Тонкослойные защитные слои литой консистенции на битумной эмульсии

 

Поверхностные обработки устраиваются как изоляционные слои и слои износа. Кроме того, устройство поверхностных обработок обеспечивает хорошие сцепные качества колеса автомобилей с покрытием. Однако устройство поверхностных обработок не позволяет устранять погрешности (неровности) профиля, качество зависит от погодных условий, возникает проблема приклеиваемости слоев к жесткому покрытию и всегда остается риск выброса каменных материалов.

В мировой практике для этих целей получило распространение устройство тонкослойных поверхностных обработок из эмульсионно-минеральных смесей литой консистенции на основе катионных битумных эмульсий, отличающихся от классической поверхностной обработки как используемыми материалами, так и технологией производства работ. Эта технология известна под названием Сларри Сил.

Сущность ее заключается в том, что на поверхности покрытия (без последующего уплотнения катками) наносят эмульсионно-минеральную смесь пластичной (литой) консистенции толщиной слоя от 5 до 15 мм.

Преимуществом этой технологии является то, что она дает возможность получить при больших значениях плотности и износостойкости устраиваемых слоев сравнительно высокую степень шероховатости. Такие слои служат не только для защиты покрытия от износа и непосредственного воздействия атмосферных факторов, но и повышают его фрикционные свойства. Сформировавшиеся слои из эмульсионно-минеральных смесей обладают хорошим сцеплением с покрытием, что обусловлено высокой реакционной способностью катионных эмульсий при контакте с поверхностью материалов любой природы.

Технология проведения работ с этими смесями предусматривает образование в процессе их формирования тонкого слоя с особой шероховатой текстурой поверхности типа «наждачная бумага».

Такие слои с успехом применяются как на асфальтобетонных, так и на цементобетонных покрытиях.

Необходимо отметить следующие особенности данных смесей:

- сравнительно большое количество вяжущего (15 – 20 %), образующего непрерывную среду, в которой зерна минерального материала находятся во взвешенном состоянии;

- литая консистенция, позволяющая распределить смесь по покрытию слоем 5 – 15 мм путем розлива;

- быстрый переход от жидкого к твердообразному состоянию вследствии распада эмульсии;

- естественное уплотнение смеси за счет отделения воды и уменьшения обема вяжущего;

- естественное образование шероховатости зернами минерального материала, выступающими над поверхностью слоя при снижении объема вяжущего в смеси.

Устройство поверхностных обработок их эмульсионно-минеральных смесей имеет ряд преимуществ по сравнению с классическими поверхностными обработками:

- хорошее сцепление слоя с обрабатываемой поверхностью;

- более длительное сохранение шероховатости при текстуре поверхности типа «наждачная бумага» за счет снижения удельного давления от колес автомобилей;

- отсутствие необходимости уплотнения слоя катками в процессе производства работ;

- замена гранитного щебня дешевыми отходами камнедробления (отсевами дробления изверженных горных пород);

- практическое отсутствие отрыва каменного материала, разбивающего ветровые стекла автомобилей.

 

Минеральная часть эмульсионно-минеральных смесей, используемых для устройства поверхностной обработки, подбирается по принципу плотных смесей:

- щебеночные смеси состоят из щебня размером зерен 5-10 мм или 5-15 мм, песка дробленого или смеси природного с дробленым и минерального порошка;

- песчаные смеси – из песка дробленого или смеси дробленого с природным размером частиц 0-5 мм и минерального порошка.

Содержание щебня и соотношение природного и дробленого песка в смеси назначают в зависимости от их зернового состава и требуемого коэффициента сцепления. Количество минерального порошка должно быть таким, чтобы общее содержание частиц мельче 0,071 мм было в приделах 5-15 %. Меньшее их количество может привести к расслоению смеси или вызвать «выпотевание» вяжущего на поверхности покрытия и его скользкость, а чрезмерное содержание этой фракции – к излишней хрупкости покрытия.

Для приготовления таких смесей применяются катионные битумные эмульсии класса ЭБК-З. Эти смеси характеризуются повышенным содержанием вяжущего (указано выше). Избыток битума создает большое количество так называемого объемного (свободного) битума, что способствует увеличению пластичности материала и снижению его теплостойкости. Поэтому очень важен правильный выбор соотношения тонкодисперсной фракции (менее 0,071 мм) минерального материала и количества вяжущего.

Несмотря на указанные преимущества, при внедрении этой разновидности эмульсионно-минеральных смесей встречаются значительные трудности, связанные с необходимостью выполнения основного технологического требования – определенной скорости распада эмульсии в смеси, т.е. времени времени от момента приготовления до момента потери ею подвижности.

Распад должен произойти в момент распределения смеси по поверхности покрытия. При более быстром распаде смесь загустеет в машине и станет неудобоукладываемой, при более медленном – возникнет опасность стекания жидкой смеси с покрытия или расслоения е, а также снизятся темпы выполнения работ. Скорость распада эмульсии в смеси зависит от целого ряда факторов: природы эмульгатора, температуры окружающего воздуха, влажности, минералогического и зернового состава минерального материалов, состава эмульсии и др. – многие из которых изменяются в процессе производства работ, что требует умения корректировать состав смеси таким образом, чтобы скорость распада эмульсии оставалась постоянной и была соизмерима со временем приготовления и распределения смеси машиной специальной конструкции. Для регулирования скорости распада эмульсии в смеси необходимо знание основных закономерностей зависимости ее от вышеуказанных факторов и выполнение всех технологических операций при производстве работ с высокой степенью точности.

Наиболее эффективным способом регулирования скорости распада катионных эмульсий является особый технологический прием –предварительное смачивание минеральных материалов водным раствором катионных ПАВ, так называемой водой предварительного смачивания. Основным критерием оценки пригодности ПАВ для этих целей является возможность регулирования скорости распада эмульсии в смеси, которая достигается изменением концентрации ПАВ в растворе для предварительного смачивания. Удлинить период ее распада можно за счет увеличения содержания ПАВ, а уменьшить – при снижении его содержания.

Устройство слоя поверхностной обработки из эмульсионно-минеральных смесей выполняется однопроходной машиной осуществляющей приготовление смеси и ее распределение по покрытию толщиной 5-10 мм для песчаных смесей и 10-15 мм для щебеночных.

Технологи приготовления смесей следующая: в смеситель машины при непрерывном перемешивании последовательно подают минеральные материалы, воду предварительного смачивания и эмульсию. Готовую эмульсионно-минеральную смесь распределяют при непрерывном движении машины по предварительно очищенному и обработанному покрытию. Толщина слоя регулируется высотой выходной щели распределителя машины.

Опыт устройства поверхностных обработок из эмульсионно-минеральных смесей показал, что наилучшие результаты получаются при применении в них катионных битумно-латексных эмульсий. В частности, французская фирма Screg Routes разработала технологию, аналогичнуюСларри Сил, под названием Силгом, где в качестве вяжущего используется битумно-латексная эмульсия на основе эмульгаторов Regemine S₄ и Regemine S₃₀ и натурального латекса в качестве модифицирующей добавки к битуму, улучшающей упруго-пластичные свойства слоя поверхностной обработки.