Bitüm emülsiyonları genellikle su içinde çok küçük bitüm damlacıklarının dispersiyonlarıdır ve su içinde yağ emülsiyonlarının örnekleridir.
Bitüm içeriği, farklı gereksinimlere uyacak şekilde değiştirilebilir ve tipik olarak %30 ile %70 arasındadır. Bitümü emülsifiye etmenin birincil amacı, kesintiler ve asfaltlama sınıfı bitüm kullanıldığında normalde gerekli olan ısıtma olmadan kullanılabilen bir ürün elde etmektir.
Bitüm emülsiyonlarının imalatında, sıcak bitüm, emülsifiye edici bir kimyasal (emülgatör) içeren suda hızla kesilir. Bu, suda dağılmış (sürekli faz) çok küçük bitüm parçacıkları (dağılmış faz) üretir. Bitüm partikülleri süspansiyonda stabilize edilir ve bitüm partiküllerinin yüzeyinde konsantre olan emülgatörün varlığından dolayı kolayca birleşmezler.
Uygulama sırasında bitüm emülsiyonundaki su ya buharlaşarak kaybolur ya da emülsiyonun uygulandığı yüzeyin kimyasal yapısı nedeniyle bitümden ayrılabilir. Bu işleme kırılma denir. Bitüm sudan sadece biraz daha yüksek bir yoğunluğa sahip olduğundan, depolama sırasında bitüm damlacıklarının bir emülsiyon içinde çökeltilmesi çok yavaştır. Emülsiyonlar genellikle uzun depolama sürelerinden sonra bitüm damlacıklarını yeniden dağıtmak için hafifçe karıştırılarak yeniden üretilebilir.
Bitüm Emülsiyon Çeşitleri
Bitüm emülsiyonları, değişen kırılma veya sertleşme oranları ve bağlayıcı türleri ve içerikleri ile katyonik veya anyonik olmak üzere birçok farklı formda mevcuttur.
En yaygın iki temel emülsiyon türü, CRS’de (katyonik hızlı ayar) olduğu gibi katyonik emülsiyonlar için ‘C’ harfiyle ve ASS’de (anyonik yavaş ayar) olduğu gibi anyonik emülsiyonlarda ‘A’ harfiyle gösterilir.
Katyonik Bitüm Emülsiyonu
Emülsiyon üretilirken katyonlar bitüm damlacıkları tarafından adsorbe edilir, negatif iyonlar suda kalır. İnkar edilemez şekilde en eksiksiz kullanım alanı, hızlı sertleşen emülsiyonlarla temsil edilir.
Anyonik Bitüm Emülsiyonu
Çoğu zaman, yağ asidi ve reçine asidi alkali tuzları kullanılır. Tall-Oil adı verilen sıvı reçinenin sabunlaştırılmasıyla elde edilirler. Bu madde, “sülfat” işlemi kullanılarak işlenmiş reçineli ahşaptan kağıt hamuru endüstrisinin bir yan ürünü olan artık, damıtılmış bir maddedir.
Co2Na grubu hidrofilik polar kısımdır. Sürekli sulu fazda bir çözelti içindeyken, sabun molekülleri iyonize olur; Na (veya K) iyonları su tarafından adsorbe edilen katyonlardır ve moleküllerin geri kalanı bitüm globülleri tarafından adsorbe edilen anyonlardır.
Bir emülsiyonun özellikleri, hızlı (R), orta (M) ve yavaş (S) terimleriyle belirtilir. Bitüm emülsiyonları için ana kaliteler aşağıdaki gibi sınıflandırılır:
Yavaş sertleşen emülsiyonlar, hızlı sertleşen emülsiyonlardan daha kararlı olan orta sertleşen emülsiyonlardan daha kararlıdır.
Katyonik ve Anyonik
Bitüm parçacıklarının emülgatör tarafından kaplanması, onlara bir elektrostatik yük verir. Emülgatörün tipine bağlı olarak, bu genellikle negatif veya pozitif olabilir. Yüklü parçacıkların etkileşimi, ayrı fazlara hızla geri dönmeyen emülsiyonlar yapmanın mümkün olmasının nedenidir.
Bitüm damlacıklarının negatif yüklü olduğu emülsiyonlara anyonik emülsiyonlar denir. Partiküllerin pozitif yüklü olduğu emülsiyonlara katyonik emülsiyonlar denir.
Bir emülsiyonun anyonik veya katyonik kalmasını sağlamak için pH’ı (yani asit ve baz dengesi), tipik olarak bir anyonik emülsiyonun alkali pH’ı 7’nin üzerinde ve katyonik bir emülsiyonun asidik pH’ı 7’nin altında olacak şekilde kontrol edilir.
Hem anyonik hem de katyonik emülsiyonların bu temel özelliği, asla karıştırılmamasını gerektirir. Bir anyonik emülsiyon ve bir katyonik emülsiyonun karıştırılması, negatif yüklü anyonik bitüm emülsiyonu damlacıklarının ve pozitif yüklü katyonik bitüm emülsiyonu parçacıklarının elektriksel çekim yoluyla bir araya gelmesini sağlar. Nihayetinde yeteri kadar damlacık birleşecek ve bitüm ayrılarak kullanılamaz hale gelecek ve emülsiyonu yok edecektir.
Bitümlü (asfalt) Üstyapı İnşaatı ve Bakımında Bitüm Emülsiyonlarının Uygulamaları:
TACK COAT : Tack coat (bağ kaplama olarak da bilinir), kayma olmadan güçlü bir yapışkan bağ oluşturmak için tasarlanmış sıcak karışım asfalt katmanları arasında hafif bir asfalt emülsiyonu uygulamasıdır. Daha ağır uygulamalar, gözenekli katmanların altında veya aynı zamanda bir yalıtım kaplaması işlevi gördüğü yamalar çevresinde kullanılabilir. Yapışkan kaplama olmadan asfalt katmanları bir yol yolunda ayrılabilir ve bu da yolun yapısal bütünlüğünü azaltır ve ayrıca suyun yapıya girmesine izin verebilir. Yapışkan katlar için kullanılan emülsiyon tipi ülkeden ülkeye değişir. ABD’deki normal uygulama, uygulamadan önce suyla seyreltilmiş yavaş sertleşen bir emülsiyon kullanmaktır. Birçok Avrupa ülkesinde, seyreltilmeden uygulanan katyonik hızlı sertleşen veya özel olarak belirlenmiş düşük viskoziteli orta sertleşen emülsiyonlar kullanılmaktadır.
ASTAR KAT : Astar katlar, inşaat sırasında granüler tabanın bütünlüğünü korur ve tozun azaltılmasına yardımcı olur. Düşük hacimli bir karayolu için ince bir sıcak karışım tabakası veya bir yonga conta ile kaplanacak bir taban söz konusu olduğunda, astarlama, conta ile altta kalan yüzey arasında iyi bir bağ sağlar, aksi takdirde ayrılma eğilimi olacaktır. Kesilmiş asfalt astarlarla karşılaştırıldığında, emülsiyon astarları çevre dostudur. Yavaş sertleşen asfalt emülsiyonları (uygulamadan önce su ile seyreltilmiş) uygundur. Yoğun taneli tabanlarda veya stabilize edilmiş tabanlarda, iyi bir penetrasyon sağlamak için uygulamadan önce yüzeyin kazınarak parçalanması gerekebilir.
Katyonik Emülsifiye Bitüm Spesifikasyonu (AASHTO M208, ASTM D2397)
