Дорожные эмульсии представляют собой однородную маловязкую жидкость от темно-коричневого до черного цвета. В состав эмульсий входят битум, вода и эмульгатор.
Эмульсии представляют собой дисперсные системы; они могут быть двух типов: прямые и обратные. В прямых эмульсиях битум
распределен в воде в виде мельчайших капелек, окруженных слоем эмульгатора. Размер битумных частичек в эмульсии составляет от 1
до 10 мк.
Содержание битума в эмульсиях определяется их предполагаемым применением, но обычно колеблется в пределах 30… 70 %,
а на долю воды приходится 40… 50 %. В обратных эмульсиях в среде
битума в виде мельчайших капель равномерно распределена вода,
также стабилизированная слоем эмульгатора.
Процесс формирования эмульсии включает в себя диспергирование (измельчение) дисперсной фазы и ее стабилизацию. Для этого
в состав эмульсии вводят третий компонент – эмульгатор (поверхностно-активное вещество), который, адсорбируясь на частичках дис-
персной фазы, понижает поверхностное натяжение на границе раздела«фаза — дисперсионная среда» и образует на поверхности капель ста-
билизирующий слой , который не дает частицам дисперсной фазы сливаться в более крупные частицы (коалесценция).
Эмульгирование заключается в разделении битума на мелкие заряженные частицы, способные отталкиваться друг от друга. Оно требует одновременно и механической энергии сдвига внутри вяжущего, поступающей от эмульсионной машины, и физико-химической
энергии, вносимой эмульгатором.
Капли битума отделены друг от друга благодаря ионизированным молекулам эмульгатора, которые ориентируются относительно поверхности капель, образуя электростатическое силовое поле.
Стабильность эмульсии в значительной степени определяется напряженностью этого силового поля. Введение эмульгатора снижает
межфазное натяжение между углеводородной (битумной и водной фазами), облегчает процесс эмульгирования, создавая защитную
пленку вокруг частиц. Зачастую эмульгатор играет роль и адгезионной присадки, повышая прилипаемость битумной эмульсии к ми-
неральным материалам. В соответствии с этими разнообразными требованиями эмульгатор должен находиться в ионизированном
состоянии и обладать химической структурой, способной образовывать межфазную пленку. Если эмульгатор катионного типа,
то капли заряжены положительно (катионная эмульсия), в то время
как с анионным эмульгатором заряд будет отрицательным (анионная эмульсия).
В зависимости от природы используемого эмульгатора прямые
битумные эмульсии подразделяются на три вида:
• анионные битумные эмульсии (АБЭ);
• катионные битумные эмульсии (КБЭ);
• неионогенные битумные эмульсии.
Основное отличие этих видов эмульсий заключается во взаимодействии с минеральными материалами. Анионные эмульсии активно взаимодействуют с минеральными материалами основного характера
и слабо взаимодействуют с кислыми породами.
Катионные эмульсии активно взаимодействуют с основными, особенно кислыми, минеральными материалами, образуя на поверхности
зерен любых горных пород прочную и водостойкую пленку.
Все виды эмульсий по характеру смешиваемости с минеральными
материалами подразделяются на три класса:
– на ЭБА-1, ЭБА-2 и ЭБА-3;
• катионные на ЭБК-1, ЭБК-2 и ЭБК-3.
Эмульсии первых классов, или эмульсии быстрого структурирования (ЭБА-1 и ЭБК-1), не смешиваются с минеральными материалами.
При перемешивании с ними они быстро распадаются и выделяющийся битум неравномерно распределяется на поверхности заполнителя,оставляя пленку битума.
Эмульсии второго класса, или эмульсии среднего структурирования (ЭБА-2 и ЭБК-2), смешиваются только с материалами пористого зернового состава. Эмульсии третьего класса, или эмульсии
медленного структурирования (ЭБА-3 и ЭБК-3), смешиваются с минеральными материалами как пористого, так и плотного зернового
состава, в том числе содержащими минеральный порошок и пылеватые частицы грунта. Эмульсии медленного структурирования при
перемешивании с заполнителем расслаиваются очень медленно, что требует более длительного времени для перемешивания.
Для приготовления битумных эмульсий целесообразно использовать дорожные битумы, соответствующие требованиям ГОСТ 9128—97
Для устройства дорожных покрытий, в зависимости от дорожно-Климатичских зон и категорий, автомобильных дорог.
Большую роль в получении эмульсий с требуемыми свойствами играет тщательный подбор эмульгатора. Хороший эмульгатор помимо
обеспечения эмульсиям соответствующих свойств должен быть экономически выгодным, безопасным и простым в работе. Эмульгато-
ры должны быть совместимы с органической и водной фазами той системы, которая эмульгируется. Вода для приготовления эмульсии
должна быть с жесткостью не выше 6 мг-экв/л.