Чтобы укладка асфальта обеспечила результат, соответствующий современным требованиям, а покрытие имело длительный срок службы, необходимо, чтобы конструктивные слои дорожной одежды были надежно скреплены между собой. Эту функцию выполняет битумная эмульсия, которая используется как при строительстве дорог и пешеходных зон, так и при проведении ремонтных работ.
«Битумная эмульсия – раствор, получаемый путем смешивания нефтяного битума, воды и специальной присадки-эмульгатора, которая способствует образованию требуемой капельно-жидкостной структуры, вследствие чего формируется дисперсная система. Основное свойство водно-битумных эмульсионных растворов – обеспечение достаточной адгезии (сцепления материалов), а также гидроизоляция»
Эмульсионная структура позволяет микрочастицам битума равномерно распределиться по всему объему раствора, при этом не растворяясь. Помимо воды, битума и эмульгатора в составе раствора также присутствуют специальные присадки, повышающие физико-механические характеристики эмульсии.
Битумная эмульсия обладает свойствами, которые позволяют повысить эффективность обработки покрытия, в сравнении с обработкой обычным битумом и тем более гудроном. Водно-битумная составляющая в формате эмульсии обеспечивает попадание раствора даже в мелкие углубления покрытия, за счет чего возрастает плотность проливки.
Также это позволяет производить ремонт трещин в асфальте, которые имеют маленькую ширину.
После обработки вода начинает испаряться, тогда как битум, неподтвержденный испарению, остается на месте и набирает прочность, равномерно покрыв область проливки. Также битумная эмульсия позволяет сократить расход ресурсов без потери качества. Подобный раствор, помимо захвата большей площади при обработке, имеет еще несколько свойств, которые обеспечивают преимущество перед обычным битумом.
Какими свойствами и преимуществами обладает битумная эмульсия:
Адгезионные характеристики, несмотря на пониженную концентрацию вяжущего вещества (в среднем в растворе 30-70% битума) демонстрируют более высокие показатели.
Битум – в зависимости от его качества будут изменяться и характеристики раствора. Битумная эмульсия может иметь повышенные эксплуатационные характеристики, если за основу будет взят не стандартный битум, а полимерное битумное вяжущее.
В большинстве случае раствор производится с использованием качественного нефтяного дорожного битума одной из 5 марок с маркировкой от 40/60 до 130/200. Цифровая маркировка отражает допустимый диапазон проникания иглы в битум, из чего можно сделать вывод и густоте и консистенции материала.
Вода – требует предварительной очистки.
Эмульгатор – функции эмульгатора в большинстве случае обеспечивают ПАВ, растворяясь либо в одной, либо в обеих фазах. Под фазой в данном случае понимается вода и битум. В некоторых случаях ПАВ могут быть заменены минеральными порошками, полученными в ходе отсева дробления глины, цемента и других материалов.
Стабилизирующий компонент – присутствует в положительно заряженных водно-битумных эмульсиях, которые обладают наибольшей эффективностью, в сравнении с анионными. Представляет собой водный раствор определенных водорастворимых солей.
Специальные присадки-модификаторы – модификаторы, направленные на повышение определенных физико-механических характеристик раствора. Это могут быть:
Битум в различных формах производится в качестве вяжущего для дорожного строительства. При температуре окружающей среды битум представляет собой чрезвычайно высоковязкую жидкость, которая является неудобообрабатываемой. Он может быть преобразован в удобообрабатываемое состояние тремя способами:
Первая альтернатива обычно применяется для производства горячих смесей на средне- и крупномасштабных работах, где имеется оборудование для нагревания, хранения, транспортировки и применения битума. Однако эта альтернатива менее пригодна для маломасштабных работ или в случаях, когда не имеется оборудования. Вторая альтернатива, разжиженный битум, обычно является более дорогостоящей, чем горячая смесь, поскольку растворители, которые не играют какой-либо роли в функции вяжущего, часто весьма дорогостоящи. Более того, растворители загрязняют окружающую среду и являются пожароопасными. Для третьей альтернативы, битумной эмульсии, не требуется нагревания при применении и преимущество эмульсии по сравнению с битумом состоит в том, что ее можно применять с холодным и даже влажным каменным материалом. Большинство эмульсий имеют удовлетворительные адгезионные свойства, так как они, главным образом, являются катионными эмульсиями.
Эмульсия может быть определена как дисперсия мелких капель одной жидкости в другой жидкости. Битумные эмульсии относятся к типу эмульсий масло-в-воде, в которых битум диспергируется в воде. Размер капель обычно находится в диапазоне от 0,001 до 0,02 мм. Содержание битума зависит от предполагаемого применения эмульсии, но оно редко бывает ниже 40% или выше 70%.
Существует верхний предел содержания битума в эмульсии, которое, главным образом зависит от относительного объема двух фаз. При достижении этого объема имеется недостаточно пространства для дополнительного количества капель без деформирования их.
Капли будут упаковываться так плотно, что они будут частично прилипать друг к другу, и, в конечном счете, вода, защемленная между каплями, превратится в водяные капли. В результате получают эмульсию типа «вода в масле» или обращенную эмульсию. Такая эмульсия имеет природу битума с высокой вязкостью.
Предельное содержание битума находится в диапазоне 70-80% и зависит, в основном, от распределения частиц по размерам.
Для получения устойчивой битумной эмульсии необходимо добавлять эмульгатор. Капли битума держатся отдельно друг от друга вследствие влияния ионизированных молекул эмульгатора, которые ориентируются относительно поверхности капель, создавая электростатическое силовое поле. Устойчивость эмульсии зависит в значительной степени от напряженности этого силового поля. Если применяется эмульгатор катионного типа, то капли будут заряжены положительно (катионная эмульсия), тогда как в случае анионного эмульгатора заряд будет отрицательным (анионная эмульсия).
В большинстве стран имеются технические условия на анионные и катионные эмульсии. Эти две категории эмульсий подразделяются на три класса в зависимости от устойчивости эмульсии при контакте с каменным материалом или поверхностью покрытия, а именно быстро, средне и медленно распадающиеся эмульсии. Быстро распадающаяся эмульсия обладает низкой способностью смешиваться с каменным материалом или не обладает ею; предполагается, что среднераспадающаяся эмульсия смешивается с крупным каменным материалом, но не смешивается с мелким каменным материалом, а медленно распадающаяся эмульсия проектируется для перемешивания с мелким каменным материалом.
Анионные эмульсии были впервые разработаны в начале 1900— годов. Они нашли свое применение, однако их применение возрастало относительно медленно. В середине 1940- были введены катионные эмульсии, что означало значительное техническое улучшение.
Иcпoльзуютcя oчeнь шиpoкo для гидpoизoляции пpoмышлeнныx и гpaждaнcкиx здaний и coopужeний.
Зapeкoмeндoвaли ceбя битумныe эмульcии в дopoжнoм cтpoитeльcтвe:
Эмульгиpoвaннaя cмecь пpимeняeтcя, в тoм чиcлe, в уcтpoйcтвe цeмeнтoбeтoнныx тpacc. Ee ввeдeниe cущecтвeннo пoвыcилo уcтoйчивocть цeмeнтoбeтoнa к aтмocфepным ocaдкaм и пepeпaдaм тeмпepaтуp.