Descomposición de emulsión bituminosa

Para que las emulsiones bituminosas realicen su función, es necesario que se forme una película de betún sólido como resultado de su desintegración. La velocidad de este proceso depende de la reactividad de la emulsión y del material de piedra, así como de las condiciones climáticas como la temperatura y la humedad. Existe una clasificación de las emulsiones bituminosas en función de su reactividad. 

Las emulsiones de rápida descomposición se desintegran inmediatamente al contacto con un material de piedra limpia que tiene una superficie específica pequeña (por ejemplo, al contacto con escombros durante un tratamiento superficial). 

Las emulsiones de descomposición media se desintegran cuando se mezclan con materiales de piedra que tienen una superficie específica pequeña. Estas emulsiones se utilizan, por ejemplo, para la preparación de escombros negros o mezclas orgánicas porosas. 

Descomposición de emulsión bituminosa lenta se desintegran como resultado de la mezcla con materiales minerales que tienen una gran superficie específica (en particular, con mezclas de composición de grano denso). En los estándares de algunos países, la definición de tales emulsiones son ultraestables. Se utilizan en la preparación de hormigón asfáltico frío, mezclas de emulsión y minerales, incluido el hormigón de asfalto fundido y regenerado. 

El tipo de emulsión depende del tipo y grado de concentración del emulsionante, el ácido elegido (u otro método para establecer el pH) y el grado de su concentración, así como el tipo y la fuente del betún utilizado. 

Los materiales de piedra tienen una cierta carga superficial (la carga depende del pH de la fase acuosa y las propiedades naturales de los minerales). La superficie de los materiales de piedra «ácidos» con un alto contenido de óxido de silicio, tiene una carga negativa total. Al mismo tiempo, la superficie de los materiales de piedra alcalina (como la piedra caliza) está cargada positivamente. A medida que aumenta el valor de pH del medio en el que se encuentra el material de piedra, cualquier tipo de superficie mineral tiende a aumentar la carga negativa, mientras que la presencia de sales de calcio u otros cationes en el agua reduce la carga negativa en las superficies. Las emulsiones catiónicas reaccionan más rápidamente con material de piedra, cuya superficie está predominantemente cargada negativamente (granitos, cuarcitas, sienitas, etc.), aunque otros factores pueden ser más importantes. 

Cabe señalar que la descomposición de emulsión bituminosa es un proceso multifactorial complejo, que aún no está estudiado completamente. 

Algunas de las etapas del proceso de descomposición pueden estar acompañadas por:

1. adsorción del emulsionante en la superficie del material de piedra. Los iones libres o las moléculas emulsionantes se absorben a la superficie del material de piedra muy rápidamente. El emulsionante de la interfaz de la fase betún-agua se «saca» mucho más lentamente. La eliminación de un emulsionante estabilizador libre hace que la emulsión sea susceptible de coalescencia, menos estable, pero, por otro lado, el resultado es también una disminución (o incluso reversión) de la carga superficial del material de piedra, que puede ralentizar el proceso de descomposición de la emulsión. 
2. Moviendo las partículas bituminosas de emulsión a la superficie del material de piedra. Las partículas bituminosas en la emulsión tienen una carga y se mueven a la superficie del material de piedra con el signo opuesto (fenómeno de electroforesis). Adsorción en la superficie: asegura el contacto cercano de las partículas, lo que conduce a la floculación, la coalescencia y la alfombra de la superficie. 
3. El cambio en el pH. Algunos tipos de material de piedra, como la piedra caliza (o rellenos como la cal o el cemento), pueden neutralizar el ácido, elevando así el pH y desestabilizando la emulsión. En algunos otros casos, el material de piedra puede adsorber iones de hidrógeno, lo que conduce a un aumento menos pronunciado del pH, pero aún suficiente para causar la desestabilización de la emulsión. Tal material , como la piedra caliza, puede suministrar iones de calcio o magnesio a la solución, lo que ayuda a neutralizar la carga en emulsiones aniónicas. 
4. Evaporación del agua. A medida que el agua se evapora de la mezcla, las partículas bituminosas entran en contacto, lo que conduce a la coalescencia. Para una emulsión ultraestable, el proceso de evaporación del agua en algunos casos puede ser la causa principal de desintegración.

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