Over-stabilized bitumen emulsions made from emulsifiers for slow-setting emulsions

Abstract

Спроєктовано склади дорожніх надстійких катіонних бітумних емульсій із ортофосфорною, сірчаною та соляною кислотами та катіонактивними емульгаторами для повільнорозпадних емульсій. Визначено фізико-механічні властивості виготовлених надстабільних бітумних емульсій та характеристики їх розпаду. Встановлено вплив типу кислоти та вмісту емульгатора на фізико-механічні показники бітумних емульсій та характеристики розпаду за трьома методами: індекс розпаду, час (стан) до розпаду, стійкість під час змішування із портландцементом. Проаналізувавши фізико-механічні показники виготовлених емульсій із однаковим вмістом бітуму 60 % та вмістом емульгатора у водній фазі 1,1 %, можна стверджувати, що у бітумній емульсії на сірчаній кислоті більші pH та в’язкість. Якщо ж порівнювати бітумні емульсії з однаковим вмістом емульгатора 1,1 %, але різним вмістом бітуму – 60 % та 61 %, то емульсії із більшим вмістом бітуму характеризуються вищими pH та в’язкістю, хоча pH у водній фазі є однаковим. Порівнюючи емульсії із однаковим вмістом бітуму 62 % та pH у водній фазі 2,3, але різним вмістом емульгатора у водній фазі (від 1,2 до 1,8), pH є майже однаковим, а в’язкість збільшується зі зростанням вмісту емульгатора. Встановлено, що надстабільні бітумні емульсії демонструють хорошу стійкість під час зберігання протягом 180 діб. Отримані результати характеристик розпаду бітумних емульсій свідчать про те, що в емульсій на соляній та сірчаній кислотах менший час до розпаду та вища стійкість під час змішування із портландцементом, ніж в емульсій на ортофосфорній кислоті. Для надстійких бітумних емульсій на ортофосфорній кислоті метод за ДСТУ EN 12848:2020 непридатний через високу реактивність емульсій на ортофосфорній кислоті під час взаємодії із портландцементом.

Formulations of road over-stabilized cationic bitumen emulsions with orthophosphoric, sulfuric and hydrochloric acids and cationic emulsifiers for slowly disintegrating emulsions have been designed. The physical and mechanical properties of the manufactured over-stabilized bitumen emulsions and their breaking behavior were determined. It has been established that over-stabilised bitumen emulsions demonstrate good storage stability for 180 days. The obtained results of breaking behavior bitumen emulsions indicate that emulsions based on hydrochloric and sulfuric acid have a shorter fines mixing time and greater mixing stability with cement than emulsions based on orthophosphoric acid. For overstabilized bitumen emulsions on orthophosphoric acid, the method according to DSTU EN 12848: 2020 is not effective, due to the high reactivity of emulsions on orthophosphoric acid during interaction with portland cement.