Активная и пассивная адгезия

При использовании поверхностно-активных адгезионных добавок различается два вида адгезии: активная и пассивная.

Выпадение щебня из слоя поверхностной обработки вследствие слабой адгезии

Активная адгезия

Активная адгезия — обволакивание материала, формирование и удержание сильной химической связи между каменным материалом и битумом в присутствии воды.

Как правило, обволакивание необработанным битумом каменного материала с увлажненной или мокрой поверхностью не представляется возможным. Битум имеет значительно меньшую совместимость с поверхностью каменного материала по сравнению с водой. Способность битума вытеснять воду с поверхности каменного материала и поддерживать адгезионную связь известна под названием «активная» адгезия.

Признаком недостаточной активной адгезии является наличие в смесях непокрытых поверхностей щебня, а также преждевременное выпадение щебня из дорожного покрытия, нанесенного методом поверхностной обработки. Но даже при хорошей видимой обволакиваемости каменного материала битумом, слой пыли или воды могут воспрепятствовать плотному контакту и установлению адгезионной связи.

Рис. 1. Битумная пленка активно вытесняет воду и создает плотный и устойчивый контакт с поверхностью каменного материала

Для достижения активной адгезии в битум вводится адгезионная добавка. Дозировка обычно составляет 0,5-1,2% от массы битума. Активная адгезия достигается за счет воздействия поверхно-активной адгезионной добавки, уменьшающей контактный угол на поверхности раздела «битум/каменный материал» и позволяющей битуму замещать воду с обволакиванием поверхности каменного материала (см. рис. 1).

Рис. 2. Использование необработанного битума может привести к отслаиванию с последующим отделением битумной пленки от поверхности каменного материала

Пассивная адгезия

Пассивная адгезия — процесс формирования и удержания сильной химической связи между битумом и поверхностью сухого каменного материала.

Пассивная адгезия достигается введением в вяжущее адгезионной добавки. Для придания свойств водонепроницаемости, как правило, вводится 0,2-0,5% от массы битума (дозировка 0,3% соответствует 150-200 г на тонну горячей смеси).

Смачиваемость

Битум представляет собой высоковязкое вещество с низким уровнем химического совместимости с поверхностью большинства видов каменного материала. Таким образом, он плохо смачивает минеральную поверхность. Для обеспечения хорошей смачиваемости необходимо снизить вязкость битума и видоизменить химическую природу битума или каменного материала.

Вязкость битума может быть снижена посредством нагрева или добавления к нему растворителей. Применение таких добавок как полимеры или минеральный порошок, которые способны повысить вязкость вяжущего, может затруднить процесс смачивания и привести к необходимости применения более высоких температур или более длительного времени приготовления смеси. С другой стороны, введение жидкой адгезионной добавки улучшает смачивание.

Выбор адгезионной добавки

Выбор адгезионной добавки зависит от природы каменного материала, разновидности битума и температуры приготовления смеси. Асфальтобетонные смеси иногда приготавливаются с использованием мягкого битума при более низкой температуре около 100°С. В связи с присутствием воды в процессе перемешивания в этом случае необходимо использовать активную адгезионную добавку.

Выбор адгезионной добавки также зависит от химической природы каменного материала (щелочного или кислого типа).

Оценка длительного действия

Обработанный адгезионной добавкой битум обволакивает каменный материал и усиливает адгезионную связь между каменным материалом и битумом, улучшая, таким образом, показатель длительной стойкости битума к отслаивающему действию воды.

В течение ряда лет было проведено несколько разных исследований по оценке длительного действия жидких адгезионных добавок.

Рис. 3. Керны из дорожного покрытия после двадцати лет эксплуатации:
— керн, не содержащий жидкую адгезионную добавку Wetfix (слева)
— керн, содержащий жидкую адгезионную добавку Wetfix (справа)

В рамках «Объединенной национальной исследовательской программы по автомагистралям» в полевых условиях была проведена оценка действия адгезионных добавок в течение периода 6-8 лет (отчет № 373). Отчет содержит заключение, что «длительное действие девяти добавок после 6-8 лет признано удовлетворительным в восьми случаях».

AkzoNobel. Адгезионные добавки. Технический бюллетень.