для чего нужна битумная эмульсия
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.
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.
Использование битумных эмульсий при выполнении дорожных работ
К современным материалам, используемым при выполнении дорожных работ, предъявляются высокие требования, согласно которым они должны производиться с меньшими затратами и, вместе с тем, обладать всем необходимым перечнем технических и эксплуатационных свойств, обеспечивающих дорожному полотну должный уровень качества и износоустойчивости. Самым распространенным вяжущим составом, применяемым в дорожно-строительных работах, является нефтяной битум, который проходит производственную обработку для обеспечения необходимых характеристик.
Назначение битумных эмульсий в дорожном строительстве
Основным назначением битумных вяжущих является надежное связывание всех компонентов минеральных смесей воедино для обеспечения целостности, высокой прочности и надежности дорожных одежд.
Кроме того, эмульсии могут выполнять защитные функции в тех случаях, когда они наносятся поверх уже готового дорожного полотна в рамках поверхностной обработки. Нанесенная тонким слоем эмульсия хорошо защищает асфальт, обеспечивает герметизацию небольших трещин и гидроизоляцию дорожных одежд.
Недостатки нефтяных битумов в качестве вяжущего материала для дорожных работ
Невзирая на большое количество достоинств, битумные эмульсии имеют также и некоторые недостатки.
Один из самых заметных — на начальных стадиях распада материал неспособен к противостоянию внешним воздействиям, таким как эксплуатационные нагрузки или неблагоприятные климатические факторы.
Необходимая устойчивость покрытий к внешним факторам достигается спустя определенный промежуток времени, продолжительность которого зависит от скорости распада и формирования эмульсии.
Кроме того, к недостаткам нефтяных битумов относится их высокая вязкость, которая усложняет процесс нанесения материала, снижает качество дорожного покрытия и приводит к нерационально большому расходу вяжущего. Чтобы решить такую проблему, битум подвергается дополнительной обработке.
Применяются такие приемы:
Получение составов с наименьшей вязкостью достигается за счет эмульгирования, при котором нефтяной битум смешивается с раствором эмульгатора на водной основе. Использование такой технологи позволяет создавать так называемый жидкий битум или битумную эмульсию.
Битумная эмульсия
Строительный рынок России находится в стадии посткризисного оживления. Все более развивается отрасль экологического строительства, и причиной этому является не только желание потребителей жить и работать в помещениях со здоровой экологической обстановкой, но и стремление производителей работ к применению более высокотехнологичных продуктов, гарантирующих максимальный эксплуатационный результат. Рынок битумных мастик в России достаточно зрелый и самодостаточный, но наблюдаются изменения и на нем.
Европа уже давно знает о битумных гидроизоляционных материалах на водной основе, а в части европейских стран вообще запрещено использование битумных мастик на органических растворителях. Связано это в первую очередь с изменением европейского законодательства, резко ограничившего права производителей на выбросы растворителей в атмосферу. Например, в Германии опыт применения битумных эмульсий насчитывает уже более 65 лет, эти материалы прописаны во всех строительных нормах DIN. В России же рынок данных материалов достаточно молод, так как об экологии в нашей стране стали задумываться не так давно. Корпорация ТехноНИКОЛЬ одна из первых приступила к выпуску битумных мастик на водной основе всего пару лет назад. Мотивом к развитию данного направления производства послужило стремительное развитие рынка недорогих гидроизоляционных материалов, возрастающее требования к их качеству и расширению круга решаемых задач, растущих вместе с рынком экологичного строительства. Результатом многолетнего опыта применения мастик на основе битумов на объектах разного уровня и требованиям изменяющегося рынка стали материалы Мастика эмульсионная ТехноНИКОЛЬ № 31, Битумно-эмульсионный праймер для подготовки основания ТехноНИКОЛЬ №04.
Битумные эмульсии на водной основе представляют собой готовые к применению материалы, состоящие из водной эмульсии нефтяного битума, модифицированного искусственным каучуком, технологических добавок и наполнителей. Процесс производства таких материалов является инновационным и более сложным, чем производство битумных мастик на растворителях или битумных мастик горячего применения.
Основное отличие мастик на водной основе – это возможность проведения работ в закрытых и плохо проветриваемых помещениях. Именно за счет отсутствия в новых материалах органических растворителей, при хранении и работе с материалами совершенно отсутствует риск пожаров и отравлений. Если же сравнивать с битумными мастиками горячего применения, то преимуществами так же является удобство в процессе работы, отсутствие необходимости наличия дополнительного оборудования на строительной площадке, а значит отсутствие рисков возгорания и меньший расход энергии при переработке. Значительно сокращается время набора свойств готового гидроизоляционного покрытия за счет естественного испарения воды из структуры мастики, соответственно значительно сокращается время проведения работ по гидроизоляции.
Аргументы в пользу выбора современных материалов на водной основе.
Нормативные. Применение Битумных мастик на водной основе в технологиях гидроизоляции позволяет снижать выбросы органических компонентов, соответствуя ограничениям, установленным самыми жесткими экологическими нормами.
Экологические. Использование мастик на водной основе позволяет улучшить условия проведения работ. Применение таких материалов является технологией, сокращающей негативное воздействие на окружающую среду, и безопасной для здоровья человека и природы.
Коммерческие. Благодаря развитию и расширению производства битумных эмульсий, цены на материалы на водной основе ниже аналогов на органических растворителях, а качество аналогично. Битумные эмульсии на водной основе, благодаря меньшей вязкости, по сравнению с материалами на растворителе, лучше проникают в поры бетона, что позволяет более качественно подготовить поверхность и увеличить адгезию гидроизоляционного слоя с основанием.
Противопожарные. Битумные мастики на водной основе не являются воспламеняемыми и, в отличие от битумных мастик на основе органических растворителей и битумных мастик горячего применения, снижают возможность возникновения пожара.
Технические. Использование самого современного оборудования на заводах ТехноНИКОЛЬ, позволяет битумным эмульсиям на водной основе ни в чем не уступать, а иногда и превосходить качество покрытия аналоговыми мастиками горячего применения и на основе органических растворителей. Как и другие материалы ТехноНИКОЛЬ, битумные эмульсии про-изводятся в виде систем, совместимых друг с другом материалов.
Порядок проведения работ прост и не требует высокого уровня профессионализма от производителя работ. Битумная эмульсия полностью готова к применению.
Битумный праймер и мастика на основе водной эмульсии ТехноНИКОЛЬ являются надежной и экологичной системой по гидроизоляции внутренних помещений и проведения стандартных гидроизоляционных работ по устройству и ремонту битумной кровли и конструкций, заглубляемых в землю и контактирующих с влажной средой.
Битумные эмульсии ЭБК-1, ЭБК-2 и ЭБК-3: сходства и различия
Битум активно используют в дорожном строительстве. Его применяют как в свободном состоянии, так и в составе смесей: мастик, грунтовок и эмульсий. В этой статье мы расскажем об особенностях эмульсий марок ЭБК-1, ЭБК-2 и ЭБК-3.
Что такое битумная эмульсия и из чего она состоит
Эмульсия – это смесь двух взаимно нерастворимых жидкостей. Одна из них находится во взвешенном состоянии (диспергирована) в виде мельчайших капель в другой (в дисперсионной среде). В случае с битумной эмульсией частицы жидкого битума размером 1-20 мкм находятся в водной среде. В процентном соотношении в готовой смеси примерно 50-80 % битума и 20-50 % воды.
Помимо этого в эмульсию добавляют ряд других веществ:
В результате получают смесь с требуемыми показателями износостойкости, пластичности, морозостойкости и эксплуатационных характеристик.
Любая эмульсия существует до тех пор, пока остается стабильной система из двух взаимно нерастворимых жидкостей
Особенности изготовления битумной эмульсии
Для изготовления битумной эмульсии в качестве исходного сырья используют дорожные битумы марок БН или БНД. Выбор конкретной марки зависит от климатических особенностей региона, где будет использоваться эмульсия:
Для изготовления эмульсий используют автоматические или полуавтоматические линии. Измельчение битума выполняют в коллоидных мельницах. Измельчают материал в нагретом до +100…150 °С состоянии. Воду для эмульсии тоже нагревают до +30…70 °С. Готовую смесь хранят до двух месяцев в вертикальных емкостях с подогревом.
Как работает битумная эмульсия
После нанесения на поверхность равновесие нарушается, водно-битумная смесь распадается на две жидкости, вода испаряется и на обработанной поверхности образуется битумная пленка. Скорость распада эмульсии зависит от нескольких параметров, включая размер битумных частиц, применяемых эмульгаторов, климатических условий и прочего.
Марки битумной эмульсии
В зависимости от скорости распада битумные эмульсии делятся на три вида:
Битумные эмульсии востребованы при строительстве дорог
Отличительные характеристики битумной эмульсии марок ЭБК-1, ЭБК-2 и ЭБК-3
Битумные эмульсии марок ЭБК-1, ЭБК-2 и ЭБК-3 обладают одинаковой устойчивостью при хранении, но различаются по остальным показателям:
Применение битумных эмульсий марок ЭБК-1, ЭБК-2 и ЭБК-3
Рассматриваемые марки битумной эмульсии различаются скоростью распада и основными характеристиками, поэтому имеют разные сферы применения:
Битумная эмульсия марки ЭБК-2 удобна для выполнения ямочного ремонта
Заключение
Для изготовления битумных эмульсий ЭБК-1, ЭБК-2 и ЭБК-3 используют одинаковые составляющие, но в разных пропорциях. Поэтому характеристики и сфера применения смесей различаются. Чтобы сделать правильный выбор, обращайтесь за консультацией к нашим специалистам.