной структуры железобетона, не применяя рубероид и не разогревая обычный битум.
Второе название БЭ – эмульсионный праймер.
Технические характеристики
Битумный эмульсионный состав используется в дорожно-строительных отраслях. Он относится к эмульсиям прямого смешения (так называемое масло в воде). В этой эмульсии битум в количестве от 30 до 70% равномерно взвешен во всей толще воды, частицы битума – микроскопические по размеру. Эмульсии обратного типа – так называемая вода в масле – содержат взвешенные в битуме частицы воды. Процентное содержание битума составляет 70-80%. Полный состав эмульсии предусматривает наличие воды, эмульгатора, стабилизирующей присадки и кислоты.
Для изготовления битумной эмульсии используют битум марок БНД 90/130, БНД 130/200 и похожие составы. Как следует из формулировки, битум является дорожным. Вместо простого дорожного битума может применяться полимерно-битумная присадка связующего действия. Сцепление данной присадки лучше, чем у простой смолы. Вода высококачественно очищается – битумоэмульсия не должна содержать никаких посторонних примесей. Задачей же эмульгатора является препятствование распаду эмульсионной структуры, без чего фракция не даст стопроцентной отдачи.
В виде присадок используют катионные и анионные поверхностно-активные вещества. Соответственно, эмульсия окажется анионной или катионной битумной. Вместо поверхностно-активных веществ также используются минеральные добавки, например, глина, оксиды металлов, соли в виде карбонатов и сульфатов, а также сажа или цемент. В качестве стабилизирующей присадки применяют водный раствор хлорида кальция или иные хорошо растворимые соли, в полной мере проявляющие себя только в эмульсиях катионного состава. В качестве кислоты применяется соляная, уксусная или ортофосфорная – кислая среда продлевает стабильное состояние эмульсии без повторного перемешивания состава.
Чтобы данный стройматериал стал более жидким, в него целесообразно добавить органический растворитель и жидкий пластик.
Технология производства
Современная технология производства битумной эмульсии предусматривает наличие модифицирующих добавок, улучшающих её свойства, ведь «эмульсионка» состоит не только из битумной фракции и воды. К типовым добавкам относятся латекс, полиэтилен, эпоксидный наполнитель, искусственный каучук/смола и т. д. Изменение состава битумной эмульсии на производстве проводится двумя способами:
Технологический процесс выпуска битума с эмульгаторами заключается в следующем. Эмульсионная установка обладает прерывистым или непрерывным принципом работы. При прерывистой работе весь процесс контролируется с пульта, которым управляет мастер. Непрерывный принцип предусматривает полу/полностью автоматический процесс без существенного вмешательства со стороны рабочего персонала. Основным исполнительным механизмом здесь служит коллоидная дробилка. Она осуществляет добавление битумных частиц в заранее очищенную воду. Затем битум перемешивается с водой до тех пор, пока состав не станет однородным.
В процессе перемешивания битум разогревается до 160 градусов. Водяная фаза разогревается до 70. Именно при такой разнице температур эмульсия принимает свою первоначальную консистенцию. Состав этот не хранится более 2 месяцев. Температура воздуха на складе – не менее 5 градусов тепла. Перевозят состав посредством металлических цистерн, бочек, автоматических перемешивающих установок, вмонтированных в цистерну.
Классификация
Составы эти классифицируются на основе скорости распада смеси. Храниться вечно (годами и десятилетиями) эмульсионный состав не может – он подвергается расслоению, слёживанию, подобно залежавшейся масляной краске. Эмульгаторы, включённые в битумно-водяную фракцию в качестве основных присадок, обладают разным качеством, свойствами, характеристиками, объёмом. Влажность в помещении и температура воздуха – не последние факторы, подстёгивающие процесс распада. Распад эмульсии оценивается распадным индексом.
По нему этот состав характеризуется следующим образом:
Это наиболее высокостабильная эмульсия.
По составу эмульгирующей присадки битумные эмульсии подразделяются на катионные, анионные и неионогенные. В пастообразных «эмульсионках» применяют минералы, в полимерсодержащих – латекс и иные высокомолекулярные углеводороды. В полимерных могут использовать, например, латекс. Различие по заряду частиц ПАВ: «эмульсионка» может быть положительной (катионной) и отрицательной (анионной).
Отталкивание (согласно законам электростатики) одинаковых по знаку заряженных частиц ускоряет осаждение битума и отделение воды. Катионные эмульсионные составы хорошо сочетаются с большинством добавок и присадок. Попадая на минеральную поверхность (камень, кирпич, бетон и т. д.), состав отделяет воду – битум прилипает к окрашиваемой поверхности. Данное явление именуется распадом эмульсии. У катионных эмульсий выделение битума осуществляется из-за реагирования с материалом покрываемой поверхности, у анионных – за счёт немедленного испарения воды.
По скорости распада состава и ионного действия данный стройматериал маркируют следующим образом.
Анионный состав с быстрым распадом. Применяют для ухода за недавно уложенным цементобетоном и цементогрунтом. Второе применение – подгрунтовка, а также закрепление поверхностей откосов грунта, некоторые виды поверхностной обработки.
Данный состав, будучи среднеразлагающимся, нашёл применение для подготовки чёрного (забитумированного) щебня, обработки высокопористых смесей, изготовленных на основе карбонатов. Дорожная основа под полотно пропитывается с помощью этого состава.
Состав ЭБА-3, разлагающийся на воду и битум в замедленном темпе, применяется для подготовки особо плотных эмульсионно-минеральных стройматериалов. В состав подмешивают до 2% извёстки или до 3% цемента. Хорошо подходит для закрепления подвижного песка, избавления поверхностей от цементной пыли, а также закрепления верхнего слоя грунта на землеполотне обрабатываемой территории.
Популярные марки
Ведущей маркой БЭ на сегодня является «ТехноНиколь». Она применяется в качестве дорожного и строительного компонента. Кроме составов с номенклатурными маркировками, перечисленными выше, российские фирмы поставляют БЭ под собственными брендами.
Так, БЭ №1 от всё того же бренда является высокоэкологичным составом.
Представителем экологически чистых битумоматериалов на водно-латексной основе является битумная эмульсия «ТехноНиколь №31», характеристики которой будут рассмотрены далее. Гидроизоляционные покрытия, для создания которых применялась БЭ от данной фирмы, отличаются тепло- и износостойкостью (не теряют изначальных свойств за долгие годы).
Расход БЭ этой марки на 1 м2 составляет для кровли не более 5,7 кг, для покрытия внутренних гидроизолирующих слоёв – не более 3,5 кг. Она служит своеобразным «бетоноконтактом» и соответствует давлению по ГОСТ не меньше 4,5 атм. Битума в данном составе не менее 60%, а литровая ёмкость на 5% тяжелее такой же банки воды. Состав используется в диапазоне температур 5… 30 градусов тепла во время покрытия. Фирме «ТехноНиколь» удалось добиться гарантийного срока хранения на складе не менее полугода.
Среди других фирм – «БитумТЭК», «Амдор», B2M и несколько аналогичных, производящих битумные стройматериалы широкого спектра. Удельный вес литра (плотность 1 дм3) – 1,05 кг.
Чем отличается от битума?
Битум – просто вяжуще-пропитывающий материал. Наносится преимущественно горячим, в расплавленном виде. Недостаток – при неспешном нанесении больше одной минуты может отслоиться, даже когда поверхность матовая и зернистая. Битумная эмульсия лишена такой способности: она приведена в удобоиспользуемое состояние при помощи воды и минерально-органических присадок, и в процессе покрытия подготовленной к работе поверхности особая спешка не требуется.
Чистый битум для применения по назначению необходимо подогреть до 100 или более градусов. Он применяется в расплавленном состоянии для проливки дороги под новое асфальтовое покрытие, гидроизоляции стен от фундамента (в составе рубероида). Растворение битума в бензине, керосине, лигроине переводит его в жидкое состояние. Эмульгирование в воде при помощи эмульгаторов также способно превратить его в жидкий материал, годящийся для покрытия кровли изнутри и других конструкций, нуждающихся в защите от влаги. При 30 градусах растворённый таким образом битум сохранит жидкое состояние.
Энергозатраты на подготовку и расходование эмульгированного битумного состава до 50% меньше – ему не требуется подогрев и расплавление.
Он, в отличие от простого битумного состава, наносится на предназначенные для этого поверхности даже во влажную, сырую погоду. Испарения «эмульсионки» как минимум в несколько раз меньше, чем от расплава чистого битумного состава. Набор прочности холодного асфальта – смеси песка, камешков и битумной эмульсии (либо органораствора на его основе) – осуществляется не при остывании только что уложенного покрытия, а за счёт улетучивания лёгких нефтефракций. То, что осталось, надёжно спрессовывается под обувью прохожих и колёсами машин.
Область применения
БЭ применяется в таких областях.
Все эти области использования охватывают строительство и ремонт дорог и зданий.
Порядок использования
Наносить БЭ рекомендуют по следующей схеме.
Вся работа по гидроизоляции, выполненная своими руками, отнимет не более полусуток. Отделку можно завершить сразу по прошествии этого времени.