Битумная эмульсия (эмульгированный жидкий битум) — искусственный строительный материал получаемый путём смешения в специальных установках водного раствора эмульгатора и нефтяного битума. Представляет собой однородную текучую (с консистенцией молока) жидкость коричневого или тёмно-коричневого цвета.

Эмульгаторы для битумных эмульсий - это вяжущий  материал,  представляющий  собой  однородную  гомогенизированную  смесь  битума и  воды,  получаемую  в  диспергирующих  устройствах  (коллоидных  мельницах) в  присутствии  поверхностно-активных  веществ, обеспечивающих стабильность смеси. Битумные  эмульсии  позволяют  выполнять  дорожно-строительные и  ремонтные  работы  более технологичными,  экономичными  и  безопасными способами, проводить их при неблагоприятных погодных условиях, значительно улучшить качество дорожных покрытий, продлить сезон дорожно-строительных работ на 1,5–2 месяца. Наилучшими  технологическими свойствами  обладают  катионные битумные эмульсии, в которых в качестве эмульгаторов используются катионные ПАВ. В  зависимости  от вида  дорожно-строительных  работ  используются тот или иной тип битумной эмульсии.

По сравнению с горячим битумом эмульсии имеют несомненные преимущества при их использовании при производстве дорожно-строительных работ.

Технологически битумные эмульсии просты, удобны и безопасны в работе, менее зависимы от неблагоприятных погодных условий, значительно улучшают качество дорожных покрытий, а сезон дорожно-строительных работ с их применением на 1,5-2 месяца длиннее, чем с битумом.

Качество битумных эмульсий непосредственно влияет на результат на дороге.

Эмульгаторы используют при ямочном ремонте дорог, в качестве подгрунтовки, при использовании технологий ресайклинга, сларри-сил и микросюрфейсинга.

Для того, чтобы воспрепятствовать процессу отделения одного вещества от другого (придать эмульсии стабильность), применяются эмульгаторы – вещества замедляющие разделение битума и воды. Эмульгатор представляет собой высокоэффективное катионное ПАВ. В процессе диспергирования битума, ПАВ закрепляется на поверхности частиц битума и в течение всего срока хранения не дает битумной эмульсии коагулировать.

Эмульгаторы бывают двух типов - анионые и катионые для производства стандартных и специализированных битумных эмульсий, а так же различаются по скорости распада произведенной эмульсии на быстрые, средние и медленные.  Произведенные эмульсии применяются для устройства связующего слоя, покрытий Сларри-сил, покрытий Чип-Сил, для поверхностной обработки, холодного ресайклинга и т.д. Эмульгаторы добавляются в емкость приготовления водной фазы на эмульсионной установке. Дозировка зависит от типа и рецепта производимой эмульсии и расчитывается от веса готовой эмульсии. Добавки поставляются либо в 200 литровых бочках, либо в кубах IBC (1000 литров). Как катионные эмульгаторы могут использоваться диамины, моноамины, четвертичные аммоносоединения, амидоамины и т.п.

Жидкий эмульгатор для катионных битумных эмульсий. Продукт легко диспергируется в воде, что позволяет его использование как на установках по производству эмульсии непрерывного действия с автоматическим приготовлением водной фазы, так и на установках циклического типа.

Основные преимущества катионных добавок:

  • Возможность применения одного препарата для всех видов катионных дорожных эмульсий.
  • Эмульгатор также действует как адгезионная добавка и способствует повышению адгезии между битумом и каменным материалом.
  • Эмульгатор хорошо реагирует как с соляной, так и с ортофосфорной кислотой при приготовлении водной фазы битумной эмульсии.

Рецепт эмульсии необходимо подбирать в конкретных производственных условиях, в зависимости от применяемого каменного материала, происхождения и марки битумного вяжущего. В зависимости от концентрации эмульгатора могут быть получены эмульсии различных классов, однородных по составу, тонкодисперсных, устойчивых во времени.

Чтобы произвести качественные битумные эмульсии необходимо:

  • Надежное оборудование: битумные эмульсии выпускаются на эмульсионных установках, «сердцем» любой эмульсионной установки является коллоидная мельница. Однородность помола, средний размер частиц после измельчения, тонкодисперсность помола зависят от конструктивных особенностей мельницы и её настроек.
  • Правильно подобранная рецептура – соотношение битума, воды, эмульгатора и других добавок в составе.
  • Качественные эмульгаторы, обеспечивающие стабильность эмульсии, её устойчивость при хранении, транспортировке, необходимое время «жизни» при контакте с инертными материалами – соответствие ожиданиям от работы эмульсии на дороге.

Битумные эмульсии с использованием эмульгаторов производят на эмульсионных установках, основным агрегатом которых является коллоидная мельница. В последней нагретый до температуры 135÷145 °С битум диспергируется с водным раствором эмульгатора, нагретым до температуры 40÷60 °С. Промышленные битумно-эмульсионные установки по принципу действия разделяются на установки непрерывного действия и установки циклического действия.

При непрерывном процессе нагрев воды и дозировка всех компонентов в коллоидную мельницу производится непрерывно дозирующими насосами. Система подачи водной фазы (водного раствора эмульгатора) должна быть устроена таким образом, чтобы произошла химическая реакция образования солевой формы эмульгатора и ее растворение в подогретой воде до коллоидной мельницы, где происходит взаимодействие водной фазы с нагретым битумом. Процесс управляется автоматической системой, регулировка подачи кислоты осуществляется с помощью рН-метра.

На установках циклического действия водная фаза приготавливается по циклической схеме в емкостях поочередно, подача всех компонентов производится непрерывно дозирующими насосами так же, как при непрерывном процессе.

При получении битумных эмульсий для обеспечения показателей, необходимых для некоторых видов дорожно-строительных работ, вводятся добавки латексов, адгезионных реагентов.

В коллоидной мельнице битум диспергируется до мельчайших капелек размером 1÷20 микрон и за счет водного раствора эмульгатора не происходит слипание этих капелек, а образовавшаяся эмульсия битума может сохраняться достаточно длительное время (от 1 до 2-х месяцев при соблюдении условий хранения). Размер капелек битума зависит от конструктивных характеристик коллоидной мельницы (зазора между ротором и статором), а также от вязкостных свойств битума, концентрации и типа эмульгатора. Для получения наилучшей дисперсности эмульсии вязкость битума в мельнице не должна превышать величины 500 сСт, что обеспечивается повышением температуры битума до 135÷145 °С и использованием разжижителей.

При производстве эмульсий температура битума должна быть в пределах 135-145 °С, температура водной фазы 40-60 °С. Допускается введение в рецептуры дополнительно разжижителей и модификаторов битума (% введения зависит от качества битума). Для стабильности при хранении и транспортировании рекомендуется добавлять 35%-раствор хлорида кальция не более 0,4 %.

Эмульсии могут быть улучшены посредством добавления адгезионных добавок. Кроме улучшения сцепления между битумом и каменным материалом, это также позволяет улучшить эмульгирование битума с достижением более высокого качества и более равномерного распределения частиц. Адгезионные добавки необходимо добавлять в битумы, использующиеся для приготовления всех типов эмульсий в тех случаях, когда большое значение придается прочной связи между битумом и каменным материалом. Адгезионные добавки могут добавляться до начала процесса эмульгирования — в резервуар для хранения битума или в линию подачи битума через статический миксер непосредственно перед эмульгированием.

В статье используются материалы из следующих источников:

https://mill.globecore.ru/ehmulgator-dlya-ehmulsii-bitumnoj/

https://bazis-kazan.ru/produktsiya/emulgatory/adgezol-em/

https://amdor.ru/produkciya/emul-gatory-emul-sij/

http://dsi-ug.ru/category/54/emulgatory-dlya-bitumnykh-emulsiy

https://www.npfselena.ru/additions/bitumen-emulsion-emulsifiers/

https://dobavki-korrus.ru/catalog/emulgatory/