Что такое эмульсия в строительстве

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.

Эмульсия — это дисперсия (т. е. равномерное распределение) мелких капель одной жидкости в другой. Капли рассеиваемой жидкости обычно имеют диаметр от 1 до 100 мкм (0,001–0,01 мм). Особенность заключается в том, что при обычных условиях такие жидкости друг с другом не смешиваются (например, масло и вода). Непосредственно в процессе перемешивания эти вещества могут образовывать эмульсию, однако после того, как перемешивание прекратится, эмульсия быстро потеряет стабильность и разделится (мелкие капли одной жидкости притянутся друг к другу и со временем образуют сплошную пленку).

Для того, чтобы воспрепятствовать процессу отделения одного вещества от другого (придать эмульсии стабильность), применяются эмульгаторы (вещества замедляющие разделение битума и воды).

Галилео. Эксперимент. Эмульгаторы

Отличие битумной эмульсии от других видов битума

Различные виды битума широко применяются в дорожно-строительной отрасли в качестве вяжущего материала при производстве различных типов смесей используемых для асфальтирования дорожных покрытий, ремонта дорог, поверхностной обработки дорожных оснований и покрытий. В обычных условиях (при температуре воздуха от 20 до 30 °С) битум представляет собой твердый или сильно вязкий материал непригодный для какого-либо применения. Для того, чтобы его можно было использовать он должен быть переведен в жидкое состояние, что может быть достигнуто 3 способами:

• Нагреванием до 100–200 °С, пока битум не приобретет достаточно жидкую форму, удобную для перемешивания с минеральными материалами (при приготовлении асфальтобетонных смесей) или для нанесения в чистом виде на дорожную поверхность (при подгрунтовке оснований и асфальтируемых покрытий).
• Разжижением с помощью продуктов нефтеперегонки. Вязкий битум смешивается с нефтяными растворителями (керосином, нафтой, дизтопливом, лигроином, бензином и др.) приобретая таким образом жидкую форму.
• Эмульгированием с помощью водного раствора эмульгатора. В результате эмульгирования битума получается битумная эмульсия, которая даже при обычной температуре (20–30 °С) сохраняет жидкую текучую форму.

Основными преимуществами битумной эмульсии перед горячим и разжиженным битумом являются:

• Экономичность. При производстве битумной эмульсии затрачивается на 40–50 % меньше электроэнергии, чем при приготовлении горячего битума требующего нагревания. Кроме того, битумная эмульсия может сохраняться в жидкой форме длительное время без подогревания, что также экономит электроэнергию.
• Технологичность. В отличие от горячего и разжиженного битума, эмульгированный битум может использоваться с холодными и влажными минеральными материалами.
• Экологичность. Битумная эмульсия ни при приготовлении, ни при использовании не выделяет в атмосферу такого объёма вредных веществ как горячий и разжиженный битум, являясь также пожаро- и взрывобезопасной.

При асфальтировании дорог с применением горячих и теплых асфальтобетонных смесей которые приготовлены на горячем битуме (щебеночно-мастичные смеси, горячие уплотняемые или литые смеси), дорожное покрытие затвердевает и набирает прочность по мере остывания уложенной смеси.

Эмульсия в двигателе: почему образуется, что делать и какие последствия

Асфальтированное покрытие устроенное с помощью асфальтобетонных смесей приготовленных на разжиженном битуме (холодные органоминеральные смеси), набирает прочность не в процессе остывания, а за счет испарения легких углеводородных фракций содержащихся в растворителе.

Асфальтобетонные и другие дорожно-строительные смеси приготовленные на эмульгированном битуме (литые эмульсионно-минеральные смеси, Сларри-Сил, Микросюрфейсинг, холодный асфальт и асфальтогранулобетон) набирают прочность в процессе распада эмульсии на битум и воду (реакция распада инициируется за счет химического взаимодействия эмульгатора с минеральным материалом).

Назначение и область применения битумной эмульсии

Назначение битумной эмульсии обусловлено ее свойствами. Она легко наносится на различные поверхности (в том числе и вертикальные) проникая благодаря невысокой вязкости в поры материалов, также она хорошо смешивается с минеральными материалами (щебень, гравий, песок, минеральный порошок) прочно связывая их между собой. Таким образом эмульгированный нефтяной битум выполняет 2 основные функции:

• Вяжущая функция — заключается в использовании эмульсии для связывания минеральных материалов (щебень, гравий, песок, минеральный порошок) и их частиц между собой, что является необходимым условием при производстве асфальтирующих смесей (эмульсионно-минеральных, чернощебеночных, холодных и др.).
• Защитная функция — заключается в защите материалов и поверхностей от воздействия агрессивных сред (воды и водно-солевых растворов).

Существует множество сфер промышленности в которых может применяться битумная эмульсия, однако основными ее потребителями являются гражданское строительство (гидроизоляции фундаментов, стен и полов), гидротехническая (гидроизоляция гидротехнических и подземных сооружений) и дорожно-строительная отрасль.

Для дорожно-строительной отрасли использование битумной эмульсии стало неотъемлемой частью, так как она применяется во множестве технологий ямочного ремонта дорог, поверхностной обработки асфальтированных покрытий и создания слоев износа, мембранных технологий, а также при приготовлении асфальтобетонных смесей. Основные направления в которых применяется эмульгированный битум следующие:

• Приготовление дорожно-строительных смесей для асфальтирования, ремонта и восстановления дорог

• Эмульсионно-минеральные смеси для поверхностной обработки асфальтированных покрытий и создания защитных слоев износа
• Холодные складируемые органоминеральные смеси для ямочного ремонта дорог
• Холодные регенерированные асфальтобетонные смеси для холодного ресайклинга

• Подгрунтовка дорожных оснований и покрытий перед последующим асфальтированием
• Поверхностная гидроизолирующая обработка дорожных покрытий
• Обеспыливание дорог
• Закрепление подвижных песков
• Укрепление грунтов верхней части земляного полотна
• Устройство защитной мембраны

• Проливка мелких трещин в асфальтобетонном покрытии
• Гидроизоляция пористых и устаревших асфальтобетонных покрытий
• Ямочный ремонт асфальта струйно-инъекционным методом (пневмонабрызг)

Битумная эмульсия может использоваться не только при строительстве асфальтобетонных дорожных покрытий, но и при создании цементобетонных дорог. Введение в цементобетонную смесь битумной эмульсии является одним из способов повышения физико-механических свойств цементобетона (водостойкости, морозо- и трещиностойкости).

Типовой состав битумной эмульсии и технология ее производства

Битумные эмульсии применяемые в дорожно-строительной отрасли являются, как правило, эмульсиями прямого типа («масло в воде» — М/В), в которых битум (от 30 до 70 %) в виде мельчайших частиц равномерно распределен в воде. В эмульсиях обратного типа («вода в масле» — В/М), вода диспергирована в битуме (массовая доля которого составляет от 70 до 80 %).

Компонентный состав эмульгированного битума

Типовой состав битумной дорожной эмульсии включает 5 основных компонентов:

1. Битум
2. Вода
3. Эмульгатор
4. Стабилизатор
5. Кислота

1. Битум (массовая доля в эмульсии от 30 до 70 %). В большинстве случаев для приготовления эмульгированного битума применяется вязкий нефтяной дорожный битум различных марок (БНД 90/130, БНД 130/200 и др.). С целью повышения физико-механических свойств битумной эмульсии вместо обычного нефтяного битума может использоваться полимерно-битумное вяжущее (ПБВ), которое имеет более высокие эксплуатационные и физико-механические показатели по сравнению с обычным битумом.

2. Вода (массовая доля в эмульсии от 15 до 70 %).

3. Эмульгатор (массовая доля в эмульсии от 0,15 до 3 %). Эмульгаторы — вещества, обладающие способностью придавать битумной эмульсии стабильность (препятствовать ее распаду). В качестве эмульгаторов используются поверхностно-активные вещества (ПАВ) растворимые в обеих фазах эмульсии (воде и битуме) или в одной из них (только в воде или только в битуме).

Чаще всего при изготовлении эмульгированного битума применяются именно водорастворимые эмульгаторы, к которым относятся так называемые анионактивные и катионактивные ПАВ. В зависимости от того, какой из этих двух типов ПАВ применялся при приготовлении битумной эмульсии, она будет называться анионной (ЭБА — эмульсия битумная анионная) или катионной (ЭБК — эмульсия битумная катионная). В более редких случаях вместо поверхностно-активных веществ могут применяться твердые высокодисперсные минеральные порошки (глины, окислы, карбонаты, сульфаты, цемент, сажа и др.).

4. Стабилизатор (массовая доля в эмульсии от 0,05 до 0,5 %). В качестве стабилизатора используется водный раствор хлорида кальция или другие растворимые соли (применяется только в катионных эмульсиях).

5. Кислота (массовая доля в эмульсии от 0,5 до 3 %). Этот компонент необходим для повышения стабильности эмульсии. В большинстве случаев применяется соляная кислота (реже уксусная или ортофосфорная).

В качестве дополнительных компонентов в состав битумной эмульсии могут включаться различные растворители, разжижители, полимеры, а также модифицирующие добавки.

Модифицированная битумная эмульсия — битумная эмульсия приготовленная на модифицированном битуме или в состав которой входят модифицирующие добавки (латекс, полиэтилен, эпоксидная смола, синтетический каучук, синтетическая смола и др.).
Модификация битумной эмульсии может осуществляться двумя путями:
1. Путем введения модифицирующей добавки в водную фазу эмульсии или непосредственно в эмульсию в процессе ее приготовления.
2. Путем эмульгирования модифицированного битума.

Технология производства эмульгированного битума

Производство битумной эмульсии как правило, осуществляется на эмульсионной установке, хотя существуют и другие диспергирующие устройства. Эмульсионные установки могут быть периодического (порционного) или непрерывного действия. Установка периодического действия допускает определенный контроль и управление процессом производства эмульсии со стороны оператора. В установке непрерывного действия все процессы (нагревание воды, дозировка материалов…) осуществляется в полуавтоматическом или автоматическом режиме.

Главным рабочим органом эмульсионной установки является коллоидная мельница. Именно с ее помощью происходит диспергирование битума в воду и последующее смешивание всех компонентов эмульсии. Перед диспергированием битум нагревается до 100–160 °С, водная фаза нагревается до 30–70 °С (для растворения эмульгатора и для достижения нужной температуры эмульгирования после перемешивания с битумом).

Срок хранения готовой эмульсии от 1 до 2 месяцев (в зависимости от типа и марки битумной эмульсии). Хранится она в вертикальных цилиндрических емкостях при температуре воздуха не ниже 5 °С. Транспортировка готовых битумных эмульсий может осуществляться с помощью автогудронаторов, битумовозов, железнодорожных цистерн или автоцистерн, а также в металлических бочках.

Классификация битумных эмульсий

После смешивания с минеральным материалом (при приготовлении смесей для асфальтирования) или после нанесения битумной эмульсии на какую-либо поверхность (при подгрунтовке покрытия и поверхностной обработке), она должна превратиться в сплошную битумную пленку для того, чтобы выполнять свою функцию в качестве вяжущего или в качестве защитного покрытия. Такой процесс преобразования называется распадом.

Распад битумной эмульсии — отделение битума от воды с образованием непрерывной битумной пленки. Может происходит в результате испарения воды (в случае с анионной эмульсией) или за счет химического взаимодействия с минеральным материалом (в случае с катионной эмульсией).

Скорость распада битумной эмульсии — время в течении которого битум отделяется от воды и образует сплошную пленку. Скорость распада зависит от компонентного состава эмульсии, размера частиц битума, реакционной способности эмульсии, температуры воздуха и влажности, а также других параметров.

В зависимости от скорости распада эмульсии при смешивании с минеральными материалами эмульсии подразделяются на 3 класса:

• Быстрораспадающиеся
• Среднераспадающиеся
• Медленнораспадающиеся

В зависимости от химической природы эмульгатора эмульсии битумные дорожные подразделяют на 2 вида:

• Анионные (ЭБА — эмульсия битумная анионная). В качестве эмульгатора используется анионактивный ПАВ (поверхностно-активное вещество)
• Катионные (ЭБК — эмульсия битумная катионная). В качестве эмульгатора используется катионактивный ПАВ.

Для повышения эксплуатационных показателей битумной эмульсии ее приготовление может осуществляться не на обычных нефтяных битумах, а на полимерно-битумном вяжущем (ПБВ).

В зависимости от вида, класса и модификации эмульсии подразделяют на 12 марок:

• ЭБДК Б – эмульсия битумная дорожная катионная быстрораспадающаяся;
• ЭБДА Б – эмульсия битумная дорожная анионная быстрораспадающаяся;
• ЭБПДК Б – эмульсия битумно-полимерная дорожная катионная быстрораспадающаяся;
• ЭБПДА Б – эмульсия битумно-полимерная дорожная анионная быстрораспадающаяся.
• ЭБДК С – эмульсия битумная дорожная катионная среднераспадающаяся;
• ЭБДА С – эмульсия битумная дорожная анионная среднераспадающаяся;
• ЭБПДК С – эмульсия битумно-полимерная дорожная катионная среднераспадающаяся;
• ЭБПДА С – эмульсия битумно-полимерная дорожная анионная среднераспадающаяся.
• ЭБДК М – эмульсия битумная дорожная катионная медленнораспадающаяся;
• ЭБДА М – эмульсия битумная дорожная анионная медленнораспадающаяся;
• ЭБПДК М – эмульсия битумно-полимерная дорожная катионная медленнораспадающаяся;
• ЭБПДА М – эмульсия битумно-полимерная дорожная анионная медленнораспадающаяся.

Анионные битумные эмульсии распадаются в процессе испарения воды и этот процесс в значительной мере зависит от погодных условий (температуры и влажности воздуха), что усложняет его применением в дорожном строительстве.

В силу этих причин, в подавляющем большинстве случаев в дорожно-строительной отрасли предпочтение отдается именно катионным битумным эмульсиям (ЭБК) процесс распада которых определяется характеристиками минерального материала (щебня, гравия, песка, минерального порошка) с которыми данная эмульсия взаимодействует.

Катионная эмульсия позволяет более точно прогнозировать скорость распада, что является важным фактором при производстве работ.

Источник: www.npfselena.ru

Эмульсия

Эмульсия состоит из связующего и разбавителя, используется для масляных и водных окрасочных составов. Эмульсия улучшает качество малярных материалов и приводит к экономию олифы,как более дорогой материал.

1. Эмульсии типа ВМ-вода в масле
2. Эмульсии типа МВ-масло в воде
3. Примерные эмульсионные составы

Эмульсия это дисперсная система, которая состоит из двух жидкостей, которые одна в другой не растворяются. Одна из не растворяющихся жидкостей называется дисперсная фаза и распределена в другой, которая называется дисперсионная среда. Различают в каждой эмульсии две фазы: внутреннюю и внешнюю. Поэтому исходя из этого, существует два вида эмульсии: ( масло в воде ) -МВ и ( вода в масле ) -ВМ.

Если оставить эмульсию на некоторое время в спокойном состоянии,то она начинает расслаиваться. Для предотвращения этого нежелательного эффекта вводят в ее состав эмульгаторы : канифоль, мыло, известь, растворы клеев, буру и другие.

Эмульсии можно разбавлять: для видов ВМ разбавляют уайт-спиритом, олифой, скипидаром. Поэтому такая эмульсия называется маслоразбавимой. Эмульсии типа МВ только водой разбавляют, поэтому называют ее водоразбавимой. Эмульсию готовят в специальных механизмах, которые называются эмульсаторы.

Эмульсия масло в воде

Состав эмульсии типа МВ состоит (ч. по массе): клей животный (10 % раствор), олифа натуральная-1, щелочь (сода, поташ, бура)-0.2-0.3. Для приготовления эмульсии МВ в эмульсатор заливают водно-клеевой раствор с щелочью, затем при перемешивании вливают вливают постепенно олифу.Такую эмульсию используют для изготовления клеевых колеров, шпатлевок и грунтовок.

Эмульсия вода в масле

Состав эмульсии ВМ(ч. по массе) : клей животный 8% раствор-7, олифа натуральная-10, известковое молоко-3. Для приготовления известкового молока используют два килограмма известкового теста на ведро воды. Для того чтобы приготовить эмульсию ВМ заливают олифу в эмульсатор, затем во время перемешивания постепенно заливают олифу, перемешивают и потом вливают маленькими порциями известково-клеевой раствор.

Эмульсию используют вместо олифы (до 30 %) во время приготовления масляных составах, используют для приготовления шпатлевок, грунтовок и для разбавления масляных густотертых красок. Составы окрасочные, которые приготавливаются на основе эмульсии называются эмульсионными. Кроме водомасляных эмульсий в строительстве используют и синтетические эмульсии, которые изготавливают на основе полимеров.

Таблица-1. Эмульсионные составы ,%, по массе

Наиболее широко известная и используемая эмульсия это поливинилацетатная, акриловая и алкидная, а также стирол бутадиеновый латекс. Эмульсия синтетического происхождения представляет собой однородную,вязкую и светлую жидкость.В строительстве используются для приготовления грунтовок, шпатлевок и окрасочных составов.

Таблица-2. Эмульсионные составы ,%, по массе (продолжение таблицы-1)

Эмульсионный состав ,% по массе,используемый для окраски имеет следующий состав:

1. Олифа оксоль-10%,

2.Животный 10 % раствор клея-25%,

3.Известковое молоко 20 %-ной концентрации.-30%

5.Густотертая масляная краска-26%

Другой состав эмульсии:

1.Олифа -оксоль 20 %,

2.Отстоявшийся светлый раствор извести 30 %.

3.Густотертая масляная краска-50%.

Эмульсионный состав,в % по массе,используемый как грунтовка:

1.Олифа -оксоль 18.%,

2.Животный клей (10 %-ный раствор)47%,

3.Известковое молоко(20 % -ной концентрации)-6%,

5.Густотертая масляная краска 11%.

Другой состав эмульсии,которую можно использовать как грунтовку:

3.Отстоявшийся светлый водный раствор извести 48.0 %.

6.Густотертая масляная краска -16%.

Составы в которых входят эмульсия, называются эмульсионными и в зависимости от назначения в такие составы входят различные компоненты (смотри таблицу-1 и таблицу-2). Кроме водомасляных применяют синтетические эмульсии изготовляемые на основе полимеров. наиболее распространены из них поливинилацетатная эмульсия, стиролбутадиеновый латекс, акриловая и алкидная эмульсии и другие. Такие виды эмульсии представляют собой вязкие однородные светлые жидкости. В малярных работах их применяют для приготовления шпатлевок, грунтовок и окрасочных составов.

Источник: stroivagon.ru

Битумная эмульсия: характеристика, состав, свойства

Экологичная укладка асфальтового полотна, уменьшение энергетических затрат при производстве — требования настоящего времени. Необходимы дороги из современных технологичных материалов, на основе новых проектных решений и мирового опыта. Поэтому так востребована эмульсия битумная дорожная, применение которой соответствует требованиям безопасности и экономичности цикла работ.

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:

• битумосодержащее сырье (до 70-80% от массы);
• вода (от 30 до 50%, с жесткостью до 6 мг-экв/л);
• эмульгатор — для стабилизации капель (до 3%);
• соляная кислота — для улучшения стабильности (до 3%);
• растворители — для увеличения клейкости пленки (до 3%);
• разжижители — для повышения значения пенетрации (косвенной характеристики твердости);
• стабилизаторы (раствор хлорида кальция и др. — до 0,5%).

Эмульгаторы — поверхностные анионо- или катионоактивные вещества (ПАВ). В основном используют соединения катионного типа. Они обеспечивают лучшее сцепление с основанием дороги.

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:

• для проливки мелких трещин и ямочных ремонтов;
• гидроизолирующей обработки;
• изготовления холодных асфальтобетонов;
• устройства и усиления верхнего покрытия щебневых дорог;
• подготовки старого покрытия (перед наложением на него асфальтобетона);
• для устройства слоев защиты (мембран).

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:

Для получения эмульгированных соединений необходимо специализированное оборудование и соответствующая инфраструктура. Промышленные эмульсионные установки выпускаются периодического и непрерывного действия. Как правило, имеют производительность до 40 т/ч, чаще — 5 или 10 т/ч. Технологический процесс в них осуществляется в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

Процесс диспергирования происходит механически с помощью коллоидных мельниц. Предварительно все компоненты нагреваются: битумное сырье — до 100-150C, водная фаза — до 30-70C.

Выделяют следующие основные стадии:

• капельное дробление жидкостных сред;
• коалесценция (капельное укрупнение в результате слияния);
• стабилизация системы эмульгатором;
• старение.

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

Главная задача эмульгирования — снижение вязкости (перевод вяжущего в жидкотекучее состояние), сохранение стабильности при транспортировке и хранении. При нанесении на покрытие конечное водно-битумное соединение должно распадаться с установленной скоростью с образованием пленки.

Скорость распада зависит от состава смеси, реакционной способности, параметров среды, размера частиц и др. Катионная смесь распадается в результате химической реакции с минеральными материалами. Анионная — путем испарения воды под влиянием параметров воздуха. Более прогнозируем этот показатель в случае с катионоактивными соединениями.

Битумная эмульсия для дорожных работ (в зависимости от значения скорости распада) — делится на быстро-, средне- и медленнораспадающуюся. Маркировка ЭБА (ЭБК) указывает на присутствие анион- или катионактивного эмульгатора. Например,

• ЭБК-3 (медленнораспадающиеся эмульсии катионные), предназначенные для производства литых минерально-эмульсионных асфальтов;

• ЭБК-2 (среднераспадающиеся) — для изготовления холодных асфальтобетонов и герметизации полотна;

• ЭБК-1 (быстрораспадающиеся) — для поверхностной обработки.

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

Особенности укладки битума в чистом виде при устройстве полотна — его высокая энергоемкость и часто низкая адгезия (сцепляемость) с поверхностью. Водно-битумному материалу не требуется, нагрев до высоких температур, заливается он при 30-70°C.

В сравнении с обычными битумами, применение битумных эмульсий позволяет добиться:

• значительной экономии энергоресурсов;
• безопасности автодорожного строительства;
• значимого варьирования эксплуатационных свойств;
• значительного улучшения качества и срока службы полотна.

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.

ООО «СДС» — официальный дилер и поставщик асфальтобетонных заводов любой комплектации, агрегатов и оригинальных запчастей к ним. Звоните по вопросам покупки бетонных заводов: 8 (800) 333-47-08.

Источник: sds-sam.ru