Что такое битумная эмульсия
Битумная эмульсия: виды, характеристики, применение, оборудование
Современные экономические и экологические стандарты диктуют максимально высокие требования к качеству, долговечности, износостойкости и безопасности дорожных покрытий. Битумные эмульсии в полной мере соответствуют актуальным мировым требованиям касательно качества и экологичности материалов, что делает их сегодня максимально востребованными при строительстве и ремонте дорог и позволяет существенно снизить затраты на их проведение.
Что такое битумная эмульсия?
Под понятием битумная эмульсия подразумевается строительный материал, полученный путем эмульгирования жидкого битума в воду. Такая категория материалов относится к типу эмульсий масло в воде, где битум диспергируется в воде за счет введения в смесь эмульгатора и различных вспомогательных компонентов. Характеристики выпускаемых эмульгированных продуктов регулируются нормами ГОСТ Р 52128-2003.
В результате проведения всех производственных манипуляций создается эмульсия, имеющая однородную, равномерную консистенцию и высочайшие адгезивные свойства. Готовый материал имеет светло или темно коричневый цвет, а привычный черный цвет дорожных покрытий является результатом процесса распада эмульсии.
Состав эмульсионного материала
Эмульсионный битум имеет достаточно простой состав, включающий следующие компоненты:
Характеристики и свойства битумной эмульсии
Основой экономичного и рационального потребления материала в процессе выполнения дорожных работ является правильный расчет его необходимого количества. Для обеспечения таких расчетов необходимо опираться на следующие параметры:
Температура эмульсионного материала и необходимость его подогрева зависят от температуры воздуха, при которой осуществляется укладка асфальта. В летний период строительство и ремонт дорожного полотна с применением этого материала позволяет обеспечить большую экономичность, поскольку при температуре от +20°C битумная эмульсия сохраняет необходимую консистенцию и не требует дополнительного подогрева перед нанесением. При более низких температурах окружающей среды материал нагревают до показателей от +40 до +70°C.
Помимо соблюдения правильного температурного режима при укладке ВБЭ важно обеспечить оптимальные условия хранения. Рекомендуемая температура, при которой смесь сохраняет качественные характеристики, — выше 0°C.
К числу основных преимуществ эмульсий можно отнести следующее:
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.
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: 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.
Изоляционные материалы
Тенденции, преобладающие на строительном рынке, который находится в состоянии посткризисного оживления, способствуют уверенному развитию отрасли экологического строительства. Это обусловлено не только стремлением потребителей жить и работать в экологически безопасных условиях, но и желанием производителей в процессе технологической цепочки применять только высокотехнологичную продукцию, гарантирующую длительный эксплуатационный срок сооружений, в процессе монтажа которых использовались материалы того или иного производителя. В связи с этим, несмотря на зрелость и самодостаточность российского рынка битумных мастик, на нем наблюдаются заметные изменения. Не обошлось это и без влияния западных коллег. В Европе длительное время практикуется производство битумной гидроизоляции на водной основе, так называемых битумных эмульсий, а в некоторых странах Европы производство битумных мастик на основе органических растворителей вообще запрещено, что обусловлено изменениями европейского законодательства, в соответствии с которым запрещены вредные выбросы в атмосферу. Но, так как в нашей стране, проблемы экологии длительное время стояли не на первом месте, о производстве экологически чистой битумной гидроизоляции задумались совсем недавно, не более двух лет назад. Кроме того, это было обусловлено тенденциями, царящими на развивающемся рынке недорогих гидроизоляционных материалов и возрастающими требованиями к их качеству и кругу решаемых с их помощью строительных задач, количество которых росло в геометрической прогрессии. Результатом этого стало производство мастики холодного применения на водной основе – так называемой битумной эмульсии.
Содержание
Что такое битумная эмульсия? Состав материала
Прежде чем купить битумную эмульсию, предлагаем вам разобраться в основных понятиях, так или иначе относящихся к данному материалу. С точки зрения физики, битумная эмульсия представляет собой дисперсионную систему, состоящую из битума, воды и эмульгатора, выполняющего функцию вещества, придающего дисперсионной системе устойчивость. Что касается битума, то он может выступать в роли дисперсионный фазы и в роли дисперсионной среды. Если говорить о первом случае, то это эмульсия прямого типа (схематически эта система называется «масло в воде»), а если о втором – эмульсия обратного типа (схематически «вода в масле»). Количество и свойства вводимого эмульгатора определяют тип битумной эмульсии.
Для битумной эмульсии характерна устойчивость в объеме, которая реализуется при хранении и транспортировке, и вместе с этим чувствительностью, которая наблюдается при соприкосновении с поверхностями обрабатываемых материалов. После нанесения на поверхность битумная эмульсия распадается на составные компоненты – воду и битум. Чтобы битумная эмульсия в полной мере выполнила свое предназначение, необходимо, чтобы после распада она образовала сплошную битумную пленку, выполняющую функцию гидроизоляции.
Основные разновидности битумных эмульсий
Битумным эмульсиям, характеризующимся различным предназначением, свойственна разная скорость распада, напрямую определяющаяся свойством и количеством эмульгатора. Кроме того, она определяется условиями окружающей среды, такими как влажность и температура.
Важно! Индекс распада является важным параметром, характеризующим плотность битумной эмульсии.
В зависимости от реакционной способности, то есть скорости распада, реализуемого при соприкосновении с поверхностью, различают следующие разновидности битумной эмульсии:
Существует еще одна классификация битумных эмульсий, в основе которых лежит природа используемого эмульгатора. В соответствии с типом эмульгатора различают следующие типы эмульсий:
В основе последней классификации лежит заряд частиц битумной эмульсии. Частица анионных битумных эмульсий характеризуются отрицательным зарядом. Их использование связано с рядом трудностей, что связано с тем, что частицы большинства наполнителей также характеризуются отрицательным зарядом, что снижает связующую способность компонентов гидроизоляции.
В связи с этим, были разработаны катионные эмульсии с частицами битума, которые заряжены положительно. Это обуславливает их эффективную сочетаемость с большинством наполнителей.
Битумная эмульсия: взгляд строителя
С практической точки зрения, битумная эмульсия представляет однородную темно-коричневую жидкость незначительной вязкости, для получения которой битум тонко измельчают в растворе воды и эмульгатора. Благодаря своей умеренной вязкости, битумная мастика холодного применения на основе воды используется в качестве пленкообразующего материала, обеспечивающего эффективность гидроизоляционных работ. Состав битумной эмульсии на 50-70 % представлен битумом, на 30-50 % водой и связующим компонентом – эмульгатором, на долю которого приходится не более 0,6-1,6 %. Битумные эмульсии, цена которых определяется сложностью их производства, являются материалом, полностью готовым к использованию. В его состав включена водная эмульсия нефтяного битума, подвергшегося модификации синтетическим каучуком, наполнители и технологические добавки. В связи с тем, что процесс производства битумных эмульсий является качественно отличным и более сложным в отличие от производства мастик холодного применения на растворителях и мастик горячего применения, их цена является соответствующей.
Особенности производства битумной эмульсии определяются способом эмульгирования битума. Оно может осуществляться несколькими способами:
Эмульгирование с использованием коллоидной мельницы, называемой дезинтегратором. Несмотря на то, что данный способ весьма популярен, его применение ограничивается его существенным недостатком – в связи с высокой нагрузкой на мельницу очень быстро происходит износ данного механизма;
Эмульгирование посредством ультразвуковой гидродинамической кавитацией является более прогрессивным способом производства. В основе метода лежит использование эжекционного метода и ультразвуковой системы смешивания, что позволяет добиться максимальной однородности материала посредством разрыва битумных частиц и резких перепадов давления. Для данного метода характерны неоспоримые преимущества, заключающиеся в точном дозировании компонентов, сокращение временной продолжительности циклов смешивания и возможность отказаться от смесительных емкостей. В основе данного метода сохранился принцип коллоидной мельницы, однако нагрузки на нее существенно снизились.
Почему специалисты рекомендуют гидроизоляцию на водной основе?
Рекомендуя те или иные строительные материалы, специалисты приводят ряд неоспоримых аргументов в пользу битумных эмульсий на водной основе. Рассмотрим основные из них:
Отличия битумных эмульсий от аналогов на основе растворителей и горячих мастик
В отличие от своих аналогов, битумные эмульсии нетоксичны, что позволяет их использовать для монтажа гидроизоляции внутри помещений;
Важно! Единственным ограничением, которое имеет место при работе с битумной эмульсией, является сезонность данного материала. Эмульсионные мастики запрещено использовать при температуре ниже +5 градусов. Это обусловлено тем, что при более низких температурах вода, находящаяся в составе эмульсии, переходит в твердое агрегатное состояние, что делает работу с эмульсией невозможной.
Сфера применения битумной эмульсии
Так как битумная эмульсия является высокотехнологичным материалом следующего поколения, возможности, открываемые при работе с ней, чрезвычайно обширны. Среди стандартных областей применения можно выделить следующие направления ее использования:
Важно! Помимо стандартных мероприятий, проводимых с использованием битумной эмульсии, при работе с ней открываются новые возможности, такие как обустройство гидроизоляции внутри помещений. В этом случае речь идет не только о предотвращении гидроизоляционным материалом пагубного влияния воды на конструкции, но и о предотвращении негативных последствий для здоровья человека, что обусловлено отсутствием в составе эмульсии вредных веществ.
Битумная эмульсия для гидроизоляционных работ: порядок использования
В связи с тем, что битумная эмульсия является продуктом, полностью готовым к использованию, работа с ней требует высокоспециализированных навыков.
Битумная эмульсия ТехноНиколь № 31: основные характеристики
Лидером на рынке современных гидроизоляционных материалов на водной основе является перспективная корпорация ТехноНиколь, ключевой компетенцией которых является производство высококачественных гидроизоляционных материалов. Представителем экологически чистых материалов на водной основе является битумная эмульсия ТехноНиколь № 31, характеристики которой будут рассмотрены далее.
Битумная эмульсия ТехноНиколь является готовым к использованию гидроизоляционным материалом, представляющим собой водную эмульсию нефтяного битума, прошедшего модификацию синтетическим каучуком. Гидроизоляционные покрытия, для монтажа которых использовалась битумная эмульсия ТехноНиколь, отличаются высочайшей прочностью, эластичностью и теплостойкостью. Сфера применения данного материала соответствует областям применения битумных эмульсий, обозначенным ранее.
Физико-технические характеристики битумной эмульсии ТехноНиколь:
Расход битумной эмульсии зависит от сферы использования:
Для обустройства внутренней гидроизоляции – 2,5-3,5 кг/м2;
Прочность сцепления с бетонной поверхностью соответствует ГОСТу и составляет не менее 0,45 Мпа;
Состав битумной эмульсии подразумевает содержание вяжущего вещества и эмульгатора не менее 50-70%;
Диапазон рабочей температуры находится в пределах от +5 до +30 градусов;
При соблюдении условий хранения (сухое, защищенное от света помещение) гарантийный срок составляет не более 6 месяцев.