Емульсії виготовляються  у  відповідності  з вимогами технічних умов "Емульсії   бітумні   дорожні"    ТУ    У    В.2.7-24.1-03450778-092-2002. За показниками якості емульсії  повинні відповідати вимогам, що наведені в табл. 1.2.

Таблиця 1.2.

2. ТЕХНІЧНІ ВИМОГИ 

Основними характеристиками бітумних матеріалів, за якими визначають їх марку (ГОСТ 11501) є в'язкість (твердість), розтяжність (дуктильність) та температура розм'якшення. Також можуть бути визначені температура спалаху, температура крихкості, розчинність тощо. Всі вони не повинні змінюватись більше, ніж на 15 % від значень відповідних показників бітуму, що виділили з емульсії.

Емульсії повинні бути стійкими при транспортуванні на відстань до 200 км за умови не перевищення термінів зберігання, тобто не повинен відбуватись розпад емульсії на бітум і воду.

Для приготування емульсій використовуються такі матеріали:

• бітуми нафтові дорожні в'язкі марок БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, що відповідають вимогам ДСТУ 4044;
• вода з жорсткістю не більше 6 мг-екв/л згідно з ГОСТ 2874;
• емульгатори:

1)         для катіонних емульсій - поверхнево-активні речовини (ПАР) на основі вищих аліфатичних амінів (моно-, ді-, поліамінів) або їх похідних, а також четвертинних солей амонієвих сполук, що задовольняють вимогам відповідних нормативних документів;

2)         для аніонних емульсій - ПАР на основі вищих природних чи синтетичних жирних кислот (фракції С₁₇-, С₂₀-, С₂₁-, C₂₅-) кубових залишків цих кислот, або їх солей (мил), що задовольняють вимогам відповідних нормативних документів;

·         кислоти (для катіонних емульсій) - соляна згідно з ДСТУ 2904, оцтова згідно з ГОСТ 6968, ортофосфорна згідно з ГОСТ 10678;

·         їдкий натр згідно з ГОСТ 2263 (для аніонних емульсій);

·         полімерні добавки − різні марки термоеластопластів типу СБС та термопластів, що задовольняють вимогам відповідних нормативних документів;

·         адгезійні та стабілізуючі добавки − ПАР на основі вищих аліфатичних амінів (моно-, ді-, поліамінів) і похідних або їх солей, що задовольняють вимогам відповідних нормативних документів.

3. ПРИЛАДИ ТА МАТЕРІАЛИ

Прилади та матеріали які застосовуються для випробувань емульсій бітумних дорожніх:

Скляна паличка за ГОСТ 25336; дротяні сита № 1,25; № 0,14 за ГОСТ 6613; ваги лабораторні за ГОСТ 8.520; порцелянові чашки об'ємом 100 мл за ГОСТ 9147; термометри ртутні за ГОСТ 400; шафа сушильна лабораторна за ДСТУ 3462; секундомір за ГОСТ 8.423; рН-метр, вода дистильована за ГОСТ 6709; натр їдкий за ГОСТ 2263; соляна кислота ДСТУ 2904.

4. ХІД РОБОТИ

Проби емульсії (ретельно перемішані) пропускають крізь дротяне сито з отворами 1,25 мм, оброблене розчином кислоти (для емульсії ЕБК) або розчином лугу (для емульсії ЕБА). Після цього в емульсію занурюють скляну паличку і візуально визначають однорідність емульсії. Поверхня палички повинна бути вкрита блискучою однорідною плівкою емульсії.

4.1 Визначення водневого показника емульсії

Водневий показник (рН) емульсії визначається шляхом нанесення на індикаторний папірець (ТУ 6-09-1181-71) краплі емульсії і порівнянням кольору водної витяжки навколо краплі зі стандартною шкалою кольорів рН згідно з ҐОСТ 8.120, або електрометричним методом за допомогою рН-метрів, рН -тестерів та інших приладів, принцип роботи яких базується на вимірі електрорушійної сили, що пропорційна концентрації іонів водню в розчині.

Водневий показник (рН) емульсії ЕБК повинен бути в межах від 1,5 до 6, емульсії ЕБА - від 8 до 12. Менші чи більші значення рН призводять до зниження стійкості емульсії.

4.2 Визначення однорідності емульсії

Через попередньо висушене, охолоджене і зважене дротяне сито з розміром отворів 0,14 мм, оброблене розчином кислоти (для катіонної емульсії), або лугу (для аніонної емульсії) пропускають (200,00±0,01) г емульсії. Після випробування сито, з залишком-висушують до постійної маси при температурі (105 ± 5) °С і охолоджують в ексикаторі. Визначивши однорідність, сито промивають водним розчином емульгатора до знебарвлення розчину. Ступінь однорідності розраховують за формулою:

                        (1.1)

де - ступінь однорідності, %,

 - маса сита з залишком, г;

q₂ - маса сита без залишку, г;

q₃ - маса емульсії (200 г);

Результати випробувань заносять в табл. 1.3.

Таблиця 1.3.

Максимальне розходження між результатами паралельних випробувань не повинно перевищувати 0,05 %. За результат приймають середньоарифметичне двох паралельних випробувань.

4.3 Визначення швидкості розпаду емульсії

Змішуваність емульсії з мінеральними матеріалами (швидкість розпаду) визначається шляхом змішування з мінеральними матеріалами пористого та щільного зернових складів і візуальною оцінкою здатності емульсії створювати з ними однорідні суміші, тобто покривати рівномірною плівкою в'яжучого зерна мінерального матеріалу.

Емульсію змішують з мінеральними матеріалами щільного зернового складу, для чого готують суміш з 270 г гранітного щебеню фракції (5- 10) мм згідно з ДСТУ Б В.2.7-75, 200 г кварцового піску крупного або середньої крупності згідно з ДСТУ Б В.2.7-32 і 30 г мінерального порошку згідно з ГОСТ 16557. Суміш зволожують 15 мл води і ретельно перемішують. При постійному перемішуванні в суміш вливають 55 мл емульсії.

Після 45 с від початку внесення емульсії перемішування припиняють і проводять  візуальну  оцінку отриманої суміші.  Якщо  емульсія  розподілилась рівномірно, вкривши суцільною плівкою поверхню зерен мінерального матеріалу, то вважають, що вона витримала випробування, і її відносять до повільнорозпадної емульсії.

Якщо емульсія не розподілилась на зернах мінерального матеріалу у вигляді суцільної плівки, а утворила згустки бітуму, залишивши зерна матеріалу повністю або частково необробленими, вважають, що ця емульсія не змішується з мінеральними сумішами щільного складу.

У цьому випадку емульсію випробовують на змішуваність з мінеральними матеріалами пористого складу. Для цього готують суміш з 325 г гранітного щебеню фракції (5-10) мм згідно з ДСТУ Б В.2.7-75 і 175 г кварцового піску крупного або середньої крупності згідно з ДСТУ Б В.2.7-32. Суміш зволожують 10 мл води, перемішують і, продовжуючи перемішувати, додають 45 мл емульсії.

Через 45 с від початку введення емульсії в суміш візуально оцінюють результат змішування. Якщо емульсія розподілилась на зернах мінерального матеріалу рівномірно, вкривши суцільною плівкою поверхню зерен мінерального матеріалу, вважають, що вона змішується з сумішами пористого складу і її відносять до середньорозпадних емульсій, якщо ні - до швидкорозпадних.

Результати випробувань записують у вигляді табл. 1.4.

Таблиця 1.4

4.4 Визначення зчеплення емульсії з поверхнею кам'яного матеріалу

Зчеплення плівки в'яжучого з поверхнею мінерального матеріалу визначається на гранітному (для емульсії ЕБК), або вапняковому (для емульсії ЕБА) щебені фракції 20-30 мм, обробленому емульсією. Оброблений щебінь випробовують через добу кип'ятінням протягам 30 хв у дистильованій воді. При випробуванні емульсії ЕБК в'яжучим повинно бути вкрито не менше 90% поверхні щебінки, при випробуванні емульсії ЕБА - не менше 75%.

4.5 Визначення вмісту бітуму в емульсії

Вміст бітуму в звичайних емульсіях становить 50...60%. Вміст водорозчинних емульгаторів у складі емульсії не перевищує 3%, твердих емульгаторів - 5... 15% залежно від їх виду й дисперсності бітумної фази. Вміст бітуму з емульгатором визначається шляхом випарювання води із емульсії на піщаній бані згідно з ГОСТ 18659.

Вміст бітуму з емульгатором в емульсії розраховують за формулою:

,                      (1.2)

де W - вміст бітуму з емульгатором, %;

     А - маса залишку після випарювання води із емульсії, г;

    В - маса емульсії, г.

Вміст води в емульсії становить:

,                  (1.3)

де - вміст води в емульсії, %.

Результати випробувань заносяться в табл. 1.5.

Таблиця 1.5.

4.6 Визначення умовної в'язкості

В'язкість рідких бітумів (ГОСТ 11955) визначають за допомогою стандартного віскозиметра за часом витікання проби крізь отвори діаметром 5 або 10 мм при постійній температурі (30 або 50°С). Одна секунда приблизно відповідає       0,25...0,30 пуаз абсолютної в'язкості. В'язкість рідких бітумів знаходиться в межах с (верхній індекс біля літери С - це діаметр отвору, через який витікає бітум, мм, нижній - температура випробування, °С).

 За результат беруть середнє арифметичне значення двох паралельних вимірювань.

Результати випробувань оформляють у вигляді таблиці 1.6.

Таблиця 1.6.

Для напівтвердих та твердих бітумів (ГОСТ 11501) в’язкість визначається з використанням приладу, який називається пенетрометром (рис. 1.1). Твердість (в'язкість) оцінюють за глибиною занурення голки у спеціально підготовлений зразок при Т=25°С або Т=0°С у градусах пенетрацї (1 градус відповідає 0,1 мм).

Пластичність в'язких бітумів пов'язана з їхньою розтяжністю (ГОСТ 11505), яка оцінюється за видовженням зразків бітуму у вигляді «вісімки» стандартної форми й розмірів за допомогою дуктилометра (рис. 1.2).

Показником розтяжності бітуму є значення деформації шийки зразка в момент розриву, виражене в сантиметрах. Це випробування виконують при швидкості розтягування 5 см/хв і температурах 25 та 0°С.

Температура розм 'якшення характеризує верхню температурну границю застосування бітуму. Вона визначається (ГОСТ 11506) з використанням приладу «кільце та куля» («КіК») (рис. 1.3).

Прилад складається з трьох металевих пластинок, які жорстко закріплені одна від одної на заданій відстані. В середній пластині є отвори, в які вставляються латунні кільця з пробами бітуму. При нагріванні бітум поступово розм'якшується і деформується. Температура, при якій деформований бітум під дією маси кульки зіткнеться з нижнім диском приладу, береться за температуру розм'якшення (рис. 1.4, б). Якщо температура розм'якшення бітуму буде вища за 80°С, тоді прилад заповнюється не водою, а гліцерином

Рис. 1.1 Автоматичний пенетрометр для визначення в'язкості бітуму:

1 − окуляр для спостереження за відліками; 2 − автоматичний пристрій для заглиблення голки в бітум; 3 − голка зі стрижнем; 4 − кристалізатор з водою;

5 − столик для встановлення проб; 6 − підставка; 7 − ванночка з бітумом

Рис. 1.2 Дуктилометр для визначення розтяжності бітуму:

1 − черв'ячний гвинт; 2 − возик; 3 − електродвигун; 4 − латунна збірна форма;5 – бітум

Рис. 1.3 Прилад «кільце та куля» для визначення температури розм'якшення бітуму:

1 − латунні кільця; 2 − бітум; 3 − сталева кулька; 4 − термометр; 5 − металеві пластини; 6 − термостійкий стакан; 7 − спиртівка

Рис. 1.4 Положення кулі на приладі «кільце і куля»: а - початкове; б - кінцеве

4.7 Визначення стійкості емульсії

Здатність емульсії зберігати свої властивості (не розшаровуватися) при транспортуванні називається її стійкістю. Для оцінки стійкості однорідну емульсію наливають в дві чисті колби по 200 мл, закривають пробками, встановлюють на площину струшуючого приладу і затискають затискачами. Прилад вмикають на 2 год (ГОСТ 18659). По зовнішньому вигляду дають оцінку стійкості емульсії.