25.3. Эмульсионные базы и цехи. Технология производства битумных эмульсий

Эмульсионная база - смонтированный комплекс технологического, энергетического и вспомогательного оборудования, предназначенного для выполнения операций по приготовлению битумных эмульсий. Базы для эмульсий могут быть постоянного (стационарные) и временного типа (притрассовые). Стационарные предприятия могут обслуживать строительство нескольких автомобильных дорог в пределах географического района, административной области или дорожно-эксплуатационных служб. Для доставки эмульсий с этих предприятий используют железнодорожный транспорт, автобитумовозы, автогудронаторы. Разновидностью эмульсионных баз являются передвижные предприятия временного типа, перебазирование которых осуществляется в короткие сроки.

В ряде случаев целесообразна организация эмульсионного цеха в составе битумной базы или асфальтобетонного завода (АБЗ). Создание цехов на АБЗ и битумных базах позволяет использовать имеющееся оборудование и вспомогательные помещения.

Эмульсионная база включает в свой состав узлы и отделения основного и вспомогательного назначения (рис. 25.3).

Рис. 25.3. Генплан эмульсионной базы:

1 - установка для приема и складирования исходных материалов; 2 - источники подачи тепла для поддержания или регулирования температуры используемых исходных материалов, системы трубопроводов, приборов производства, насосов и приготовленных эмульсий; 3 - эмульсионная установка; 4 - емкости для хранения эмульсий; 5 - установка для переливания эмульсий в цистерны; 6 - устройство взвешивания поставляемых продуктов; 7 - пункт управления и контроля качества приготовления эмульсий

Технология производства битумных эмульсий. Битумные эмульсии представляют собой дисперсные системы, состоящие в основном из битума и воды, в которых одна из жидкостей распределена в виде мелких капель в другой жидкости. Дробление (диспергирование) битума в воде производят, как правило, в механизмах типа коллоидных мельниц, называемых гомогенизаторами или диспергаторами.

Независимо от конструкции аппарата, этот процесс состоит в следующем: сначала битум дробится на отдельные капли. Большие сферические капли в силовом потоке деформируются в цилиндрики. При определенном соотношении длины, диаметра цилиндрика битума (критические размеры) он самопроизвольно распадается на большую и малую капли. Процесс повторяется до тех пор, пока большая капля не станет равна малой (0,01 мкм).

Системе необходимо придать агрегатную устойчивость, то есть устойчивость против слипания капель. Это достигается введением в систему третьего компонента (эмульгатора) в виде поверхностно-активного вещества (ПАБ), концентрирующегося на поверхности раздела фаз (битума и воды). Молекулы эмульгатора, адсорбируясь на поверхности раздела капелек битума, образуют защитные слои вокруг них и предотвращают слипание. Асимметрично построенные молекулы эмульгатора ориентируются следующим образом на границе раздела: полярные группы направлены к водной фазе, образуя внешнюю часть защитной оболочки, неполярные втянуты в битум. В состав защитных слоев входят также молекулы воды.

Для придания защитным слоям структурно-механической прочности необходимо, чтобы водородный показатель (рН) водной фазы был в определенных пределах. Для этих целей при приготовлении катионных битумных эмульсий используют соляную кислоту. Таким образом, на внешней поверхности капелек диспергированного битума образуется стабилизирующий слой эмульгатора, препятствующий слиянию капелек, расслоению и разрушению (распаду эмульсий).

Классификация, показатели свойств эмульсий и технические требования к материалам для их приготовления определены ГОСТ Р 52128-2003.

В настоящее время в России и за рубежом предпочтение отдается катионным битумным эмульсиям. Принципиальная схема производства битумных эмульсий показана на схеме (рис. 25.4). Технологический процесс производства катионных битумных эмульсий включает выполнение следующих технологический операций:

подготовка битума, включая его подачу из мест хранения, нагрев до рабочей температуры и в случае необходимости обезвоживание;

приготовление водного раствора эмульгатора, включая подачу из мест хранения и дозировку воды, эмульгатора, соляной кислоты, их перемешивание и нагрев;

приготовление эмульсии путем смешивания битума и водного раствора эмульгатора;

хранение битумной эмульсии и ее погрузка в транспортные средства;

производство тепловой энергии для нагрева и поддержания рабочей температуры битума и водного раствора эмульгатора.

Рис. 25.4. Производство катионных битумных эмульсий

Хранение и транспортирование эмульсий. Эмульсия, являющаяся холодным продуктом, может находиться на хранении в течение нескольких месяцев. Эмульсии допускается хранить при температуре воздуха не ниже 0°С.

Гарантийный 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.

При длительном хранении (в течение 2 недель и более) допускается небольшое расслоение эмульсии без изменения концентрации битума по высоте емкости, без образования неразмешиваемых комков и сгустков. Длительно хранившуюся эмульсию перед использованием необходимо тщательно перемешивать.

Эмульсии можно складировать на месте их производства и на месте применения. В обоих случаях лучшим способом является хранение в вертикальных цилиндрических емкостях. Не рекомендуется хранить эмульсии в емкостях прямоугольного сечения во избежание скопления битума в углах емкости.

Емкости для эмульсии должны быть чистыми, без остатков любых материалов. Перед наполнением их следует промыть горячей водой или обработать паром. Во избежание загрязнения битумной эмульсии, испарения из нее воды, а также попадания дождя емкости должны плотно закрываться.

Не разрешается сливать в одну емкость эмульсии различного состава, так как это приводит к распаду, то есть необратимому разделению на битум и воду. Наполнять емкость и отбирать из нее эмульсии следует снизу. При необходимости наполнения сверху конец сливного патрубка опускают вглубь эмульсии, чтобы не допускать пенообразования или распада заливаемой эмульсии вследствие ударов ее о поверхность эмульсии, находящейся в емкости.

Для транспортирования эмульсии могут быть использованы автогудронаторы, битумовозы, железнодорожные цистерны, цистерны вместимостью 1-2 т, смонтированные на грузовых автомобилях, металлические бочки вместимостью 100-500 л. Перед загрузкой транспортных средств эмульсию пропускают через сетчатый фильтр с отверстиями размером 3 мм.

Предприятие-изготовитель должно сопровождать каждую партию эмульсии документом, удостоверяющим качество, в котором указывают: наименование и адрес предприятия-изготовителя; номер и дату составления документа; вид и класс эмульсии; результаты испытаний эмульсии; дату изготовления эмульсии; обозначение нормативного документа и др. в соответствии с ГОСТ Р 52128-2003.