3.EMULSIA BITUMINOASĂ

3.1. Definiţie şi clasificare

Definiţie: Emulsia este un sistem eterogen compus din doi componenti nemiscibili unul în altul, având două faze distincte:

- faza dispersată sau discontinuă, care poate fi un lichid vâscos cu globule de ordinul micronilor(0,1..5µ), in cazul emulsiilor bituminoase, bitumul;

- faza dispersantă sau continuă, care este un lichid, în acest caz apa. Emusia bituminoasă are aspectul unui lichid omogen de culoare maro. Pentru a

fabrica o emulsie este necesar să se pună în contact cei doi componenţi, care au fost aduşi într-o stare fluidă apoi este necesară o energie mare de dispersie (mori coloidale sau malaxoare centrifugale de mare viteză), precum şi introducerea în amestec, înainte sau în timpul amestecării a unui emulgator. Acesta are rolul de a uşura emulsionarea, prin scăderea tensiunii interfaciale între cele două faze (bitum şi apă) şi concomitent trebuie să asigure stabilitatea emulsiei, prin fixarea sa la periferia globulelor dispersate, împidicând astfel unirea lor.

Emulsiile bituminoase reprezinta o dispersiede ordinul micronilor de bitum in apa in prezenta unui emulgator si a unui agent de ionizare a acestuia: un acid (acid clorhidric) in cazul emulsiilor cationice si o baza (hidroxid de sodiu) in cazul emulsiilor anionice.

Emulsiile bituminoase sunt definite ca emulsii directe constituite din bitum dispersat în apă. Ele se obţin prin divizarea bitumului în particule cu dimensiunea între 1 şi 5 în mori coloidale, în prezenţa unui emulgator şi a apei.

Emulgatorul are rolul de a reduce tensiunea interfacială dintre bitum şi faza apoasă micşorând lucrul mecanic de emulsificare şi formând un film protector în jurul particulelor de bitum.

Clasificarea emulsiilor bituminoase se face în mod obişnuit după caracterul

ionic al emulgatorului folosit în: - emulsii bituminoase anionice,ale căror globule se îndreaptă spre anod; - emulsii bituminoase cationice, ale căror globule se îndreaptă spre catod; - emulsii bituminoase neionice; - emulsii bituminoase stabilizate prin argila; - emulsii bituminoase speciale, destinate unor lucrări mai deosebite, cum ar fi cele

cu polimeri. Termenul de anionic sau cationic provine de la incarcarea electrica ce inconjoara

globulele de bitum. Daca un curent electric trece printr-o emulsie ce este incarcata negativ, particulele bitumului vor migra spre anod. In acest caz spunem ca emulsia este anionica. Invers, daca emulsia este incarcata pozitiv, globulele de bitum vor migra spre catod si spunem ca emulsia este cationica.

1

Emulsia bituminoasa neionica este neutra si se utilizeaza foarte rar in lucrarile de drumuri.

Emulsia bituminoasa stabilizata cu argila are aplicatii mai mari in industrie decat in lucrari rutiere.

Substanta cu rol de stabilizator, denumita emulgator, trebuie sa fie solubila in faza continua; respectiv in apa si este constituita dintr-un lant lung hidrocarbonat, terminat printr-un grup reactiv anionic sau cationic (-COOH respectiv –NH2). Lantul hidrocarbonat este hidrofob si are afinitate pentru bitum, iar grupul activ este hidrofil si tinde sa imprime produsului o solubilitate in apa. Solubilitatea este cu atat mai mare cu cat este mai apta pentru forma saruri.

Emulgatorul nu este numai un agent stabilizator ci are si rol de a asigura adezivitatea emulsiilor fata de agregatele minerale.

3.1.1. Emulsii bituminoase anionice se caracterizează prin folosirea unor emulgatori de tipul săpunurilor alcaline, având formula R-COONa. Acest sapun, in apa prin hidroliza se disociaza in ioni:

R-COONa R-COO- + Na+ R-COO- este gruparea anionică având sarcina negativă şi care îmbracă globulele

de bitum, formând astfel în jurul lor un film protector încărcat cu sarcină negativă. Schema structurii emulsiei anionice este prezentată în fig. 1.3.

StabilitateDin punc

bună adezivitatede natură acidă.

3.1.2. Em

emulgatorul util

Fig. 1.3. Schema structurii emulsiei anionice (după Les émulsions de bitume).

a optimă a emulsiilor anionice se obţine la un pH de 11 - 12. t de vedere al adezivităţii, emulsiile bituminoase anionice au o foarte pe agregate de natură bazică, în schimb adezivitatea este slabă pe rocile Din acest considerent, emulsiile anionice sunt mai puţin folosite.

ulsiile bituminoase cationice se caracterizează prin aceea că izat intodus în soluţie (în apă) creează în jurul globulelor de bitum un

2

film protector de ioni încărcat cu sarcină pozitivă. Ca emulgatori se folosesc săruri de amine de tipul NH3+Cl- (clorhidratul de amina).Prin hidroliza acesta se disociaza astfel:

R-NH3Cl + HOH R-NH3+ + Cl-

NH3+ este gruparea cationică, având sarcina pozitivă şi care îmbracă globulele de bitum, formând astfel în jurul lor un film protector încărcat cu sarcină negativă (invers decât la cele anionice încărcate pozitiv). Anionii Cl- adsorbiţi de apă creează al doilea strat în jurul cationilor.

Schema structurii emulsiei cationice este prezentată în fig. 1.4.

Fig. 1.4. Schema stucturii emulsiei cationice (după Les émulsions de bitume).

Stabilitatea optimă a emulsiilor bituminoase cationice se obţine la un pH de 2.5 -

4.0 respectiv la un pH acid. Din punct de vedere al adezivităţii, emilsiile bituminoase cationice prezintă o

foarte bună adezivitate atât pe roci bazice cât şi pe roci acide sau umede, ceea ce le conferă o foarte largă gamă de utilizării, fiind preferate emulsiilor anionice. Atât pe plan mondial cât şi la noi în ţară emulsiile bituminoase cationice sunt cele mai folosite.

3.1.3. Emulsiile bituminoase speciale pot fi caracterizate prin tipul de bitum

folosit în: - emulsii cu bitum dur cu penetraţia 40/50 si in prezent sunt fabricate bitumuri

dure cu penetratia sub 25 mm/10 (15/25, 10/20,5/10). Aceste emulsii sunt folosite recent pentru amorsare, ceea ce permite circulatia utilajelor si muncitorilor fara a lasa urme pe suprafata amorsata.

- emulsii cu lianti de sinteza pigmentabili, se pot realiza emulsii cu rupere lenta cu un continut de 60% liant tip 60/70, 1/10 mm, utilizate in aceleasi conditii ca si emulsiile cu bitumuri clasice, odata ce a fost verificata compatibilitatea emulsiei cu agregatele folosite. Se pot, de asemenea, realiza emulsii cu rupere rapida cu liant 70/100,

3

1/10 mm folosite la amorsarea suprafetelor pentru imbracaminti cu lianti de sinteza sau pentru tratamente de suprafata.

- emulsii cu bitum modificat,unde in mod uzual sunt folosite bitumurile cu penetraţia, de la 80 la 200, 1/10mm, cu adaosul unor componenţi care au drept scop modificarea liantului de bază ca: polimeri, latex etc

Emulsiile cu bitum modificat, cunoscute si sub denumirea de emulsii modificate, sunt acelea la care bitumul este un liant modificat.Se disting doua tipuri de emulsii modificate:

emulsii modificate monofazice, care se caracterizeaza printr-o faza dispersa compusa numai din bitum modificat cu polimer;

emulsii modificate bifazice, unde faza dispersa este compusa din doua tipuri de adaosuri: bitum si un agent modificator.

Emulsiile fabricate cu bitum modificat utilizeaza agenti modificatori din categoria plastomerilor, EVA (Etilen Acetatul de Vinil), iar ca elastomeri, SBS (Stiren Butadien Stiren) linear sau stea sau SB (cu reactie chimica). Compozitia chimica, propietatile fizice, principiile de utilizare, compatibilitatea etc. sunt cele de la bitumuri modificate.

Agentii modificatori pentru emusiile modificate bifazice sunt latexurile. Latexul este o dispersie apoasa de polimer natural sau sintetic sub forma de particule extrem de fine (sub un micron).Se utilizeaza latexul de cauciuc natural, care se prezinta sub forma unei dispersii anionice de cauciuc nevulcanizat; latexul de cauciuc sintetic (cauciucul policloroprenic sau cunoscut sub numele de neopren) se prezinta sub forma unei dispersii anionice cu un pH de 12- 12.5 si concentratii de 45—60%; sau latexul de cauciuc sintetic SBR, cunoscut sub denumirea generica Stiren Butadiena. La producerea emulsiilor modificate bifazice, interactiunea dintre liant si modificator nu intervine decat in momentul producerii ruperii emulsiei. Un aspect esential care trebuie avut in vedere la prepararea emulsiilor cu latex il reprezinta compatibilitatea incarcarii particulelor de bitum din emulsie, tipul de emulsie si latexul utilizat. Cauciucul natural si latexul policloropren sunt anionici, iar in anumite cazuri neionici. Pentru prepararea unei emulsii cationice este necesar a se inversa in prealabil polaritatea latexului.

Ca urmare a tipului de dispersie a ambelor elemente constituente ale emulsiei (bitum si polimer) si a faptului ca amestecarea se produce la temperatura ambianta, mecanismul de interactiune se considera a fi similar cu amestecarea fizica dintre bitum si polimerul compatibil. In cele mai obisnuite cazuri, in care procentul de polimer este sub 4%, se obtine un amestec eterogen la scara microscopica, compus din doua faze distincte: faza continua a liantului este alcatuita din bitum, iar faza discontinua este polimerul umflat de produsii fluxanti.

Emulsia bituminoasă anionică preparată cu bitum cu penetraţia peste 250,este utilizată la prepararea mixturilor asfaltice stocabile, ce pot fi păstrate până la o perioadă de 18 luni.

4

Emulsiile bituminoase speciale sunt în general, din punct de vedere al preţului, mai scumpe decât emulsiile cationice sau anionice, dar au avantajul că se pot folosi cu rezultate bune pentru anumite lucrări de drumuri care necesită performanţe speciale ca: elasticitate mărită, rezistenţe mecanice şi chimice sporite precum şi creşterea adezivităţii.

Cercetările din ultimii ani arată că adaosul de polimeri în bitum contribuie la influenţarea proprietăţilor sale reologice, îmbunătăţind considerabil elasticitatea, stabilitatea mecanică şi chimică şi adezivitatea.

Adaosul de polimeri măreşte intervalul de plasticitate prin creşterea punctului de înmuiere I.B. (inel şi bilă) şi scăderea punctului de rupere Fraass. Pentru a putea obţine un bitum modificat cu polimeri cu proprietăţi optime pentru lucrările de drumuri, este necesar să se folosească un polimer cu un grad ridicat de polimerizare, moleculele cu catena lungă fiind cele mai bune în acest scop şi totodată compatibile cu bitumul.

Prin adăugarea unor polimeri corespunzători se obţine îmbunătăţirea comportamentului reologic şi al adezivităţii emulsiei. În general, se folosesc adaosuri în cantităţi mici de polimeri, întrucât aceştia sunt foarte scumpi şi în consecinţă vor conduce la scumpirea produsului final. Efectul polimerului depinde de tipul său şi de liant; rezultatele cele mai bune se pot obţine cu polimeri având catene lungi care se repartizează cât mai uniform în bitum.

În cazul fabricării unui bitum modificat pe bază de polimer, este necesară o amestecare de mai multe ore, din cauza creşterii vâscozităţii la temperaturi de peste 150 oC şi pentru a obţine o cât mai bună omogenizare.

Foarte important de semnalat este faptul că în cazul producerii emulsiei bituminoase modificate pe bază de polimeri, nu mai apare acest inconvenient întrucât se lucrează la temperaturi mult mai scăzute. În acest caz, polimerii folosiţi ajung să acţioneze prin intermediul polimerizării emulsiei şi sunt adăugaţi fie în faza apoasă fie în emulsia gata preparată. De aici rezultă că în cazul fabricării emulsiei bituminoase, polimerul nu este supus unei temperaturi mai mare de 100 oC, repartizarea lui în emulsie având loc în mod egal şi fără probleme, evitându-se astfel deficienţele semnalate la polimerizarea directă a bitumului.

În concluzie, emulsia bituminoasă cu bitum modificat pe bază de polimeri prezintă proprietăţi mai bune decât ale bitumului iniţial, şi anume:

- creşte intervalul de plasticitate; - se îmbunătăţesc proprietăţile reologice, rezistenţa la şoc şi elasticitatea; - creşte adezivitatea; - se măreşte fluiditatea la temperaturi mai mari şi ductilitatea la

temperaturi scăzute; - scade punctul de rupere Fraass.

5

3.1.4. Clasificarea emulsiilor bituminoase în funcţie de timpul de rupere şi de vâscozitate

În funcţie de timpul de rupere emulsiile bituminoase se clasifică în rapide,

semilente şi lente conform tabelului 1.1. Tabelul 1.1

Emulsii cu rupere… Timp de rupere Rapidă Până la 30 minute Semilentă Între 30 şi 60 minute Lentă Peste 60 minute

3.1.5.Clasificare în funcţie de vâscozitatea Engler Vâscozitatea emulsiilor bituminoase se măsoară în grade Engler. Vezi tabelul 1.2. Tabelul 1.2

Tipul emulsiei oEngler Emulsie fluidă 2…6 Emulsie semifluidă 6…15 Emulsie vâscoasă 15…30

3.1.6. Compoziţia emulsiilor bituminoase cationice În general conţinutul de bitum al emulsiilor bituminoase cationice trebuie să fie

cât mai ridicat, tendinţele actuale arată că acesta trebuie să fie cuprins între 0 - 6 %. Stabilitatea emulsiei creşte proporţional cu procentul de emulgator şi de acid

clorhidric. În tabelul 1.3 se prezintă compoziţia aproximativă a emulsiilor. Tabelul 1.3

Tipul de emulsie cationică cu rupere… Componenţi, % Rapidă Semilentă Lentă

Bitum D80/120 60…65 60…65 60…65 Emulgator, valori medii

0.3 … 0.5 1.0 … 2.0 2.0 … 3.0

Acid clorhidric 0.5 1.5 2.0 Apă Rest până la

100 Rest până la 100

Rest până la 100

Emulsiile bituminoase cationice suprastabilizate au caracteristicile prezentate in

tabelul 1.4

6

Tabelul 1.4 Limite admisibile Nr

Crt. Caracteristici

EBCS60 EBCS65 EBmCS 60

EbmCS65

1 Continut de bitum, % Min.58 63…67 Min. 58 63…67 2 Omogeneitate(rest pe sita

De 0,63 mm,%), max. O,5 0,5 0,5 0,5

3 Vascozitatea Engler la 20 C, E (STV=1,6E)

5…15 7….17 7….15 7….17

Indice de rupere (IR) ………………………… -metoda I (cu filer Franta SIKAISOL), min

100

100

130

130

4

- metoda II (cu fractiune sub0,09mm extrasa din filer romanesc de la SC DOBROMIN SA), min

25

25

40

40

5

Stabilitate fata de ciment,max.

2 2 2 2

6

Stabilitate la stocare (rest pe sita de 0,63mm dupa 7 zile), %, max.

0,5

0,5

0,5

0,5

7

Adezivitatea pe agregat etalon(sort 5-8-ϕ- andezit Chileni), min.

80

80

90

90

Caracteristicile bitumului extras din emulsie - penetratie la 25 C, 1/10mm, min.

-

- 60…100 60…100

-Ductilitate la 25 C, cm min.

- - 100 100

8

-Revenire elastica la 13 C, %, min.

- - 40 40

3.2. Fenomenul de rupere şi adezivitate Fenomenul ruperii emulsiei bituminoase se produce la contactul ei cu agregatele

şi se observă prin schimbarea culorii, care din cafenie devine neagră, iar bitumul se separă de apă. Ruperea emulsiei se poate produce prin evaporarea apei şi prin reacţie la contactul cu agregatele alcaline, acide sau neutre.

7

Ruperea prin evaporarea apei. Apa în peliculă subţire de la suprafaţa agregatului se evaporă, ceea ce contribuie

la concentrarea globulelor de bitum. Rezultă astfel o creştere a forţelor de atracţie moleculară, care depăşesc forţele de respingere electrostatice. Fenomenul este prezentat în fig. 1.5.

Prindincolo deruperea, dde bitum Evaporare

RupÎn p

o ionizareşi emilgatcaz se real

Agr

Fig. 1.5 Ruperea prin evaporarea apei (după Les émulsions de bitume).

evaporarea apei, creşte alcalinitatea sau aciditatea emulsiei şi această creştere o anumită limită, produce ruperea emulsiei. Acest fenomen explică în parte eoarece el se produce la suprafaţa expusă la aer. Se formează astfel o peliculă care închide stratul de emulsie ce nu s-a rupt sub o anumită crustă etanşă. a apei nu lămureşte însă fenomenul de adezivitate.

erea prin reacţie pe materiale alcaline, acide şi neutre. rezenţa fazei apoase din emulsie, agregatul natural (material pietros) produce superficială. Dacă are loc o schimbare de ioni posibilă între materialul pietros or dând naştere unui produs insolubil, se produce ruperea emulsiei şi în acest izează adezivitatea. egatele naturale se clasifică:

- din punct de vedere al acidităţii: - alcaline (bazice); - acide; - neutre.

- după conţinutul de bioxid de siliciu (SiO2); - după conţinutul în oxizi alcalini.

8

Schematic, aceasta se poate urmări în fig. 1.6.

O c

pentru dife

silexul,

silico –

categor RupMatÎn p

solubil în vor adera cationilor rămâne fo

CazIn c

de sodiu N Glo

şi puternifixarea ande compuintre liant

CONŢINUT ÎN OXIZI ALCALINI SAU ALCALINO-PĂMÂNTOŞI Fig. 1.6 Clasificarea agregatelor naturale în funcţie de conţinutul

de SiO2 şi de oxizi alcalini (după Les émulsions de bitume).

lasificare acceptată pentru specialiştii care lucrează în sectorul de drumuri ritele tipuri de agregate folosite în lucrări este următoarea:

- agregate acide cu un conţinut de peste 70 % în SiO2 ca de exemplu: agregate silicioase, granit, gresii;

- agregate neutre cu un conţinut de 50 – 70 % SiO2, exemplu: calcare, porfir, diolit;

- agregate bazice (alcaline) cu un conţinut în SiO2 sub 50 %, în această ie intră bazaltul, sienitul şi calcarele.

erea emulsiei bituminoase pe materiale alcaline. erialul alcalin lipseşte calcarul pur constituit din carbonat de calciu (CaCO3)- rezenţa emulsiei bituminoase, carbonatul de calciu, cu toate că este puţin apă, se ionizează în fază apoasă. O parte din cationii Ca2+ vor fi adsorbiţi şi la suprafaţa materialului datorită afinităţii lor pentru anionii (CO3)2-; restul Ca2+ şi a anionilor (CO3)2- vor pătrunde în interiorul fazei apoase unde vor arte mobili.

ul emulsiei bituminoase anionice. azul emulsionarii anionice acizii carboxilici R-COOH in prezenta hidroxidului aOH formeaza un sapun de sodiu R-COONa care se disociaza in mediul apos:

R-COOH + NaOH - (R-COO)- +Na+ H2O bulele de bitum ale emulsiei anionice sunt tapisate cu anioni RCOO- adsorbiţi c aderenţi. In cazul agregatelor calcaroase ruperea emulsiilor are loc prin ionilor RCOO- de cationi Ca2+ prezenti la suprafata agregatelor, cu formarea si de calciu Ca(RCOO)2 insolubil in apa, care asigura o adezivitate puternica si agregat. Fenomenul este prezentat în fig. 1.7.

9

Ion

insolubilse produc

În puternic

Ca În

va formaVor exiscu anioni

Ru

Ec

Fig. 1.7 Fenomenul ruperii emulsiei anionice pe agregate alcaline (după Les émulsions de bitume).

ii de Na+ şi (CO3)2- foarte mobili trec în faza apoasă şi se va forma un compus (un săpun) alcătuit din noua grupare RCOO- pentru un ion Ca2+. În acest mod e o puternică adezivitate între globula de bitum şi agregatul calcaros.

2RCOONa + CaCO3 = (RCOO)2Ca + Na2CO3

acest caz se produce ruperea emulsiei bituminoase anionice însoţită de un fenomen de adezivitate.

zul emulsiei bituminoase cationice.

acest caz, materialul calcaros va fi atacat de acidul conţinut în faza apoasă şi se clorura de calciu solubilă (CaCl2), care se răspândeşte în masa amestecului.

ta deci particule de bitum încărcate pozitiv (NH3+) şi materialul alcalin acoperit (CO3)2-.In felul acesta se produce fixarea cationilor NH3+ de anioni CO2-

3. perea prin reacţie a emulsiei bituminoase cationice este prezentată în fig. 1.8.

ua

Fig. 1.8 Fenomenul ruperii emulsiei cationice pe agregate alcaline (după Les émulsions de bitume).

ţia reacţiei chimice este:

10

2NH3 + 2Cl- + Ca2+ = (CO3)2-(NH3)2CO3 + CaCl2 compus insolubil în soluţie.

Globulele de bitum, atrase de agregatul alcalin, produc ruperea emulsiei bituminoase cationice însoţită de fenomenul de adezivitate, datorită formării unui compus insolubil de carbonat de amină, un veritabil ciment între materialul calcaros şi bitum.

Ruperea emulsiei bituminoase pe agregate acide. Materialul pietros acid tip este silicea pură SiO2 sau silicaţii în prezenţa fazei

apoase a emulsiei bituminoase au loc fenomene de ionizare mult mai complexe decât în cazul materialelor calcaroase. De exemplu, considerând cazul teoretic al acidului ortosilicic H4SiO4 se constată că:

- anionii (SiO4)4- sunt adsorbiţi la suprafaţa materialului pietros; - cationii H- sunt adsorbiţi de către apă.

Cazul ruperii emulsiei bituminoase anionice pe agregate acide. In cazul agregatelor silicioase, ruperea emulsiilor anionice se explica prin

adsorbtia cationilor de Na+ la suprafata electonegativa a agregatelor insotita de formarea unui silicat de sodiu solubil in apa si prin urmare fara influenta favorabila asupra adezitatii În acest caz globulele de bitum încărcate negativ nu au nici o afinitate pentru anionii (SiO)4 încărcaţi negativ şi în consecinţă se formează un silicat de sodiu solubil, iar prin acţiunea RCOO- a bitumului asupra cationilor H- se obţine un acid gras inactiv. In modul acesta nu se realizeaza o legatura puternica, stabila si ca atare adezivitatea liantului fata de agregatele acide este zero.

Se constată deci, că se produce ruperea emulsiei, dar nu există adezivitate întrucât nu se formează cimentul ca în cazul agregatelor alcaline.

Concluzie (foarte important pentru sectorul rutier). Nu se pot folosi emulsiile anionice în cazul agregatelor acide.

Cazul ruperii emulsiei bituminoase cationice pe agregate acide. În prezenţa agregatelor acide, globulele de bitum ale emulsiei cationice fiind

încărcate pozitiv, vor fi atrase de ionii (SiO4) încărcaţi negativ care acoperă agregatul. Anionii de Cl- care înconjoară globula de bitum vor fi neutralizaţi de cationii H+.

Reacţia chimică care are loc este:

2(MH3)2+ + (SiO4)4- = (MH3)2SiO4

Se produce astfel ruperea emulsiei şi adezivitatea între bitum şi agregat datorită formării unui compus insolubil. Experienţa arată că acest ciment se formează aproape instantaneu.

11

Concluzie: se constată că emulsiile bituminoase cationice au o foarte bună adezivitate atât pe roci alcaline cât şi pe roci acide fapt ce le-a impus ca net superioare celor anionice şi în consecintă sunt cele mai folosite în tehnica rutieră.

PREPARAREA EMULSIILOR BITUMINOASE. Majoritatea emulsiilor bituminoase sunt preparate folosind moara coloidala.

Bitumul incalzit si solutia emulgatoare sunt introduse separat dar simultan in moara coloidala. Temperatura celor doi componenti variaza in functie de tipul de bitum, procentul bitumului din emulsie, tipul emulgatorului etc.

Vascozitatea bitumului ce intra in moara coloidala nu trebuie sa fie mai mare de 0,2Pas(2 poise) si pentru a asigura aceasta vascozitate bitumul trebuie incalzit la temperaturi cuprinse intre 100C …..140C. Incalzirea bitumului la temperatura asigura o vascozitate de circa 200cP, vascozitate ce permite bitumului o buna dispersie in faza apoasa.

Prepararea solutiei apoase din apa, emulgator si acid clorhidric, pentru emulsiile cationice, la o temperatura de 50…60 C

Temperatura apei trebuie astfel reglata incat emulsia produsa sa nu aiba o temperatura mai mare de 90C. O regula simpla de urmarit la prepararea emulsiilor cationice este ca suma temperaturii fazei apoase si a liantului sa nu depaseasca 200C. Odata introduse bitumul topit si faza apoasa fierbinte care in moara coloidala, acestea sunt agitate puternic fiind trecute prin discurile foarte apropiate ale morii coloidale (25µ) unde sunt supuse unor forte intense de forfecare care produc ruperea bitumului in globule mici. Fiecare globula de bitum este acoperita cu emugator ce da suprafetei particulelor incarcarea electrica.Fortele elctrostatice rezultate protejaza globulele de bitum impotriva fenomenului de coalescenta

In faza dispersata se pot adaoga fluidifianti si fluxanti. Fluidifiantii sunt bitumuri fluide cu vascozitate redusa produsi in rafinarii. Fluxantii sunt in general antracenice de la distilarea gudronului.

Emulsia este apoi omogenizata pentru ca globulele de bitum sa fie aduse la aceeasi dimensiune medie. Aceasta operatie se realizeaza fie prin recirculare fie, mai nou, folosind ultasunetul. Dupa racire emulsia se ambaleaza in butoaie si se depoziteaza pana la folosire.

In timpul depozitarii emulsiile trebuie ferite de inghet si de decantare care insa se produce lent datorita diferentei foarte mici de densitate dintre bitum si apa. Pentru a impiedeca sedimentarea lor dupa o perioada mai indelungata de depozitare, emulsiile trebuie agitate, de obicei, din timp in timp butoaiele sunt rostogolite.In mod practic o emulsie bituminoasa cationica trebuie sa poata fi depozitata in butoaie de 200 l pe timp de cel putin 3 luni de la fabricare.

Emulsiile modificate sunt produse dupa aceeasi schema de baza ca cea de producere a emulsiilor obisnute,diferenta fiind modul de adaugare a agentului modificator, cu unele dferentieri distincte pentru emulsia mono si bifazica. Emulsia monofazica foloseste un bitum modificat care datorita vascozitatii ceva mai mare ca a bitumurilor clasice, bitumuri nemodificate, temperatura de incalzire a bitumului si a

12

emulsiei este ceva mai mare decat a emulsiilor clasice.In aceste conditii se foloseste o instalatie modificata care poate lucra la presiune mai mare de 1,5 la 2 bari si amenajata cu un sistem de racire la iesirea emulsiei din malaxor, fig 19.

Bitum modificat Agent fluxant Emulsifiant

Apa

Faza dispersa Faza continua

Latex

Moara coloidala

Acid sau baza

Distributie spre stocare Fig. 19 Schema tehnologica de producere a emulsiei modificate monofazice Emulsiile modificate bifazice se produc prin adaugarea agentului modificator

(latexul) in moduri diferite, prin dispersie in faza apoasa, prin injectie directa in faza dispersa, prin injectie directa in malaxor sau dispersie in emulsia gata pregatita.

Mai nou emulsiile clasice cat si cele modificate se fabrica dupa un sistem recent pus la punct, hidrodinamic, unde componenti emulsiei trec print-un mixer static de o anumita geometrie sub presiune mai ridicata si temperatura de 120C.

CARACTERISTICILE EMULSIILOR BITUMINOASE Emulsia bituminoasa prezinta o problema complexa de stabilitate. Atat la stocare

cat si in timpul transportului este necesar ca emulsia sa fie stabila si sa nu se rupa. Totusi, emulsia trebuie sa se rupa in anumite conditii pentru a permite realizarea procesului tehnologic de stropire, bitumarea criblurilor, prepararea mixturilor asfaltice si stabilizarea pamanturilor.

Din punct de vedere tehnologic cele mai importante propietati ale emulsiilor bituminoase sunt:

- stabilitatea; - adezivitatea; - vascozitatea.

13

Stabilitatea emulsiei. Din punct de vedere al stabilitatii emulsiei bituminoase se verifica stabilitatea la

stocare pe timp indelungat si viteza de rupere. In vederea verificarii stabilitatii emulsiilor bituminoase se urmatoarele determinari:

1 . Decantarea dupa 7 zile. Se pune in evidenta tendinta emulsiei bituminoase de a decanta in timpul

stocajului si de separare a fazelor.Pentru a obtine o stabilitate buna, este necesar ca densitatile componentilor emulsiei sa fie cat mai apropiate. Stabilitatea emulsiei preparata cu bitum D 180-200 este superioara fata de cea obtinuta cu bitumuri mai dure. Densitatea bitumului este invers proportionala cu penetratia. Daca densitatea fazei apoase este mai mare de cat a liantului bituminos viteza schimba sensul si se produce sedimentare la partea superioara.

Pentru a imbunatati stabilitatea emulsiei se poate actiona prin cresterea vascozitatii fazei apoase sau prin marirea finetei fazei dispersate.

2 .Stabilitatea emulsiei bituminoase la inghet. Este o determinare calitativa care pune in evidenta faptul ca la temperaturi

negative exista pericolul de aglomerare a particulelor de bitum. Principiul metodei consta in cernerea prin sita de 0,63 mm a unei probe de bitum in conditii normale de stocare si o alta cernere dupa supunerea la ciclul de inghet. Daca la a doua cernere este retinuta o cantitate mai mare de particule pe sita de 0,63mm, este posibil sa apara fenomenul de aglomerare a particulelor.

3 .Stabilitatea la transport a emulsiei bituminoase. Metoda consta in supunerea unei probe de emulsie de100 ml inmagazinata intr-o

sticla de 250 ml la o solicitare de agitare. Aceasta solicitare este realizata de un agitator de laborator care asigura o cursa de 8 cm cu viteza de 130 curse/minut.

14