Методы испытания битумных эмульсий

  
     ИСПЫТАНИЯ БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ                

Испытания для определения заряда частиц и реакционной способности эмульсий

Эмульсии должны классифицироваться на марки: катионные или анионные быстрого, среднего или медленного распада. Испытание заряда частиц представляет собой простое испытание электрофореза, в котором электроды помещаются в эмульсию и либо отрицательный, либо положительный электрод покрывается битумом в зависимости от того, является ли эмульсия катионной или анионной, соответственно.

Реакционная способность эмульсии может быть измерена в испытаниях, в которых стандартные каменные материалы перемешиваются или погружаются в эмульсию и определяется количество битума, отложившегося на поверхности. В качестве альтернативы, минеральные порошки, например, мелкий кварцевый песок или цемент, добавляются в эмульсию в так называемом испытании показателя минерального порошка или цементной смеси. Степень коалесценции или количество минерального порошка, необходимое для полной коалесценции, является критерием реакционной способности.

В других испытаниях эмульсия титруется с помощью раствора с противоположно заряженными ионами, который стремится вызвать распад эмульсии. Катионные эмульсии титруются анионными поверхностно-активными веществами, а анионные эмульсии - хлоридом кальция. Титр дает критерий реакционной способности эмульсии, который называется "деэмульгируемость".

Реакционная способность эмульсий, главным образом, определяется выбором и концентрацией эмульгатора и рН эмульсии, хотя могут оказывать влияние параметры приготовления.

          
Испытание для определения заряда частиц

Испытание показателя минерального порошка или смешение с цементом

Физические свойства, связанные с хранением эмульсий и обращением с ними

Присутствие крупных капель в эмульсии, которые могут блокировать насосы и распылительные сопла, проверяется путем простого просеивания через сита 150, 630 или 800 мкм. Максимальный остаток на сите нормируется (обычно 0,1-0,2%). Ситовой анализ может быть проведен повторно после хранения или замораживания-оттаивания для проверки устойчивости при хранении.

Вязкость эмульсий обычно определяется как время вытекания из чашки для испытания текучести со стандартным отверстием при температуре в соответствии с применением. В Северной и Южной Америке используются, в основном, чашки Сейболта Фурола, а в Европе - стандартный вискозиметр для дегтя.

Главное влияние на вязкость эмульсий оказывает содержание битума: вязкость значительно возрастает с увеличением содержания битума выше 65%. Эмульсия с малым размером капель и узким диапазоном распределения частиц по размеру имеет более высокую вязкость, по сравнению с эмульсией с широким или двухтипным распределением. На размер частиц и распределение по размерам в некоторой степени может повлиять выбор и концентрация эмульгатора и условия приготовления.

Битумы с высоким содержанием солей имеют тенденцию обеспечить высокую вязкость эмульсий, так как они образуют многофазные эмульсии, в которых некоторое количество воды улавливается внутри битумных капель. Это может произойти после производства, что приводит к изменению (повышению) вязкости в процессе хранения.

Если плотность капель отличается от водной фазы, то они будут иметь тенденцию всплывать или опускаться, что приводит к образованию "сливок" или осаждению после продолжительного хранения. Испытания осаждения (устойчивости при хранении) обычно включают хранение эмульсии в цилиндре, затем по истечении 1-5 дней сравнение содержания твердых веществ в верхних и нижних слоях. Осаждение во многих случаях может быть обратимо путем перемешивания, но плотная упаковка осевших капель может привести к коалесценции или необратимой флоккуляции.

Битумные эмульсии обычно оседают, хотя в тех, у которых содержание растворителя высокое, может иметь место сливкоотделение. Скорость осаждения зависит от разности плотностей, размера частиц, содержания вяжущего и вязкости водной фазы. Меры, направленные на выравнивание плотностей двух фаз, такие как добавление растворителя, добавление солей или повышение температуры хранения, могут уменьшить оседание так же, как и меры повышения вязкости, такие как добавление загустителей. Изменения состава эмульсии или ее приготовления, которые уменьшают средний размер частиц, также будут уменьшать осаждение.

Определение вязкости с помощью чашки для испытания текучести

Сливкообразование

Свойства отвержденной битумной пленки

Содержание вяжущего в эмульсии может быть определено путем простого испарения, дистилляции или косвенно по содержанию воды. С помощью дистилляции можно также определить содержание масляного дистиллята в эмульсии, а также восстановить остаточный битум для дальнейших испытаний. В некоторых национальных стандартных испытаниях используются растворители, такие как спирт или ацетон, для осаждения битума из эмульсии без необходимости нагревания при высокой температуре, которое может изменить свойства вяжущего. Вакуумная дистилляция также позволяет избежать перегревания.

Вязкость остаточного битума может быть определена с помощью стандартных испытаний, применяемых для самого битума, таких как определение температуры размягчения по кольцу и шару, пенетрации и кинематической вязкости. Аналогичным образом могут быть определены низкотемпературные свойства, такие как температура хрупкости по Фраасу, упругое восстановление и растяжимость. Определение вязкости поплавковым вискозиметром является специфическим для анионных эмульсий из вяжущих, которые показывают пониженную температурную чувствительность. Эмульгаторы из таллового масла, применяемые для так называемых "high float" эмульсий, вызывают гелеобразование восстановленного битума, и этот эффект может увеличиваться при добавлении полимеров.

Могут быть также нормированы плотность, зольность или растворимость остаточного битума в толуоле, ксилоле или трихлорэтилене.