Пособие по приготовлению и применению битумных дорожных эмульсий (к снип 3.06.03-85)

3.51. Наполнять емкость и отбирать из нее эмульсии следует снизу. При необходимости наполнения сверху конец сливного патрубка (шланга) опускают в глубь эмульсии, чтобы не допускать пенообразования или распада заливаемой эмульсии вследствие ударов ее о поверхность эмульсии, находящейся в емкости.

3.52. Эмульсии допускается хранить при температуре воздуха не ниже 0 °С.

Срок хранения эмульсий классов ЭБА-1, ЭБА-2, ЭБК-1, ЭБК-2 - один месяц со дня приготовления, эмульсий классов ЭБА-3 и ЭБК-3 - два месяца со дня приготовления.

3.53. При длительном (в течение 2 недель) хранении допускается некоторое расслоение эмульсии, т.е. изменение концентрации битума по высоте емкости без образования неразмешиваемых комков и сгустков. Длительно хранившуюся эмульсию перед использованием необходимо тщательно перемешать.

3.54. Пасты можно хранить в течение 6 мес при температуре воздуха до минус 15 °С. При хранении паста оседает и уплотняется, поэтому перед применением ее необходимо перемешивать. Во избежание пересыхания пасты над ее поверхностью должен быть постоянный слой воды 2-5 см.

3.55. Обратные эмульсии разрешается хранить без потери качества в течение недели при температуре воздуха до минус 5 °С. Обратные вязкие эмульсии хранят в обогреваемых емкостях.

3.56. Для транспортирования эмульсий могут быть использованы автогудронаторы, битумовозы, железнодорожные цистерны, цистерны емкостью 1-2 т, смонтированные на грузовых автомобилях, металлические бочки емкостью от 10 до 500 л. При наполнении транспортных средств следует соблюдать требования пп. 3.50-3.51.

При наполнении транспортных средств эмульсию следует пропускать через сетчатый фильтр с размером отверстий 3 мм, надетый на заборный конец шланга.

3.57. Для транспортирования паст могут быть использованы: автомобили-самосвалы, ящики или бочки, не пропускающие воду.

3.58. Предприятие-изготовитель должно сопровождать каждую партию эмульсии документом, удостоверяющим качество, в котором указывают:

наименование и адрес предприятия-изготовителя;

номер и дату составления документа;

класс эмульсии и наименование эмульгатора;

результаты испытаний (глубину проникания иглы для битума, использованного при изготовлении эмульсий, содержание битума с эмульгатором, условную вязкость эмульсии);

дату изготовления эмульсии;

обозначение нормативного документа.

4. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ЭМУЛЬГАТОРОВ И ЭМУЛЬСИЙ

Испытание эмульгаторов

4.1. Содержание воды в эмульгаторах определяется по ГОСТ 2477-65*.

4.2. Основность эмульгаторов и кислотное число определяют по ГОСТ 11362-76*.4.3. Число омыления выражается количеством миллиграммов едкого кали, необходимого для омыления всех свободных и связанных кислот, содержащихся в 1 г кислотного продукта.

Для светлоокрашенных продуктов число омыления определяется по ГОСТ 17362-71*.

Для темноокрашенных эмульгаторов - по следующей методике.

Навеску эмульгатора 1-2 г, отвешенную на аналитических весах, помещают в коническую колбу. В колбу вливают 20 мл бензола и растворяют в нем навеску эмульгатора. В колбу с растворенным эмульгатором добавляют 25 мл 0,5Н спиртового раствора едкого кали и кипятят с обратным холодильником в течение 1,5-2 ч. Одновременно в тех же условиях и такой же колбе кипятят такую же смесь из бензола со спиртовым раствором едкого кали, но без навески (слепой опыт). После прекращения нагревания промывают трубку холодильника 3-5 мл нейтрализованного этилового спирта.

Каждую из колб помещают на магниевую мешалку, опускают в раствор электроды потенциометра (на глубину 10-12 мм) и магнит для перемешивания раствора и отмечают первоначальное значение рН.

Титрование производят обратное, т.е. в контрольную и рабочую пробы вводят 25 мл 0,5Н спиртового раствора HCl, а затем оттитровывают 0,5Н раствором КОН до рН более 10. Титрование ведут медленно, добавляя титрованный раствор порциями по 0,1 мл, причем каждую последующую порцию титрана добавляют только после того, как стрелка рН-метра примет устойчивое положение.

Число омыления рассчитывают на сухое вещество по формуле

, (6)

где V₁ - количество 0,5Н раствора КОН, израсходованного на титрование рабочей пробы, мл; V₂ - количество того же раствора КОН, израсходованного на титрование слепого опыта, мл; Т_кон - титр 0,5Н раствора КОН, мг; g - навеска эмульгатора, г; В - содержание воды в эмульгаторе, %.

Значения V₁ и V₂ устанавливают расчетным или графическим интерполированием для рН = 10. Титр КОН устанавливают потенциометрически по спиртовому раствору 0,5Н HCl, приготовленному из фиксанала.

4.4. Водородный показатель рН водных растворов эмульгаторов определяют индикаторной бумагой (экспресс-метод) или потенциометром. При применении экспресс-метода полоску индикаторной бумаги погружают в испытуемый раствор, вынимают из него и немедленно сравнивают полученную окраску бумаги с прилагаемой шкалой цветности, соответствующей различным значениям рН (от 1 до 14).

Для определения рН потенциометром используют рН-метры. Измерения выполняют в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к приборам.

4.5. Содержание фенолов в дегтях определяют в соответствии с ГОСТ 4641-80 п. 4.7.

4.6. Содержание активных СаО и MgO в извести определяют по ГОСТ 22688-77.

Испытание эмульсий

4.7. Прямые эмульсии испытываютв соответствии с требованиями ГОСТ 18659-81.

4.8. Обратные эмульсии испытывают по методикам, изложенным в пп. 4.9-4.14. Из приготовленной партии обратной эмульсии отбирают 1-2 кг в фарфоровый, эмалированный или стеклянный сосуд. Перед взятием пробы эмульсию тщательно перемешивают.

4.9. Содержание воды в обратной эмульсии определяют по ГОСТ 2477-65*.

4.10. Вязкость обратных эмульсий определяют на вискозиметре для нефтяных битумов с отверстием 5 мм при температуре 60 °С.

Вискозиметр устанавливают горизонтально с помощью установочных винтов.

Внутреннюю поверхность цилиндра вискозиметра, а также шариковый клапан тщательно промывают бензином или другим растворителем и просушивают воздухом. Сточное отверстие цилиндра закрывают шариковым клапаном и подставляют под него фарфоровую чашку. Баню вискозиметра наполняют водой с температурой (60±2 °С). Эмульсию с температурой (60±2 °С) наливают в цилиндр вискозиметра так, чтобы боковой шлифт отвесно поставленного шарикового клапана был погружен в продукт до половины своего диаметра.

Фарфоровую чашку убирают из-под сточного отверстия вискозиметра и на ее место подставляют чистый сухой измерительный цилиндр так, чтобы при сливе продукт не разбрызгивался по стенкам цилиндра.

Затем быстро поднимают за стержень шариковый клапан и вешают его на край цилиндра или на специальный держатель. В момент, когда уровень эмульсии достигнет в измерительном цилиндре метки 25 мл, включают секундомер. Когда уровень продукта достигнет метки 75 мл, секундомер останавливают и вычисляют время испытания.

За условную вязкость, выраженную в секундах, принимают время истечения 50 мл эмульсии. За результат принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений.

4.11. Однородность обратной эмульсии определяют визуально по наличию в эмульсии непроэмульгированных объемов воды. В эмульсию на 1 с погружают стеклянную палочку. Затем палочку вынимают и по мере стекания эмульсии просматривают поверхность. На поверхности эмульсии не должно быть непроэмульгированных или коагулированных капель воды.

4.12. Устойчивость при хранении обратных эмульсий, т.е. способность ее оставаться однородной без образования в эмульсии объемов воды в процессе хранения, определяют следующим образом.

В каждый из двух цилиндров вместимостью по 250 мл наливают по 200 мл эмульсии. Цилиндры плотно закрывают и оставляют на хранение в спокойном состоянии при комнатной температуре на 7 сут.

По истечении 7 сут оценивают визуально однородность эмульсии. Если наблюдается расслаивание, то после перемешивания однородность эмульсии должна восстанавливаться. В противном случае считают, что эмульсия не выдержала испытание.

4.13. Определение способности обратной эмульсии обрабатывать влажный каменный материал заключается в перемешивании каменного материала с оптимальным количеством извести и обратной эмульсии или извести и обратной и прямой эмульсиями и визуальной оценке величины поверхности покрытой пленкой вяжущего.

Щебень массой 1 кг, размером 5-15 мм промывают, высушивают 2 час при температуре 105 °С, после чего охлаждают.

200 г щебня увлажняют 3% воды, перемешивают, добавляют 0,5% извести-пушонки. После тщательного перемешивания увлажненного щебня с известью добавляют 4% (в пересчете на исходное вяжущее) обратной эмульсии ЭО и снова тщательно перемешивают. Поверхность щебня после обработки эмульсией должна быть покрыта сплошной пленкой вяжущего.

При определении способности обволакивания щебня обратными вязкими ЭО-В эмульсиями перед обработкой эмульсию и щебень нагревают до 40-60 °С.

При определении способности обволакивания щебня двумя эмульсиями - обратной ОЭ и прямой ЭБА-2 или ЭБА-3 200 г щебня фракции 5-15 мм увлажняют 3% воды, перемешивают, добавляют 0,5% извести-пушонки, снова тщательно перемешивают, затем добавляют 2,1% обратной эмульсии, тщательно перемешивают, добавляют 4,8% прямой эмульсии ЭБА-2 или ЭБА-3. Производят перемешивание в течение 30 с и раскладывают по бумаге.

Способность к обволакиванию считается удовлетворительной, если необработанными обратной эмульсией остаются только углубления на поверхности щебня, а прямой эмульсией обволакивается не менее 90% поверхности.

4.14. Сцепление пленки вяжущего с минеральными материалами оценивают визуально по величине поверхности минерального материала, предварительно обработанного обратной вязкой эмульсией в сочетании с битумной эмульсией прямого типа, после кипячения его в воде.

Обработанный эмульсиями, как указано в п. 4.13, щебеночной материал раскладывают слоем в одну щебенку и выдерживают при комнатной температуре в течение 30 мин. Затем 100 г материала помещают на металлическую сетку, подвешивают ее в стакане с кипящей водой и кипятят 30 мин, после чего бумагой снимают с поверхности воды пленку вяжущего, вынимаютсетку, щебень раскладывают на бумагу и визуально по величине поверхности, покрытой пленкой вяжущего, определяют сцепление вяжущего с минеральным материалом. Если не менее трех четвертей (75 %) поверхности щебня покрыто битумной пленкой, то считают, что эмульсия выдержала испытание.

Испытание паст

4.15. Условную вязкость паст определяют в соответствии с п. 4.10, но при температуре 20 °С.

4.16. Однородность пасты определяется по остатку битума на сите с сеткой № 1,25 после процеживания через него пасты и выражается в % массы пасты.

Сито тщательно промывают водой с моющим средством, а затем чистой водой, высушивают и охлаждают до комнатной температуры. Сито помещают в чашку и взвешивают с точностью до 0,01 г, затем сито вынимают из чашки и обильно смачивают водой. Дают воде стечь и устанавливают сито над сосудом вместимостью не менее 2 л.

В стеклянный стакан отвешивают 100 г пасты и разбавляют ее 500 см³ воды, тщательно перемешивая стеклянной палочкой.

Разведенную пасту равномерно и непрерывно процеживают через сито. Освобождаемый от пасты стакан и стеклянную палочку промывают водой, сливая ее на сито. Остаток на сите также промывают водой до получения прозрачных промывных вод, не содержащих следов пасты.

После этого сито ставят в чашку, с которой его предварительно взвешивали, и сушат до постоянной массы при температуре 105-110 °С, охлаждают до комнатной температуры и взвешивают вместе с чашкой с точностью 0,01 г.

Однородность устанавливают по остатку на сите в % и вычисляют по формуле с точностью 0,01 %

, (7)

где g₁ - масса сита и чашки, г;

g₂ - масса сита с остатком и чашкой, г;

g₃ - масса пасты, г.

Максимальное расхождение между результатами параллельных определений не должно превышать 0,05%, если это расхождение больше, то определение повторяют.

За результат принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений.

4.17. Устойчивость при хранении оценивают по измерению однородности пасты, характеризуемой остатком на сите с сеткой № 1,25 при процеживании через него пасты после 7 и 30 суток хранения.

В каждые из четырех сосудов вместимостью по 250 мл отвешивают по 200 г пасты с точностью 0,01 г. Сосуды плотно закрывают и оставляют на хранение в спокойном состоянии при комнатной температуре.

По истечении 7 сут проводят испытание пасты из двух сосудов в соответствии с п. 4.16. Из двух других цилиндров пасту испытывают через 30 сут хранения.

5. ПРИМЕНЕНИЕ БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

5.1. Рекомендуемая область применения битумных эмульсий для дорожного строительства приведена в табл. 10. На рис. 3 даны принципиальные конструкции дорожных одежд, устраиваемых с применением битумных эмульсий.

Расчетные модули упругости конструктивных слоев, устраиваемых с применением эмульсий, приведены в табл. 11.

Устройство дорожных одежд из эмульсионно-минеральных смесей, приготовленных в установке

5.2. Область применения эмульсионно-минеральных смесей в конструктивных слоях дорожных одежд в основном та же, что и аналогичных из битумоминеральных смесей, приготовленных горячим способом.

Особые случаи применения некоторых разновидностей эмульсионно-минеральных смесей оговорены в соответствующих разделах Пособия.

Технология приготовления смесей с применением эмульсий зависит от зернового состава смесей, а именно от содержания тонкодисперсной части смеси, которая наиболее активна по отношению к битумной эмульсии. Смеси различного зернового состава требуют применения эмульсий разных классов. Состав смеси и класс эмульсии определяют в свою очередь особенности технологии производства работ в каждом конкретном случае.

5.3. Эмульсионно-минеральные смеси отличаются от горячих битумоминеральных более длительным сроком формирования.

Процесс формирования зависит от активности взаимодействия эмульгатора с минеральными материалами и возможности удаления воды из смеси.

Катионные эмульсии активно взаимодействуют с минеральными материалами, обеспечивая хорошую адгезию битумной пленки и быстрое формирование материала.

Эмульгаторы анионных эмульсий мало активны или даже инертны по отношению к поверхности минеральных материалов. Для усиления адгезионных и когезионных связей в эмульсионно-минеральных смесях на анионных эмульсиях в их состав вводят известь или цемент, с которыми эмульгатор вступает в химическое взаимодействие, стимулируя тем самым распад эмульсии и образование адгезионных связей. При этом часть воды уходит на гидратацию этих активаторов. Все это ускоряет процесс формирования смесей и улучшает их физико-механические свойства. Особенно эффективно использовать в качестве добавки цемент. Он реагирует с водой длительное время, постепенно отбирая ее из пленки и из пор и образуя в структуре материала жесткие связи, способствующие значительному увеличению его прочности. Использование цемента особенно эффективно в эмульсионно-минеральных смесях из гравийных и песчаных материалов, не обогащенных дроблеными зернами.