ГОСТ Р 58952.2-2020 Эмульсии битумные дорожные. Правила подбора состава

ГОСТ Р 58952.2-2020 устанавливает правила подбора состава дорожных битумных эмульсий, включая битумно-полимерные эмульсии, которые применяют при строительстве, реконструкции, капитальном и текущем ремонте, а также при содержании автомобильных дорог. Стандарт введен в действие с 1 декабря 2020 года и описывает, как подбирать состав эмульсии так, чтобы ее свойства были воспроизводимыми в лаборатории и затем переносились на промышленное производство.

Документ важен для производителей и дорожных лабораторий, потому что рассматривает не только состав эмульсии как набор компонентов, но и весь технологический процесс: подбор исходных материалов, определение температур, настройку оборудования, выпуск лабораторной партии, контроль качества и анализ полученных результатов. По сути, это практическая инструкция по разработке рецептуры дорожной битумной эмульсии.

От чего зависит качество битумной эмульсии

Стандарт прямо указывает, что качество эмульсии зависит от характеристик оборудования, исходных материалов и технологических режимов приготовления. Лабораторные партии рекомендуют готовить на оборудовании, которое моделирует работу промышленной эмульсионной установки и обеспечивает получение эмульсии с характеристиками, максимально близкими к будущему промышленному выпуску. Допускается и подбор состава непосредственно на промышленной установке малыми партиями, если параметры технологического процесса успевают стабилизироваться.

Какие условия должны быть в лаборатории

Подбор состава выполняют при стандартных лабораторных условиях: температура воздуха 21 ± 4 °С и относительная влажность 55 ± 20 процентов. Эти условия необходимы для корректного испытания лабораторных партий эмульсии и для сопоставимости результатов между разными сериями подбора.

Какое оборудование используют при подборе состава

Для работы по ГОСТ нужны лабораторная установка, моделирующая процесс приготовления эмульсии на промышленной линии, весы с высокой точностью, сушильный шкаф с диапазоном от 130 до 180 °С, pH-метр, магнитная мешалка с подогревом, термостойкий стеклянный сосуд и емкости, способные выдерживать горячую эмульсию. Для контроля соответствия свойств эмульсии требованиям ГОСТ Р 58952.1 дополнительно используют оборудование и реактивы, предусмотренные соответствующими стандартами на методы испытаний.

Как выбирают исходный состав эмульсии

Изначально вид, марку и назначение эмульсии определяют на основании проектной документации. Затем устанавливают, какие компоненты нужны для конкретной рецептуры, какие требования к ним предъявляются и в каких дозировках их следует вводить. Базовый состав задают по рекомендациям производителей эмульгаторов, а все дозировки указывают в процентах от массы готовой эмульсии. Содержание битума выбирают так, чтобы обеспечить требуемые технологические и эксплуатационные свойства с учетом класса эмульсии и нормативных требований.

Температурный режим как ключевой фактор качества

Один из самых важных разделов стандарта посвящен температуре. Для эффективного диспергирования сначала строят зависимость динамической вязкости битумного вяжущего от температуры и определяют рабочий диапазон, оптимальный для конкретной коллоидной мельницы. Как правило, оптимальной считают температуру, при которой динамическая вязкость битума находится в пределах от 0,2 до 0,3 Па·с. Допускается добавление разжижителя в количестве до 3 процентов, чтобы снизить вязкость битума и улучшить свойства готовой эмульсии.

Стандарт также указывает, что оптимальная температура готовой эмульсии, кроме составов на модифицированном битуме, обычно находится в пределах от 87 до 93 °С. Отклонение рабочей температуры битумного вяжущего в процессе производства не должно превышать ±2 °С. Температуру водной фазы рассчитывают по формуле с учетом температуры битума, температуры эмульсии на выходе установки, содержания фаз и их удельной теплоемкости.

Особенности подбора состава для полимерно-битумных эмульсий

Для эмульсий на основе полимерно-битумных вяжущих стандарт вводит дополнительные требования. Минимальная температура эмульсии на выходе установки должна быть не ниже той температуры ПБВ, при которой его вязкость составляет не более 20 Па·с. Если расчетная температура эмульсии оказывается выше 95 °С, необходимо предусмотреть меры по повышению температуры кипения воды за счет давления в трубопроводе и в емкости хранения, либо использовать теплообменники для охлаждения. В приложении А на странице 11 приведена таблица зависимости температуры кипения воды от давления, которая помогает выбрать нужный режим.

Какой pH должен быть у водного раствора эмульгатора

При выпуске эмульсии необходимо обеспечить требуемый водородный показатель водного раствора эмульгатора. Для катионных эмульсий рекомендуемый диапазон pH составляет от 1,8 до 2,5, для анионных — от 9,5 до 12,0. Дозирование и подачу битума и водной фазы в коллоидную мельницу выполняют по инструкции к установке, а само диспергирование проводят при заранее определенных температурах обеих фаз.

Как подготавливают лабораторную партию эмульсии

Перед выпуском лабораторной партии определяют оптимальные температуры битума и водной фазы, готовят водный раствор эмульгатора, подготавливают битумное вяжущее и настраивают оборудование. В воду сначала вводят 50 процентов расчетного количества кислоты или щелочи, затем эмульгаторы, а при необходимости — стабилизатор, адгезионную добавку и латекс. После перемешивания контролируют pH и постепенно доводят его до требуемого значения. Готовый раствор делят на две части: основную используют для производства лабораторной партии, а остаток — для промывки коллоидной мельницы или для определения остатка на сите № 014.

Битумное вяжущее берут с запасом 20 процентов относительно требуемого количества, нагревают до оптимальной температуры и перед подачей в расходную емкость процеживают через сито с ячейкой 0,63 мм. Это нужно для более стабильной работы мельницы и для снижения риска появления дефектов в готовой эмульсии.

Как выпускают лабораторную партию

Перед началом выпуска все краны и переключатели установки переводят в исходное положение. Насосы водной и битумной фаз настраивают на нужную производительность, включают коллоидную мельницу и постепенно переводят систему из режима циркуляции в режим производства. Отбор пробы начинают через 10 ± 2 секунды после появления эмульсии на выходе мельницы. В процессе выпуска контролируют скорости насосов, уровень битума, температуры исходных компонентов и готовой эмульсии, а при необходимости — еще и давление в емкости охлаждения.

После выпуска заданного количества эмульсии подачу битума прекращают, мельницу промывают оставшимся раствором эмульгатора, затем отключают оборудование и возвращают все переключатели в исходное положение. Для эмульсий на основе ПБВ стандарт отдельно оговаривает охлаждение образца до температуры ниже 90 °С перед сливом в емкость хранения.

Как проверяют качество и что делают при отклонениях

Выпущенную лабораторную партию испытывают не ранее чем через 18 часов на соответствие ГОСТ Р 58952.1. Если одна или несколько характеристик не соответствуют требованиям, состав эмульсии корректируют и выпускают новую лабораторную партию. Если отклонения связаны со свойствами остаточного вяжущего, стандарт рекомендует заменить исходное битумное вяжущее или скорректировать содержание латекса.

Особенно полезно приложение Б на страницах 12 и 13, где приведены готовые рекомендации по корректировке состава. В таблице указано, что при низкой вязкости можно увеличить содержание битума, температуру битума, концентрацию эмульгатора или скорректировать pH. При большом остатке на сите рекомендуют проверять температуру битума и водной фазы, зазоры в коллоидной мельнице, концентрацию эмульгатора и чистоту трубопроводов. Для проблем с расслоением, нестабильностью при низких температурах, высоким или низким индексом распада, а также плохой адгезией стандарт также дает конкретные варианты корректировки рецептуры.

Как оформляют результаты подбора состава

Итоги подбора оформляют в виде рецепта. В него включают вид и марку эмульсии, наименование объекта и вида дорожных работ, ссылку на ГОСТ Р 58952.1, сведения об организации-производителе и лаборатории, перечень исходных компонентов с их содержанием в процентах, требования стандарта к данной марке и фактические результаты испытаний. Рецепт утверждает руководитель или главный инженер организации, которая планирует выпуск эмульсии, а при необходимости его согласовывает заказчик.

Вывод

ГОСТ Р 58952.2-2020 — это базовый нормативный документ для подбора состава дорожных битумных эмульсий. Он охватывает весь цикл: от выбора компонентов и расчета температур до выпуска лабораторной партии, оценки результатов и оформления рецепта. Для производителей эмульсий, дорожных лабораторий и подрядчиков этот стандарт служит практическим руководством, которое помогает получать стабильные, технологичные и нормативно соответствующие битумные эмульсии для дорожных работ.