ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
92
ПРИМЕНЕНИЕ БИТУМНО ЭМУЛЬСИОННЫХ КОМПОЗИТОВ
В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
Абдикадиров Полат Уразимбетович
старший преподаватель.
Адилбаев Исмаил Бекбаулиевич
старший преподаватель.
Республика Узбекистан, Республика Каракалпакстан.
Каракалпакский государственный университет город Нукус.
https://doi.org/10.5281/zenodo.13161815
Резюме:
В статье представлены. Устройство для обработки
поверхности дороги, применение тонкослойных покрытий, приготовление
стабильных битумных эмульсий.
Ключевые слова:
защитные дорожные покрытия, битумные
эмульсий содержащие в минеральном порошке извести Ca O.
Для обеспечения безопасности движения автотранспортных средств, на
автомобильных дорогах высоких категорий необходимо иметь высокие
защитные слоев дорожных покрытии . Верхние слои дорожного покрытия
обеспечивают ровность нужную шероховатость , защищают дорожную
покрытию проникания воды в дорожную одежду.
Останавливает разрушение и продлевает срок службы старых покрытии ,
на которых появились признаки износа в виде трещин , шелушения ,
выкрошивания и другие . При устройстве на щебеночных и гравийных
покрытиях
обеспечивает
обезпылевание
и
значительно
более
комфортные условия движения автомобилей.
Поверхностная обработка-эта способ создания шероховатой поверхности
покрытия и устройства слоев износа и защитных слоев путем розлива на
основание тонкого слоя органического вяжущего, распределения
высокосортного щебня и уплотнения. В состав основных работ входит
розлив битума, распределение и уплотнение щебня. Процесс
окончательного формирования поверхностной обработки продолжается
около 10сут
Поверхностная обработка выполняет следующие функции:
-Восстанавливает и повышает сцепные качества дорожного покрытия;
-Формирует слой износа и защитный слой от проникания воды в
дорожную одежду;
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
93
- Останавливает разрушение и продлевает срок службы старых покрытий,
на которых появились признаки износа в виде трещин, шелушения,
выкрашивания и другие;
Изготовление качественных битумных эмульсий трудно без применения
поверхностно-активных
веществ
,
обладающих
нужным
эмульгирующимся свойствами . Для эмульгирование битумных эмульсий
применяется много химических веществ , но по экономическим и
технологическим понятиям только некоторые из них получило широкое
применение . Действия эмульгатора заключается в создании хороший
структурной оболочки дробленных капель битума, не лопающих при их
встрече. Битумы являющиеся неполярными веществами , не растворяются
в полярной жидкости-воде . Поэтому они могут смешиваться с водой
только с образованием коллоидной дисперсной системы –эмульсий .
Образование и устойчивость эмульсии достигается путем введения в нее
специальных эмульгаторов . Поверхностно-активных веществ или тонко
дисперсных твердых порошков по ввиду ПАВ , используемых в качестве
эмульгатора , битумные дорожные эмульсии подразделяют на анионные
(ЭБА) и катионные (ЭБК) .
Что такое эмульгатор простыми словами?
Эмульгаторами называются химическое соединения или смеси, которые
позволяет образовывать стабильную во времени эмульсию. Роль
эмульгатора заключается в создании стабильных мицелл, которые
образуются на границе раздела фаз вода-масло.
Эмульгирование — это процесс смешивания как минимум двух трудно
смешиваемых жидкостей. Наиболее сложная задача эмульгирования
раздробления дисперсной фазы мелкие капли.
Молекулы ПАВ состоят из полярной и неполярной части , которые
направляются на границе раздела битум-вода . Молекулы неполярной
частью они обращены к битуму , а полярная часть к воде . В таком
положении поверхностно-активных веществ снижает поверхностное
натяжение на границе их раздела . Битума (фазы) и воды (среды) .
Вследствие разделении полярной группы поверхностно-активного
вещества частицы фазы приобретает электрический заряд ( при
катионном эмульгаторе положительный , при анионактивном-
отрицательный ). Однозначные заряженные частицы фазы отталкиваются
, что не дает их слипанию и большую устойчивость эмульсии.
Минеральные эмульгаторы прилипают частиц битума и образуют на
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
94
границе раздела их с водой защитные оболочки , препятствующие
соединению .
Для приготовления дорожных эмульсий применяют минеральные тонко
измельченные вещества , а также вода растворимые органические
эмульгаторы .
Эмульсии с катион активными эмульгаторами называют кислыми с
анионактивными эмульгаторами щелочными . Содержание минеральных
эмульгаторов в эмульсии обычно не превышает 5-20% и зависит от
дисперсности , а содержание водорастворимых эмульгаторов в эмульсии 3
% . В качестве анионактивных эмульгаторов используется смоляных
органических кислот , щелочные соли нафтеновых , хлопковой гудрон ,
второй жировой гудрон .
К катион активным эмульгаторам относятся тонко измельченные
порошки извести , цемента , известняка карбоната угли и т.д. В
зависимости от содержание и свойств эмульгаторов , количество битума
можно получить эмульсии двух типов : прямые когда капли битума
диспергированы в воде , и обратные когда вода диспергировано в битуме .
В дорожной отрасли основном используется прямые эмульсий . При
взаимодействии эмульсий с минеральным материалом за счет адсорбции
эмульгатора , поглощение и испарение воды разрушается баланс системы
и происходит ее распад . Распад дорожных битумных эмульсионных
композитов зависит от вида эмульгатора от температуры окружающий
среды . Скорость и характеристики распада битумно эмульсионных
композитов можно контролировать путем введения нужных добавок .
Устойчивость эмульсии с анионактивными эмульгаторами имеют
PH=7…11, катион активные3..7 . С увеличением PH устойчивость катион
активных эмульсий уменьшается , а анионактивных эмульсий
увеличивается . Определение PH назначается путем введение в эмульсию
материалов соли и кислоты или щелочи . Обрабатывая минеральных
материалов цементом и известью улучшает адгезию вяжущего к
каменным материалам .
Приготовление битумо эмульсионных композитов применяется вязкие
битумы марки от БНД 200/300 до БНД 40/60 в зависимости от
климатических условий места строительства , типа дорожной одежды .
Эмульгатор добавляют в битум или воду . Готовые составные компоненты
эмульсионного композита хранятся в специальных емкостях , из которых
подаются в эмульсионному установку . В эмульсионном установке при
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
95
помощи вращающих лопастей происходит раздробление (
диспергирование ) битума в водной среде . Эмульгатор адсорбируется на
поверхности частиц битума и дает устойчивость полученной эмульсии.
При производстве эмульсии водные растворы эмульгатора (при введении
эмульгатора в битум ) нагреваются до температуры 70 …90 * С . При
приготовлении на минеральных эмульгаторов применяются лопастные
мешалки . Сперва в установку вводят воду при температуре около 90* С ,
потом добавляют необходимо количество тонко измельченных
эмульгаторов . Все эти материалы хорошо перемешивают до получения
однородного сметанообразного массы с температуры около 70-80* С ,
после этого в раствор поэтапно вводят горячий битум . Вся смесь хорошо
перемешивается в мешалке до получения однородной смеси , легко
разбавляемой водой .
Регулирование структурных свойств битумных эмульсий главную роль
принадлежит минеральному порошку. Объединяясь с битумом
заполнитель образует двойную систему « Минеральный порошок битум » .
Многое время предполагали , что назначение минерального порошка в
битумной эмульсий сводится лишь к заполнению пустот , то есть
обеспечении нужной плотности . Изучая литературу назначение
минерального порошка в асфальтобетоне многие исследователи давали
большое значение роли минерального порошка в асфальтобетоне . Тонко
дробленный материал не просто наполнитель пустоты –он действует как
дополнение битумного связующего . Введение минерального порошка
является повышения качество эмульсий при тонком дробления всего
минерального материала. В результате умножение число точек
соприкосновение
между
частицами
повышается
прочность
асфальтобетонного дорожного покрытия.
Битумные
эмульсии
представляют
собой
диспергированный
(дробленный) в воде жидкий битум с добавлением эмульгатора в виде
поверхностно-активных веществ. Основным параметрами работа-
способности веществ. Основными параметрами работа-способности слоев
износа являются стабильность структуры, обусловленная сцеплением
битума с минеральном наполнителем, прочность при изгибе, устойчивость
структуры к изменению влажного и температурного (периодического
замораживание и оттаивание) режимов, усталостные разрушения и
другие. Известно, что разрушения дорожных одежд при проникновении
воды в структуру материала происходит из-за изменение порового
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
96
пространства, то есть его увеличения в результате чего происходит
нарушение связей между вяжущими (битумом) и минеральными
материалами за счет напряжений, возникающих при проникновении воды
в поры. Вода под действием порового давления оказывает взрывное
действие на поры, разрушая материал. Использование слоев износа на
основе битумных эмульсий должно уменьшить проникновение влаги в
дорожные одежды.
Решение вопроса регулирования структурно-механических свойств
битумной эмульсий зависит от битума и минерального материала.
Важную роль в процессах структурообразования битумной эмульсий
принадлежит минеральному порошку входящих в состав композита
[4,21,37,38]
Объединяясь с "битумом, минеральный порошок" отмечается [36-37,57-
58], что при определённом соотношении битум-минеральный порошок
достигается наивысшая прочность структурированной дисперсной
системы, образуя этими материалами. Вследствие этого повышается
сопротивление битума ударным нагрузкам, увеличивается плотность
получаемой массы, а также возрастает прочность при напряжениях сдвига
и сжатия, снижается хрупкость. Минеральные порошки дают возможность
регулировать деформацию и уменьшать оседание полотна дорог. При
наполнении битума, минеральным порошком повышается вязкость смеси
и увеличивается теплостойкость. Традиционным порошком с большим
количеством положительных адсорбционных центров и высокой
структурирующий способностью является известняковый минеральный
порошок [4]. Исследовательскими работами было установлено, что
наилучшим являются минеральные порошки, получаемые в результате
тонкого измельчания известняков и доломиты. К этому выводу приходят
почти все. Исследователи, работавшие в этой области [17,49-50,68]. Чтобы
найти
возможность
применения
подобных
порошков
битума-
минеральных смесях без ухудшения их свойств, необходимо разобраться в
механизме
взаимодействия
между
минеральным
порошком
и
органическим вяжущим (битумом).
Анализ литературных источников по вопросу применения извести в
дорожном строительстве для приготовления битумных эмульсий
позволил установить, что эффективными и доступными минеральными
порошками считается известь (пушонка, кипелька) и цемент [30,85]. По
данным [4,30] при введении в битум активатора извести-пушонки
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
97
достигается не только лучшее смачивание и прилипания битума, но и
более быстрое его смешение с влажным минеральным материалом.
В процессе исследований, авторы [142] доказали, что, добавляя в битум
гашенную известь можно улучшить сцепление минерального порошка с
вяжущим. Также, присоединении молекулы воды к молекулам извести
способна образовывать кристаллизационную структуру. На основании
этого можно предположить, что при водонасыщении асфальтобетонных
покрытий, содержащих известь в составе минерального порошка, в теле
композита будут происходит физика-химические процессы.
Связанные с гидратацией извести, приводящие к возникновению
устойчивой структуры. И как дальше, повлечет за собой улучшение
качества, долговечности и эксплуатационных свойств асфальтобетона в
покрытии автомобильных дорог.
Использованная литература:
1 Волков М. И., Борш И.М. Исследования минеральных порошков для
асфальтовых бетонов Труды ХАДИ-1956 вып 18. с 12-17.
2. Traxler R.N. Asphalt. Its Composition Properties and Uses-New-York Reinhold
1961-37p.
3 Peterson J.C, Ensley E, K, Barbour F.A. Molecular interaction of asphalt in the
asphalt-aggregate interrace-region/Trans. Res 1974-№515. -P. 67-68.
4 Золотарёв В.А. Особенности смачивания битумом поверхности
каменных материалов // Изв вузов. Строительство и архитектура. -Л991. -
№8. -С. 68-70.
5 Лисихина А.Ц. Применение поверхностно-активных и других добавок
при строительстве асфальтобетонных и им подобных покрытий. -М:
Автотранспорт, 1957-56с.
6 Худякова Т.С. Влияние минерального материала на адгезионную
прочность битума-минеральных смесей // Химия и технология топлив и
масел. -1990. -№12. -с.28-29.
7.
Рыбьева Т.Г. Исследование влияния минералогического состава
порошков на структурно-механические свойства битумоминеральных
материалов: Автореф. дис.... канд. техн. наук.-М., 1960. - 18 с.
8.
Ребиндер П.А. Поверхностно-активные вещества.- М.: Знание, 1961.-
46 с.
9.
Амброс Р.А. Об исследовании влияния химических добавок на
сцепление битума с каменными материалами // Тр. Таллинского
политехнического инст.:
- Эстонгосиздат. - 1956. - Серия А. -
№69.-С. 74-77.
