МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА
(РОСАВТОДОР)
Введены в действие
распоряжением
Минтранса России
№ ОС-805-р от 15.09. 2003 г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ
КАТИОННЫХ БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Дорожная битумная эмульсия - дисперсная система, состоящая из двух взаимно нерастворимых жидкостей, представляющая собой однородную маловязкую жидкость темно-коричневого или черного цвета. Одна из жидкостей (дисперсная фаза) тонко измельчена (диспергирована) и находится в другой жидкости (дисперсионной среде).
1.2. Полимермодифицированная (битумно-полимерная) дорожная битумная эмульсия - битумная эмульсия, имеющая в своем составе полимер в виде латекса или модифицирующей добавки к битуму в количестве, необходимом для улучшения свойств остаточного вяжущего.
1.3. Настоящие рекомендации распространяются на приготовление и использование катионоактивных битумных эмульсий классов ЭБК-1, ЭБК-2, ЭБК-3 и полимермодифицированных эмульсий этих же классов (ЭБПК-1, ЭБПК-2, ЭБПК-3) по ГОСТ Р 52128-2003.
1.4. По характеру взаимодействия с минеральными материалами битумные дорожные эмульсии делятся на быстро- средне- и медленнораспадающиеся.
1.5. Согласно ГОСТ Р 52128-2003 скорость распада битумных эмульсий характеризуется возможностью смешивания их с минеральными материалами различного гранулометрического состава (табл. 1.1). При этом классы ЭБК-1 (ЭБПК-1), ЭБК-2 (ЭБПК-2), ЭБК-3 (ЭБПК-3) соответствуют быстрой, средней и медленной скорости распадаа.
Таблица 1.1
Показатели смешиваемости эмульсии различных классов с минеральными материалами
Наименование показателей
|
Классы эмульсии
|
ЭБК-1, ЭБПК-1
|
ЭБК-2, ЭБПК-2
|
ЭБК-3, ЭБПК-3
|
Смешиваемость со смесями минеральных материалов:
|
|
|
|
пористого зернового состава
|
Не смешивается
|
Смешивается
|
Смешивается
|
плотного зернового состава
|
Не смешивается
|
Не смешивается
|
Смешивается
|
1.6. Область применения битумных эмульсий различных классов приведена в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Класс битумной эмульсии
|
Область применения
|
ЭБК-1
|
Устройство поверхностной обработки
Ямочный ремонт дорожных покрытий
Подгрунтовка
|
ЭБК-2
|
Устройство поверхностной обработки
Устройство оснований дорожных конструкций способом пропитки Приготовление черного щебня и пористых щебеночных смесей для устройства оснований дорожных одежд
|
ЭБК-3
|
Приготовление плотных эмульсионно-минеральных смесей для устройства покрытий и слоев износа
Укрепление откосов земляного полотна
Приготовление грунтовых смесей
Обеспыливание грунтовых дорог
|
2. СВОЙСТВА КАТИОННЫХ ДОРОЖНЫХ БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
2.1. Используемые катионные битумные эмульсии должны соответствовать ГОСТ Р 52128-2003 «Эмульсии битумные дорожные. - Технические условия» в части предъявляемых к ним требований за исключением положений, содержащихся в п.п. 2.3, 2.4 и 2.10, или техническим условиям предприятия-изготовителя.
2.2. Массовая доля остаточного вяжущего (битума с эмульгатором и полимером) должна быть в пределах 45-69 %.
2.3. Глубина проникания иглы при 25 °С остаточного вяжущего должна соответствовать маркам вязкого битума, рекомендуемым приложением А ГОСТ 9128-97.
2.4. Показатели температуры размягчения и растяжимости остаточного вяжущего, выделенного из эмульсии, не должны уменьшаться более, чем на 15 % относительно свойств исходного битума.
2.5. Условная вязкость битумной эмульсии при 20 °С должна находиться в пределах 10-180 с.
2.6. Водородный показатель (рН) приготовленной битумной эмульсии должен находиться в пределах 2,0-4,0.
2.7. В процессе хранения битумной эмульсии не должно происходить изменения показателя рН более, чем на 0,3. Определение значения рН должно производиться через 1,3 и 7 сут после приготовления.
3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ДОРОЖНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
3.1. Исходные материалы
3.1.1. Для приготовления катионных битумных эмульсий используют битумы нефтяные дорожные по ГОСТ 22245-91.
3.1.2. Для повышения качества выполняемых работ при приготовлении эмульсий могут быть использованы, модифицированные битумы.
3.1.3. Полимермодифицированные битумные эмульсии могут быть получены путем введения катионоактивных латексов «Бутонал» и других, совместимых с эмульсией.
3.1.4. В качестве эмульгаторов для катионных эмульсий используют ПАВ типа аминов, диаминов, амидоаминов, четвертичных аммониевых соединений и другие, соответствующие техническим условиям предприятия-изготовителя. Вид и количество эмульгатора, используемого для приготовления битумной эмульсии, выбирается в зависимости от класса и назначения битумной эмульсии.
Тщательный подбор эмульгатора играет большую роль в получении эмульсий с требуемыми свойствами.
3.1.5. Окончательное решение по дозировке эмульгаторов принимается на основе результатов лабораторного подбора составов, оно обуславливается технологическими особенностями использования битумных эмульсий и свойствами использующихся в процессе производства исходных компонентов.
3.1.6. Функциональное действие эмульгаторов обеспечивается вступлением их в реакцию с кислотой.
3.1.7. Для приготовления катионных битумных эмульсий используется соляная кислота по ГОСТ 857-95, уксусная - по ГОСТ 6968-76 или ортофосфорная - по ГОСТ 10678-76.
3.1.8. Необходимое количество кислоты устанавливают на основе данных лабораторного подбора, выполненного исходя из условий обеспечения нормативных требований к битумным эмульсиям. При этом водородный показатель (рН) водного раствора эмульгатора должен находиться в пределах 1,8-3,0.
3.1.9. При использовании эмульгаторов на основе аминов перед началом работ по п. 3.1.8. может быть определено ориентировочное содержание кислоты по формуле
 ,
где А - количество соляной кислоты, % массы воды;
О - основность эмульгатора, мл HCl /г (мл раствора HCl с концентрацией 0,1 моль/дм3 (0,1 Н) на 1 г);
n - количество эмульгатора, % массы битума;
С - концентрация соляной кислоты, %.
3.1.10. Используемая для производства катионных битумных эмульсий вода должна соответствовать ГОСТ 4151-72, иметь жесткость не выше 6 мг-экв/л и не должна содержать взвешенные частицы.
3.1.11. Для повышения стабильности битумных эмульсий при хранении и транспортировании в битумные эмульсии в процессе приготовления может быть введен 49 %-й водный раствор хлорида кальция по ГОСТ 450-77 в количестве до 0,2 % от массы битумной эмульсии.
3.1.12. Битумная эмульсия соответствующего качества может быть получена при оптимальном содержании составляющих компонентов и оптимальном технологическом режиме. Влияние указанных факторов на свойства битумной эмульсии приведено на рис. 3.1. Способы повышения качества выпускаемой эмульсии изложены в табл.3.2.
Рис. 3.1. Влияние параметров эмульсии на её свойства
3.2. Оборудование для приготовления битумных эмульсий
3.2.1. Для приготовления дорожных катионных битумных эмульсий используется оборудование, реализующее принцип механического эмульгирования с помощью диспергаторов роторного типа (коллоидной мельницы).
3.2.2. На эмульсионных заводах используются коллоидные мельницы, которые могут быть разбиты на три группы в зависимости от получаемого размера частиц битума в эмульсии:
- мельницы первой группы: пик от 1 до 2 мкм и более 90 % частиц менее 5 мкм;
- мельницы второй группы: пик 4-5 мкм и более 90 % частиц менее 10 мкм;
- мельницы третьей группы: пик выше 5 мкм и более 10 % частиц крупнее 10 мкм.
3.2.3. Области применения эмульсий, приготовленных на коллоидных мельницах 1 группы, - литые эмульсионно-минеральные смеси, в том числе полимермодифицированные, поверхностная обработка (чип сил), в том числе с использованием полимеров, ресайклинг, укрепление грунтов, подгрунтовка, пропитка и т.д.; второй группы - простые литые эмульсионно-минеральные смеси, поверхностная обработка, ресайклинг, укрепление грунтов, подгрунтовка, пропитка; третьей группы - поверхностная обработка в неответственных случаях, подгрунтовка, пропитка.
Рис. 3.2. Принципиальная схема установки периодического действия
3.2.4. Производство битумных эмульсий может осуществляться на установках непрерывного или периодического действия (рис. 3.2. -3.3.). Характеристики выпускаемых в России эмульсионных установок представлены в приложении 2.
Таблица 3.2
Способы повышения качества выпускаемой битумной эмульсии
Характеристика битумной эмульсии, не соответствующая нормативным требованиям
|
Способы повышения качества
|
1. Слишком высокая вязкость битумной эмульсии
|
Уменьшить содержание вяжущего
Заменить эмульгатор
Уменьшить содержание эмульгатора
Ввести CaC и NaCl в количестве около 0,1 % от веса эмульсии
Повысить температуру эмульсии на выходе
|
2. Показатель однородности не соответствует нормативным требованиям
3. Неудовлетворительная устойчивость битумной эмульсии при хранении
|
Увеличить количество эмульгатора
Проверить величину рН
Проверить и в случае необходимости увеличить температуру исходных компонентов и эмульсии на выходе
Ввести до 3 % растворителя (керосина или дизтоплива)
Уменьшить зазор коллоидной мельницы
|
4. Скорость распада эмульсии слишком мала
|
Уменьшить содержание эмульгатора
Увеличить значение водородного показателя РН
Заменить эмульгатор
Увеличить температуру битумной эмульсии при использовании
|
5. Скорость распада эмульсии слишком велика
|
Увеличить содержание эмульгатора
Уменьшить значение рН эмульсии
Уменьшить до нижнего предела рекомендуемую температуру использования
|
6. Неудовлетворительная адгезия
|
Увеличить количество эмульгатора
Увеличить значение рН
Заменить эмульгатор
Ввести в вяжущее адгезионную добавку
|
3.2.5. В установках периодического действия раствор битума и эмульгатор готовятся в необходимых по рецептуре количествах и доводятся до расчетной температуры.
3.2.6. При использовании битума БНД 40/60, а так же при невозможности повысить качество битумной эмульсии другими, указанными в табл. 3.2. способами, в битум добавляется растворитель (керосин или дизтопливо) в количестве до 3 %.
3.2.7. Дозировка компонентов для приготовления эмульсии в установке периодического действия осуществляется с помощью насосов-дозаторов объемного дозирования.
3.2.8. В установке непрерывного действия не используются объемные дозаторы, и непосредственно в мельницу осуществляется подача битума. Установки непрерывного действия с полностью автоматизированным технологическим процессом, как правило, встраиваются в стандартный контейнер, что упрощает ее монтаж и перебазирование.
3.2.9. Основными преимуществами установок непрерывного действия по сравнению с аналогичными заводами периодического действия являются:
- быстрая перестройка процесса с одного типа эмульсии на другой;
- снижение затрат на рабочую силу и эксплуатационных расходов;
- почти полностью исключается опасность для здоровья, связанная с использованием химикалий;
- повышенный коэффициент использования благодаря исключению дозаторов.
3.2.10. Основными недостатками таких установок непрерывного действия являются:
- незавершенность химических реакций в водной фазе до осуществления процесса эмульгирования;
- сложность корректировки качества эмульсии по ходу процесса;
- чувствительность электронной аппаратуры к всевозможным электрическим помехам.
|
