МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ КАТИОННЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Москы 1973

Министерство транспортного строительства СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

(СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ КАТИОННЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Москва 1973

ра отбирают пробу около 100 г, охлаждают до 20° и определяют потенциометром показатель pH; он должен быть в пределах 1,8-2,2.

Значение pH меньше 1,8 свидетельствует об избытке кислоты, что отрицательно влияет на адгезию эмульгированного битума. Значение pH более 2,2 свидетель -ствует о недостатке кислоты, что ухудшает условия эмульгирования битума.

18.    Раствор выравнивателя А в воде приготовляют следующим образом: нагревают воду до 854-75 , вводят в нее выравниватель А в количестве 1-2% от веса воды и тщательно перемешивают. Кислоту в раствор вырав-пителя А не добавляют.

19.    БП-3 вводят в битум, разогретый в котле до рабочей температуры (л.23), в количестве 2*4% от веса битума, затем для лучшего распределения добавки в битуме его перекачивают в рабочий котел и обратно.

Соляную кислоту растворяют в воде, нагретой до температуры 65*75 . Необходимое количество кислоты рассчитывают по основности БП-3, указанной в паспорте или установленной в лаборатории; ориентировоч н о это составляет 1% кислоты с удельным весом !,179.

20.    Диамин переводят в водорастворимое состояние путем обработки раствором соляной или уксусной кис -лоты* Необходимое количество кислоты рассчитывают по основности диамина, указанной в паспорте или установленной в лаборатории. Ориентировочно количес т в о кислоты составляет 1% от мс* йоды, Кислоту вливают в воду, нагретую до 85*75 , затем туда же добавляют диамин в количестве 1-1,5% к весу воды.Раствор тша -тельно перемешивают в течение 20-30 мин до полного растворения диамина.

Битумы

21. Для приготовления катионных эмульсий используют битумы марок БНД-90/130, БНД-13 0/ 200и БНД-200/300. Выбор марки битума обусловлен назначе-

нием эмульсий. Для эмульсий, применяемых при ус -тройстве слоев с шероховатой поверхностью способом поверхностной обработки, используют битум с глуби -ной проникания 100*150 .

Для приготовления складируемых эмульсионно-ми -неральных смесей следует применять битум с глуби -ной проникания 200*250 .

22.    Битумы необходимой вязкости можно получить либо на нефтеперерабатывающем заводе, либо на эмульсионной установке путем разжижения более вяз кого битума.

В качестве разжижителя рекомендуются: дизель н о е топливо (ГОСТ 4749-49),моторное топлив о (ГОСТ 1667-08), мазут (ГОСТ 10585-63), сланце вое масло (ГОСТ 4806-66).

В зависимости от вязкости исходного битума ц о-бавляют 5-12% разжижителя.

Технология приготовления эмульсий

23.    Для приготовления эмульсий битумы следу е т нагревать до температуры:

БНД-90/130 ................120*130 ;

БНД-130/200 и БНД-200/300 ......110-120°.

Водные растворы эмульгаторов нагревают до тем -пературы 65*75 .

24.    Для приготовления катионных эмульсий используют эмульсионные машины непрерывного дейст в и я (табл.2).

25.    Оборудование, используемое для получения катионных эмульсий, должно быть чистым: без ржавчи -ны, остатков битума, щелочи или анионных ПАВ. Оборудование эмульсионной установки (емкости, механизмы и трубопроводы), выпускавшее ранее анион н у ю эмульсию, необходимо тщательно очистить от остатков эмульгаторов и эмульсий и непосредственно перед началом работы промыть сначала горячей водой, а затем 0,1-0,3%-ным раствором соляной кислоты.

11

26.    Нагретый (п.23) раствор эмульгатора и битум непрерывно подают в диспергатор в соотношении, обеспечивающем требуемую концентрацию эмульсии. Во избежание пенообразования выходящая из диспергатора эмульсия должна иметь температуру не выше 90 .

27.    После приготовления эмульсии во избежание коррозии металла все оборудование (емкость для приготовления эмульгатора, дозировочный бачок, диспергатор, трубопроводы и насосы), через которое проходят вод -ные растворы соляной кислоты и эмульгаторов, необходимо промыть горячей водой. Наибольшую опасность для металла представляет соляная кислота как в концентрированном, так и в разбавленном виде. Рекомен -дуемые эмульгаторы являются ингибиторами коррозии, поэтому их водные растворы, даже если в их состав входит соляная кислота, существенной коррозии не вызывают. Готовая катионная эмульсия металл не разру -шает, так как на его поверхности образуется защитный тонкий слой битума.

Контроль качества эмульсии

28.    Качество эмульсии в процессе ее приготовления контролируют визуально, погружая стеклянную палочку

12

в струю эмульсии, вытекающей из диспергатора. При хорошем качестве эмульсии палочка покрывается однородной темно-коричневой пленкой. Не допускается на -личие в пленке комочков или нитей битума.

29.    Качество приготовленной и слитой в емкость для хранения эмульсии определяют по остатку на сите с отверстиями размером 0,63мм в соответствии с "Техни -ческими указаниями по приготовлению дорожных эмульсий' ВСН 115-65. Остаток на сите должен быть не более 0,1% от веса эмульсии.

30.    Количество битума в эмульсии устанавливают методом выпаривания воды в соответствии с ВСН 115-65.

31.    Прочность сцепления пленки из эмульсии с минеральными материалами определяют по следующей методике. Из щебня, предназначенного для производства работ, отбирают пробу около 0,5 кг, промывают и высу -шивают. Из пробы отбирают три щебенки кубовидной или шестигранной формы с длиной ребра 20-25мм, обвязывают их ниткой или мягкой проволокой, погружают на

1- 2 сек в стакан с дистиллированной водой, вынимают из воды, стряхивают капли и сразу же погружают на

2- 3 сек в стакан с испытуемой эмульсией, вынимают из стакана и подвешивают на штативе так, чтобы щебенки не касались друг друга и других предметов. Испытывают щебенки через сутки. Для этого на закрытую элек -троплитку ставят стакан с дистиллированной водой и нагревают ее до 100 (не допуская бурного кипе н и я); каждую из подвешенных на штативе шебенок поочередно погружают в кипящую воду и выдерживают в ней ЗОмин. По истечении указанного срока снимают фильтровальной бумагой с поверхности воды всплывший битум, вынимают щебенку и визуально устанавливают состояние плен -ки. Считается, что эмульсия выдержала испытание,если на гранях щебенки полностью сохранился неирерыв н ы й равномерный слой пленки. Допускается оголение острых ребер и углов щебенки.

13

32.    Катионные эмульсии можно хранить как на месте их изготовления, так и на месте строительства в вертикальных емкостях круглого поперечного сечения. Не рекомендуется хранить эмульсии в емкостях прямоугольного сечения во избежание скопления битума в углах емкости.

33.    Емкости для эмульсии должны быть ЧИСТЫМИД10-ред наполнением их следует промыть горячей водой или слабым раствором соляной кислоты. Особенно тщательной должна быть очистка емкостей, в которых хранили анионную эмульсию или раствор анионактивных веществ.

34.    Не допускается сливать в одну емкость эмуль -сии, приготовленные по различным рецептам, так как это приводит к распаду эмульсий, т.е. необратимому разделению на битум и воду.

35.    Емкости следует наполнять снизу. При наполнении сверху конец сливного патрубка (шланга) необхо -димо опускать как можно глубже ко дну.

36.    Температура хранения эмульсий должна быть не ниже +3 .

37.    Срок хранения эмульсий не более 3 месяцев.При длительном (в течение 2 недель и более) хранении допускается некоторое расслоение эмульсии, т.е. изменение концентрации битума по высоте емкости без образования неразмешиваемых комков и сгустков.Длительно хранившуюся эмульсию перед использованием необ -ходимо тщательно перемешать.

38.    Для транспортирования эмульсий могут быть использованы автогудронаторы, битумовозы, железнодо -рожные цистерны, цистерны емкостью 1-2 т, смонтированные на грузовых автомобилях, металлические бочки емкостью от 100 до 500 л. При наполнении транспорт -ных средств следует соблюдать требования пп.33-35.

14

ПРИМЕНЕНИЕ КАТИОННЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Устройство слоев с шероховатой поверхностью

39.    Слои с шероховатой поверхностью (поверхностные обработки) с использованием в качестве вяжущего катионных эмульсий устраивают:

а)    на покрытиях из асфальтобетонных или битумо -минеральных смесей при строительстве и эксплуатации дорог П-1У категорий с целью придать покрытиям из плотных смесей шероховатость, покрытиям из порис -тых смесей - шероховатость и меньшую водопроницаемость;

б)    на основаниях из цементобетона или цементо грунта с целью предотвратить испарение воды из вы -шеуказанных материалов, обеспечить проезд строительного транспорта по слою основания, обеспечить сцеп -ление асфальтобетонного покрытия с основанием.

40.    В зависимости от качества используемого щебня и погодных условий рекомендуются два варианта организации производства работ по устройству слоев с шероховатой поверхностью:

первый вариант рекомендуется при наличии высококачественного щебня (узкой фракции, кубичес кой или шестигранной формы, без пылеватых и глинис тых примесей) и при производстве работ в условиях прохладной погоды (5*15 ) и моросящих дождей;

второй вариант рекомендуется при отсутствии высококачественного щебня (но соответствующего требованиям 'Технических указаний по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью'ВСН 73-67) и при любых погодных условиях.

41.    Последовательность технологических операций при организации производства работ по первому вари -анту приведена в пп.42-47.

42.    Покрытие (или основание), на котором устраи -вают поверхностную обработку, тщательно очищают от

15

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ КАТИОННЫХ ЭМУЛЬСИЙ М., Союз -дорнии, 1973

Катионные эмульсии, как вяжущий материал, не только обеспечивают более высокое качество целого ряда дорожно-строительных работ по сравнению с анионными эмульсиями, но и открывают дорогу принципиально новым конструктивным решениям и новым способам производства работ.

В Союздорнии и его филиалах разработаны сос -тавы и технология получения катионных эмульсий на эмульгаторах, выпуск которых осваивается предприятиями химической и нефтеперерабаты ваюшей промышленности.

Учитывая дефицитность и сравнительно высокую стоимость новых эмульгаторов, применение катионных эмульсий в настоящее время рекомендуется для двух видов работ: при устройстве слоев с шерохо -ватой поверхностью способом поверхностной обработки и приготовления складируемых эмульсионно-ми -неральных смесей. Первый вид работ освоен дорожными организациями с использованием других вяжущих (битума и анионной эмульсии), замена их катионной эмульсией позволит значительно повысить качество работ и долговечность слоя без существенного изменения технологии производства работ. Второй вид работ является новым и рекомендуется в целях широкой опытно-производственной провер -си.

Т абл.-4.

СОЮЗДОРНИИ, 1973 г.

УДК 625.063.004.14

ПРЕДИСЛОВИЕ

Применение битумных катионных эмульсий - высокоак -тивных органических вяжущих - в дорожном строительстве будет способствовать улучшению качества целого ряда дорожно-строительных работ и повышению долговечности дорожных одежд. Специфика свойств катионных эмульсий такова, что их применение не только оказывается более эффективным в тех видах работ, где ранее использо вали анионные эмульсии, но и дает возможность принимат ь принципиально новые конструктивные решения и внедрять новые способы производства работ.

В нашей стране применяют пока только анион н ы е эмульсии.

Однако ряд предприятий различных отраслей хими -ческой и нефтеперерабатывающей промышленности в настоящее время осваивает выпуск некоторых видов катионных ПАВ, что дает возможность ставить задачу широкой опытно-производственной проверки эффектив -ности использования их в качестве эмульгаторов для дорожных битумных эмульсий.

В связи с этим в Союздорнии и его филиалах разработаны составы и технология получения катионн ы х эмульсий на новых эмульгаторах.

Настоящие 'Методические рекомендации по приго -товлению и применению в дорожном строительстве катионных эмульсий' разработаны на основе лаборатор -ных исследований, проведенных в Союздорнии, его филиалах и Белдорнии 1971-1972 гг., а также опытно-экспериментальных работ, выполненных рядом дорожно -строительных организаций Минтрасстроя СССР,Минав-тодора РСФСР и Казахской ССР.

'Методические рекомендации' составили кандидаты технических наук И.А.Плотникова, Э.А. Казарновская, М.Ф.Никишина, И.Н.Петухов и Б.М.Хавкин.

3

Все замечания и предложения просим направлять по адресу: 143906, Московская область, Балашиха, Союз до рнии.

1

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.    В настоящее время в практике дорожного строительства применяют в качестве вяжущего ма -териала два вида битумных эмульсий - анионные и катионные.

Основное различие между ними заключается во взаимодействии с минеральными материалами.

2.    Анионные эмульсии активно взаимо д е й с т в у ют только с основными породами; с кислыми породами они практически не взаимодействуют, поэтому на з е р нах кварцевого песка, гранита, песчаника формирование битумной пленки из анионной эмульсии происходит в основном за счет испарения из нее воды, что ставит строителей в зависимость от погодно-климатичес к и х условий и вынуждает усложнять технологический процесс введением в эмульсионно-минеральные смеси активирующих добавок - извести или цемента.

3.    Катионные эмульсии активно взаимодействуют со всеми минеральными материалами, причем с кислы -ми это взаимодействие носит химический характер, в результате чего прочность сцепления и водостойкость пленки битума из катионной эмульсии з н а ч и т ел ьно больше, чем из анионной, и даже выше, чем п л е нки вязкого битума при горячем способе обработки. Наличие воды на поверхности зерен кислого минерального материала при обработке их катионной эмульсией н е только не замедляет процесс формирования связей между битумом и камнем, но и способствует ему.

4.    Дефицитность и сравнительно высокая стоимость катионных эмульгаторов диктуют целесообразность использования катионных эмульсий в настоящее время лишь в тех условиях, когда использование анион н ых эмульсий не обеспечивает выполнения соврем е иных требований к качеству работ:

- при применении кислых минеральных материалов;

-    при производстве работ в неблагоприятных погодно-климатических условиях, исключающих возможность быстрого испарения воды из эмульсионно-минеральных материалов.

5.    Из многочисленных видов работ, при выполнении которых в вышеуказанных условиях можно использо -вать катионные эмульсии, в настоящие "Методичес к и е рекомендации*' включены лишь те, которые практически осуществимы с использованием отечественных эмульгаторов и машин и дают значительный технический и экономический эффект:

устройство слоев с шероховатой поверхностью;

приготовление складируемых эмульсионно-минеральных смесей.

6.    Использование катионных битумных эмульсий для устройства слоев с шероховатой поверхностью спосо -бом поверхностной обработки имеет ряд преимуществ по сравнению с вязким битумом:

-    повышается точность дозирования битума, что исключает вероятность "потения*' слоя и потери его ше -роховатости;

-    упрощается производство работ за счет примене -ния вяжушего в холодном состоянии;

-    появляется возможность выполнения работ при температуре воздуха до *5 С и с использованием влажно -го шебня;

-    исключается необходимость применения черн о го шебня.

7.    Складируемые эмульсионно-минеральные с меси отличаются от эмульсионно-минеральных смесей,укла -дываемых непосредственно после приготовления, возможностью длительного хранения:

-    для создания запаса материала в неограниченн о м количестве;

-    для значительного сокращения сроков формирования конструктивных слоев дорожных одежд за с ч е т протекания большей части этого процесса в пери о д хранения смеси з штабеле.

С*

8.    Неслеживаемость смесей обеспечивают применением эмульсий из битумов пониженной вязкости, а также спецификой технологии приготовления смесей.

9.    Складируемые эмульсионно-минеральные смеси, приготовленные с катионной эмульсией, по качеству не уступают битумоминеральным смесям, приготовленным горячим способом, и имеют по сравнению с ними ряд преимуществ:

а)    исключается сушка и подогрев минеральных ма -териалов, что упрощает технологический процесс при -готовления смесей и улучшает санитарно-гигиеничес -кие условия работы смесительной установки;

б)    упрощается конструктивная схема смеситель и о н установки, снижается ее металлоемкость и стоимость;

в)    более экономично используются ПАВ, так как в эмульсии они распределены лишь по поверхности битумных капелек, т.е. непосредственно в зоне контакта bvi-жущего с минеральными материалами, а не по всему объему битума, как при горячем способе производства работ;

г)    уплотняется и несколько удлиняется строитель -ный сезон за счет возможности приготовления смеси в любую погоду при положительных температурах;

д)    упрощается организация работ, так как приготовление смеси не зависит от фронта работ на линии и наличия транспортных средств.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ КАТИОННЫХ ЭМУЛЬСИИ Эмульгаторы

10.    В качестве эмульгаторов для катионных битумных эмульсий можно использовать водораствс р и м ы е ПАВ типа солей аминов и четвертичных аммониевых оснований или водонерастворимые ПАВ типа аминов и диаминов.

11.    Из числа водорастворимых ПАВ рекомендуются:

7

а)    четвертичная аммониевая соль типа алкилтриме-тиламмонийхлорид (ATM) фракции СC^q. Соль выпускается опытно-производственной установкой Волгодонского филиала ВНИИСИНЖ в виде 50-60%-ного раствора в изопропиловом спирте и доставляется потре -бителям в металлических бочках. При использовании ATM получают быстрораспадаюшиеся эмульсии;

б)    выравнитель А (ГОСТ 9600-61) - вязкая масса гемно-коричневого цвета. Представляет собой четвертичную аммониевую соль полигликолевых эфиров моно-и диалкилфенолов. Выпускается Березниковским азот -но-туковым заводом, доставляется потребителям в металлических бочках. При использовании выравнителя А получают эмульсии медленного распада.

12.    Из числа водонерастворимых ПАВ рекомендуются:

а)    адгезионная присадка БП-3, представляющая собой безводную тзердообразную пасту светло-коричневого цвета. БП-3 хорошо растворима в битуме. Актив -ные вещества, содержащиеся в ней, - смесь амидо-аминов и имидазолинов Выпускается Уфимским НПЗ.При использовании БП-3 получают быстрораспадаюшиеся эмульсии;

б)    октадецилтриметилендиамин (диамин), представляющий собой безводную воскообразную массу белого или светло-желтого цвета. Выпускается опытно-произ -водственной установкой Долгопрудненского завода тонкого органического синтеза. При использовании диамина получают быстрораспадаюшиеся эмульсии.

13.    Кроме ПАВ, в состав эмульгатора для катион -ных эмульсий необходимо вводить соляную кислоту (ГОСТ 3118-67) или уксусную кислоту (ГОСТ 7077-54).

14.    Технологические операции по подготовке эмульгаторов к использованию зависят от их свойств: водорастворимые вещества необходимо вводить в воду, а водоперастворимые либо в битум, либо переводить в водорастворимое состояние путем обработки кислотой.

8

Растворы эмульгаторов и кислот приготовляют непосредственно перед их использованием в емкостях, снабженных плотно закрывающимися крышками.

15.    Раствор ATM приготовляют следующим образом: нагревают воду до температуры 65-75° , растворяют в ней ATM в количестве 1,5-2,0% соли от веса воды, затем добавляют соляную кислоту 36%- ной концентрации с удельным весом 1,179 в количестве 0,2% от веса воды.

16.    Концентрацию соляной кислоты необходимо устанавливать для каждой партии путем измерения ареометром удельного веса. При наличии кислоты другой концентрации ее количество корректируют по табл,1.

Таблица 1

Например, нужно добавить 2,5 кг соляной кислоты с удельным весом 1,179, а в наличии имеется кислота с удельным весом 1,129, тогда ее нужно добавить в количестве:

2,5 кг х 1,366 = 3,42 кг.

17. Правильность дозирования соляной кислоты кон -тролируют следующим образом: из полученного раство-

Г    9