БИТУМНЫЕ ЭМУЛЬСИИ – ЦЕЛЬ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Битумные эмульсии находят широкое применение как в гражданском строительстве (гидроизоляция фундаментов, кровельные материалы, антикоррозионные покрытия и др.) так и в транспортном строительстве. При строительстве дорог работы можно разделить на следующие виды: новое строительство, капитальный ремонт, текущий ремонт и четвертый, становящийся все более популярным, это защитно-профилактические работы для продления срока службы дорожных покрытий. Остановимся сегодня на самых распространенных на данный момент видах работ с применением битумных эмульсий:

• Стабилизация земляного полотна и пропитка щебеночного основания дорожной одежды, здесь эмульсия используется для повышения прочности заполнителей или для увеличения несущей способности основания, так как обладает прекрасными проникающими способностями и выполняет роль связующего клея, проникая вглубь слоя;
• Подгрунтовка на данный момент является одной из массовых сфер применения битумных эмульсий, там, где раньше применялся битум, теперь для связывания между собой слоев дорожной одежды применяются все больше и больше битумные эмульсии.
• Устройство дорожных одежд из холодных асфальтобетонных смесей, таких например как гравэмульсионные минеральные смеси или смеси с применением старого отфрезерованного асфальта.

Экономическая эффективность применения битумных эмульсий обуславливается в первую очередь эксплуатационными свойствами самой эмульсии: низкая рабочая температура (не более 70 градусов), по сравнению с обычным битумом (рабочая температура которого 150-160 градусов), позволяет резко сократить энергозатраты при хранении, транспортировке и при использовании данного вида вяжущего, а при некоторых технологиях применения битумных эмульсий в летнее время энергозатраты в принципе отсутствуют, низкая вязкость эмульсии позволяет резко сократить норму расхода вяжущего за счет лучших свойств обволакивания и растекания эмульсии, по нашему опыту экономия таким образом на вяжущем может достигать минимум 30%; в силу своей химической природы эмульсии отличаются лучшими связующими свойствами по сравнению с обычным битумом и поэтому прекрасная адгезия битумной эмульсии зачастую исключает необходимость улучшения адгезионных свойств самого битума, что приводит к удешевлению себестоимости материала. Максимальный же экономический эффект от применения битумных эмульсий дает сама технологичность данного материала, те работы где он находит применение отличаются суммарным снижением себестоимости либо строительства либо эксплуатации автомобильной дороги, так например существует опыт когда с применением технологий холодного асфальтобетона и холодного ресайклинга удается достичь 60% экономии. То есть применение битумных эмульсий носит мультипликативный характер, которое в целом увеличивает экономический эффект при выполнении дорожно-строительных работ.

Одним из способов восстановления дорожных покрытий является использование в смесях материалов вторичной переработки. При правильном применении он дает долгосрочные экономические выгоды, позволяя заказчикам и дорожным организациям рационально использовать имеющиеся средства, обеспечивая в то же время безопасные и надежные дорожные покрытия. Использование регенерированного асфальтобетонного покрытия (РАП) можно разделить на две основные категории: горячий ресайклинг и холодный ресайклинг. Обе категории имеют достаточно продолжительную историю применения. В частности, в США каждый год на проектах ремонта и уширения дорог фрезеруется около 100 миллионов тонн асфальтобетона. Из них более 80 миллионов пускается на вторичное использование в качестве регенерированного асфальтобетонного покрытия.

Решение по применению того или иного метода ресайклинга принимается для каждого конкретного проекта индивидуально. Прежде всего, экономическая целесообразность, состояние существующего покрытия и т.д. В этом году компанией Евродорстрой, при получении контракта на ремонт участка автодороги методом холодного ресайклинга, было принято решение использовать так называемый метод холодного ресайклинга на заводе. Суть метода, вкратце состоит в том, что отфрезерованная асфальтобетонная крошка складируется на площадке АБЗ, где добавляется в холодную асфальтобетонную смесь (абс) с применением битумной эмульсии. В рамках своей производственной площадки в г. Бобров Воронежской области Евродорстрой, приобретя установку по производству битумных эмульсий MASSENZA новой модели 2014 года «EASY 3500 SK» и модернизировав стационарную бетоносмесительную установку, получил возможность для приготовления холодной смеси с добавлением РАП. Хочется заметить, что успешное производство данного вида холодных абс, в большой степени зависит от качества битумной эмульсии и от грамотного подбора состава эмульсии и рецепта смеси. Для решения этих вопросов клиент обратился за помощью специалистов нашей компании. При непосредственном участии технолога компании КОРРУС-Техникс и под контролем Воронежского филиала ГК Коррус-Тех (официального эксклюзивного представителя компании MASSENZA) была осуществлена модернизация бетоносмесительного узла с целью производства холодной абс, а также разработаны рецепты медленнораспадающейся битумной эмульсии с применением эмульгаторов и адгезионных присадок третьего поколения (на основе кремне-органики) итальянской фирмы StarAsphalt.

Как же удалось добиться высокого качества битумной эмульсии и какие критерии говорят о качестве битумных эмульсий?

О качестве битумной эмульсии можно судить по ее стабильности и уровне адгезии к каменному материалу (в данном конкретном случае задача усложнялась тем, что каменным материалом по сути являлся РАП, состоящий из смеси инертных, состарившегося битума и пыли). Стабильность обеспечивает надежное хранение эмульсии и гарантирует ее способность равномерного распределения в каменном материале.

Стабильность эмульсии зависит от размеров частиц битума в ней. Размер может быть от 1 до 20 микрометров, так например нормальный размер частиц при использовании коллоидных мельниц-гомогенизаторов при производстве битумно эмульсии достигает размеров около 4 микрометров. Свыше 10 микрометров частицы битума уже ухудшают стабильность эмульсии.

Размер же капель битума в эмульсии зависит от следующих факторов:

• тип и количество применяемого эмульгатора (очень важен подбор правильного эмульгатора, т.к. его гидрофильная часть отвечает за то, как хорошо он будет контактировать с поверхностью капли битума и насколько равномерно распределяться на ней для образования электростатического поля, создаваемого заряженными частицами на поверхности капель битума.);
• уровень ph водной фазы (от показаний данного параметра зависит эффективность распада самого эмульгатора);
• происхождение и марка битума (так как именно он контактирует с эмульгатором, его природа имеет важнейшее значение, и часто сталкиваясь с Российской практикой применения дорожниками не стабильного по своей химической структуре битума нам приходиться применять целый ряд добавок и со-эмульгаторов, чтобы нивелировать этот недостаток Российских битумов);
• температуры водной и в особенности битумной фазы (так как от этого зависят эффективность подготовки водно-эмульгаторного раствора и вязкость битумного компонента);
• тип эмульсионной мельницы (от которого зависит как производительность, так и возможность создавать стабильный по составу мелкий помол капель битума);

В зависимости от различного применения к битумной эмульсии предъявляются различные требования по времени распада эмульсии после контакта ее с наполнителем или каменным материалом, а также могут предъявляться различные требования по вязкости (так как требуется различная степень текучести или проникновения эмульсии). Что касается смесей битумной эмульсии с РАП, то в этом случае стабильность должна быть на высоте, так как после перемешивания с материалом эмульсия должна не распадаясь еще выдержать время транспортировки и укладки абс на объекте и распасться в момент уплотнения при этом проявив отличную адгезию к РАП.

Именно поэтому компания MASSENZA исповедует принцип установок циклического действия, так как новые технологии нуждаются в специальной эмульсии с высоким содержанием добавок. Современные высококачественные новые типы эмульсии на сегодняшний момент имеют высокое содержание битума (от 60 до 90%), это значит, что содержание аминов (адгезионные и эмульгаторные поверхностно-активные вещества) и их растворение должно быть идеальным, что наблюдается только на установках работающих замесами, так как в этом случае обеспечивается время химической реакции для растворения всех необходимых компонентов. Также на новых эмульсионных установках MASSENZA химические добавки дозируются инновационным методом по весу (компания MASSENZA одним из первых применила весовое дозирование на установках для производства битумных эмульсий). Таким образом, достигается супер точное дозирование ингредиентов согласно рецептуре — один из важнейших критериев достижения требуемого качества эмульсии. Плюс ко всему применение на установках MASSENZA масляной системы подогрева обеспечивает точный контроль температурных режимов производства на всех этапах.

И в дополнение новая коллоидная мельница моделей 320-360 TM — это последнее эволюционное поколение коллоидных мельниц компании MASSENZA, которая самостоятельно разрабатывает и производит эти мельницы на протяжении уже более чем 60 лет. Данная мельница изначально разрабатывалась для применения с битумом, а не пришла из каких то других (пищевой̆, химической̆) отраслей. Также, она обладает кожухом масляного подогрева, что исключает ее залипание холодным битумом и возможные поломки, имеет возможность вручную при помощи специального ключа (без разбора мельницы) изменять зазор между ротором и статором, давая возможность варьировать качество получаемой эмульсии, на ней установлено механическое уплотнение, что исключает подтеки в мельнице битума и увеличивает срок службы уплотнения на несколько лет.

Все эти новшества в купе позволили вывести на рынок обновленный модельный ряд эмульсионных установок MASSENZA: EASY – производительностью 3 т/ч, EVO – производительностью 6 т/ч и MATIC производительностью 9-15 т/ч, которые все уже работают на нужды дорожной отрасли России.

Итак, возвращаясь к внедрению технологии холодного ресайклинга, в итоге был проведен ряд испытаний, как эмульсии, так и холодной смеси с РАП, по результатам, которых убедились в соответствии показателей требованиям нормативной документации. Полученный холодный материал использовался в качестве стабилизированного слоя основания дорожной одежды.

Технология холодного ресайклинга на заводе, на данном примере может быть рекомендована для применения всем, у кого не имеется в наличии достаточно дорогостоящее оборудование для производства работ по методу холодного ресайклинга на месте (с применением самоходного ресайклера), и эта технология – очередное доказательство возможностей достижения высокой эффективности от применения эмульсионных технологий.