Поверхностно-активные вещества находят широкое применение в строительстве асфальтобетонных покрытий, в основном в следующих областях:
1. В качестве добавок к теплым смесям
(1) Механизм действия
Добавки для утепленных асфальтобетонных смесей представляют собой тип поверхностно-активных веществ (например, добавки типа APTL), состоящих из липофильных и гидрофильных групп в своей молекулярной структуре. Во время смешивания асфальтобетонных смесей добавки распыляются в смесительный бак одновременно с асфальтом. При механическом перемешивании липофильные группы связываются с асфальтом, а остаточные молекулы воды соединяются с гидрофильными группами, образуя структурную водную пленку между покрытыми асфальтом заполнителями. Эта водная пленка действует как смазка, улучшая удобоукладываемость смеси во время смешивания. Во время укладки и уплотнения структурная водная пленка продолжает обеспечивать смазку, увеличивая скорость укладки и облегчая уплотнение смеси. После завершения уплотнения молекулы воды постепенно испаряются, и поверхностно-активное вещество мигрирует к границе раздела между асфальтом и заполнителями, усиливая сцепление между заполнителями и асфальтовым вяжущим.
(2) Преимущества
Добавки для утепления асфальтобетонных смесей могут снизить температуру смешивания, укладки и уплотнения на 30–60 °C, продлевая строительный сезон до условий с температурой выше 0 °C. Они снижают выбросы CO₂ примерно на 50% и выбросы токсичных газов (например, асфальтовых паров) более чем на 80%. Кроме того, они предотвращают старение асфальта, обеспечивают качество уплотнения и эксплуатационные характеристики, а также продлевают срок службы асфальтобетонных покрытий. Более того, использование добавок для утепления асфальтобетонных смесей может увеличить производительность смесительных заводов на 20–25% и повысить скорость укладки/уплотнения на 10–20%, тем самым повышая эффективность строительства и сокращая сроки его проведения.
2. В качестве эмульгаторов асфальта
(1) Классификация и характеристики
Эмульгаторы для асфальта — это поверхностно-активные вещества, классифицируемые по ионным свойствам на катионные, анионные, неионогенные и амфотерные типы. Катионные эмульгаторы для асфальта адсорбируются на отрицательно заряженных заполнителях за счет положительных зарядов, обеспечивая сильную адгезию, что делает их особенно подходящими для влажных и дождливых регионов. Анионные эмульгаторы, несмотря на низкую стоимость, обладают плохой водостойкостью и постепенно вытесняются. Неионогенные и амфотерные эмульгаторы отвечают требованиям особых условий окружающей среды. Классифицируемые по скорости деэмульсификации, они включают медленно схватывающиеся (используются для герметизации шлама и холодной рециркуляции), среднесхватывающиеся (обеспечивающие баланс между временем открытия и скоростью твердения) и быстросхватывающиеся (используются для обработки поверхности, чтобы обеспечить быстрое твердение и открытие движения транспорта).
(2) Сценарии применения
Эмульгаторы для асфальта позволяют осуществлять процессы холодного смешивания и холодной укладки, исключая необходимость нагрева асфальта и снижая энергопотребление более чем на 30% — это существенное преимущество в отдаленных горных районах или при быстром ремонте городских дорог. Они также используются для профилактического обслуживания (например, для нанесения защитного слоя) с целью ремонта изношенных дорожных покрытий и продления срока их службы на 5–8 лет. Кроме того, они поддерживают холодную переработку на месте, обеспечивая 100% переработку старых асфальтобетонных материалов и снижая затраты на 20%.
3. Улучшение удобоукладываемости разжиженного асфальта и его смесей.
(1) Эффект
Поверхностно-активные вещества, полученные путем компаундирования понижающих вязкость добавок на основе тяжелых масел (AMS) со Span80, при добавлении в разжиженный асфальт значительно снижают поверхностное натяжение на границе раздела асфальт-заполнитель и уменьшают вязкость разжиженного асфальта. Это обеспечивает оптимальные характеристики смешивания смеси при одновременном снижении дозировки дизельного топлива. Включение таких поверхностно-активных веществ улучшает растекаемость асфальта по поверхности заполнителя, снижает сопротивление при укладке и повышает конечную степень уплотнения смесей разжиженного асфальта, улучшая однородность смешивания и характеристики укладки/уплотнения.
(2) Механизм
Содержательные поверхностно-активные вещества изменяют межфазное натяжение жидкость-твердое тело между асфальтом и заполнителями, позволяя асфальтобетонным смесям сохранять благоприятные эксплуатационные характеристики даже при сниженной дозировке разбавителя. При дозировке поверхностно-активного вещества 1,0–1,5% улучшение характеристик дорожного покрытия и уплотнения разбавленных асфальтобетонных смесей эквивалентно добавлению 4–6% дизельного разбавителя, что позволяет смеси достичь той же однородности смешивания и удобоукладываемости при уплотнении.
4. Для холодной переработки асфальтобетонных покрытий
(1) Механизм переработки
Эмульгаторы для холодной рециркуляции асфальта — это поверхностно-активные вещества, которые диспергируют асфальт на микрочастицы посредством химического воздействия и стабилизируют их в воде, при этом их основная функция заключается в обеспечении возможности укладки асфальта при комнатной температуре. Молекулы эмульгатора образуют ориентированный адсорбционный слой на границе раздела асфальт-заполнитель, препятствуя водной эрозии — особенно эффективно для кислых заполнителей. В то же время легкие масляные компоненты в эмульгированном асфальте проникают в старый асфальт, частично восстанавливая его эластичность и повышая коэффициент переработки регенерированных материалов.
(2) Преимущества
Технология холодной рециркуляции позволяет смешивать и укладывать материалы при комнатной температуре, снижая энергопотребление на 50–70% по сравнению с горячей рециркуляцией и уменьшая выбросы парниковых газов. Она соответствует требованиям ресурсосбережения и устойчивого развития.
Дата публикации: 09.12.2025