6. Призначення бітумних емульсій.

Дорожні бітумні емульсії являють собою дисперсні системи з двох не розчинних одна в одній рідин. Перша дисперсна фаза – бітум, що рівномірно диспергований (розподілений) у іншому – дисперсійному середовищі – воді у вигляді найдрібніших частинок розміром (1-10)–6 м, які покриті шаром рідкого емульгатору. У більшості промислово розвинутих країн бітумні емульсії набувають все більш широкого застосування. В середньому, у цих країнах 17% усього обсягу бітуму в дорожньому будівництві використовують у вигляді емульсії. Так, у Франції 30% бітуму, який використовується в дорожньому будівництві, перетворюється в емульсію.

Застосування бітумних емульсій розв’язує комплекс техніко-економічних проблем дорожнього будівництва, а саме: економічні, енергетичні, екологічні. Дослідження показують, що зменшення загальних витрат енергії при використанні бітумних емульсій замість в’язких бітумів досягає 1500-5000 МДж/т. В цілому витрати електроенергії знижуються в 1,3-1,5 рази, а економія бітуму за рахунок зменшення в’язкості і кращого розподілу на мінеральній поверхні досягає 30%.

Класифікація

  • За структурою дорожні бітумні емульсії розділяють на два типи: прямі і зворотні. У прямих емульсіях бітум рівномірно розподілений у воді у вигляді найдрібніших крапель (1-10)–6 м, що оточені шаром емульгатора, наприклад, водорозчинним милом жирної синтетичної кислоти. У зворотних емульсіях вода рівномірно розподілена у бітумі у вигляді найдрібніших крапель, також стабілізованих, наприклад, водонерозчинним кальцієвим милом жирної синтетичної кислоти. В дорожньому будівництві використовують прямі емульсії.
  • За швидкістю розпаду при нанесенні на оброблювальний матеріал прямі емульсії підрозділяють на три класи: швидкорозпадна аніонна (ЕБА-1) і катіонна (ЕБК-1), середньорозпадна – аніонна (ЕБА-2) і катіонна (ЕБК-2), повільнорозпадна – аніонна (ЕБА-3) і катіонна (ЕБК-3).
  • За агрегативною стійкістю емульсії розділяються на дві групи: розріджені, у яких концентрація дисперсної фази мала (до 1%), і концентровані, у яких концентрація дисперсної фази (крапель бітуму) вище 1%. Емульсії, вміст у яких дисперсної фази перевищує 74% за об’ємом, називаються висококонцентрованими. Відмінною особливістю таких емульсій є взаємне деформування крапель дисперсної фази, у результаті чого вони набувають форми багатогранників (поліедрів), які розділені тонкими плівками – прошарками дисперсійного середовища.

Процес утворення емульсії складається з розподілення однієї рідини в іншій і утворення стійких крапель при наявності ПАР у системі, яка знижує поверхневий натяг середовища.

Рідина з низьким поверхневим натягом (ПАР) розтікається по рідині (воді) з більш високим поверхневим натягом.

Для забезпечення найбільш сприятливих умов у процесі диспергування необхідно, щоб консистенція суспензії емульгатора і розплаву бітуму були приблизно однакові. Тому бітум, що вводиться у диспергатор, повинен мати температуру, яка при деякому оптимумі забезпечувала б йому консистенцію рівну консистенції розчину емульгатора.

У результаті температура бітуму і розчину емульгатора не повинна перевищувати 200°С, інакше може статися спінення суміші бітуму і розчину емульгатора і викидання емульсії із диспергатора.

Виробництво бітумних емульсій здійснюється спільним використанням багатьох вузлів і агрегатів асфальтобетонного заводу з використанням спеціального обладнання. На рис. 1 наведена типова схема розміщення обладнання для виробництва аніонних бітумних емульсій.

В бітумоварильний котел (рис. 1) закачують на дві третини його ємності органічне в’яжуче. Бітум зневоднюють при температурі 105-110°С. Зневоднений бітум нагрівають до робочої температури БНД 40/60...140-150°С, БНД 60/90...120-140°С, а при температурі в приміщенні, де встановлена емульсійна установка нижче 15-170°С.

Рис.1 Схема розміщення обладнання для виробництва висококонцентрованих бітумних емульсій:

1 – бітумоплавильні котли; 2 – емульсійна мішалка;

3 – автогудронатор;

4 – насос;

5 – резервуари для емульсій;

6 – бункер для цементу або вапна з живільником;

7 – резервуари для водного розчину емульгатора;

8 – водопом'якшильна установка;

9 – резервуар для зм’якшеної води;

10 – резервуари для їдкого натрію;

11 – котел для варки мила