Nhũ tương nhựa đường được sản xuất như thế nào?

Nhựa đường đặc và nước vốn không hòa vào nhau. Nhũ tương nhựa đường giải quyết vấn đề này bằng cách chia nhựa thành những giọt rất nhỏ phân tán đều trong nước, nhờ đó có thể tưới ở nhiệt độ thấp mà không cần nung nóng như nhựa đường đặc. Bài viết này giải thích nguyên lý và quy trình sản xuất ở mức tổng quát.

Nhũ tương nhựa đường là gì?

Theo tài liệu về công nghệ sản xuất nhũ tương, nhũ tương nhựa đường là một hệ phân tán gồm chủ yếu nước và nhựa đường, trong đó một chất phân tán thành giọt trong chất kia. Sau khi tưới lên mặt đường, nước thoát đi và nhựa kết dính lại. Theo một tài liệu kỹ thuật, trong quá trình đóng rắn, xà phòng và nước tách khỏi hỗn hợp, cho phép các hạt nhựa gắn với nhau hoặc gắn vào cốt liệu.

Các thành phần chính

1. Nhựa đường nền: quyết định tính chất của lớp nhựa sau khi nước bay hơi.
2. Nước: là môi trường để nhựa phân tán.
3. Chất nhũ hóa: tạo lớp bảo vệ quanh giọt nhựa. Tài liệu trên cho biết chất nhũ hóa bám lên giọt nhựa, tạo lớp bảo vệ ngăn các giọt dính lại với nhau. 
4. Axit (với nhũ tương gốc axit): độ axit của pha nước phải giữ trong giới hạn nhất định để lớp bảo vệ đủ bền, thường dùng axit clohydric.

Nhũ tương gốc axit (hạt nhựa mang điện tích dương) là loại phổ biến trong xây dựng đường. Một lý do là chúng tương tác tốt với đá.

Quy trình sản xuất

1. Cấp và gia nhiệt nhựa đường nền. Nhựa được lấy từ bồn chứa, gia nhiệt để đủ lỏng, và tách nước nếu cần. Theo mô tả chung, nhựa được làm nóng để có độ nhớt thấp khi vào máy nghiền keo, còn nhiệt độ nước được điều chỉnh tương ứng.
2. Pha dung dịch chất nhũ hóa. Chất nhũ hóa được hòa vào nước, chỉnh độ axit, rồi gia nhiệt.
3. Nhũ hóa bằng máy nghiền keo. Hai dòng nhựa nóng và nước đã xử lý được bơm định lượng vào cửa vào của máy nghiền keo, chịu lực cắt mạnh khi đi qua. Tại đây nhựa bị chia thành các giọt cực nhỏ, khoảng 3 đến 10 micromet hoặc nhỏ hơn.
4. Làm mát và tận dụng nhiệt. Theo mô tả chung, nhũ tương mới tạo thành có thể đi qua bộ trao đổi nhiệt, nhiệt thừa được dùng để làm nóng nước nhũ hóa vào máy.
5. Chứa và giao hàng. Nhũ tương được bơm vào bồn chứa, và một số bồn có thiết bị khuấy để sản phẩm luôn đồng đều.

Ví dụ minh họa từ một tài liệu kỹ thuật: nhựa đường khoảng 140 đến 150 độ C và pha nước khoảng 55 đến 60 độ C khi đưa vào máy nghiền keo. Đây chỉ là ví dụ tham khảo, mỗi nhà máy có điều kiện sản xuất riêng.

Điều gì quyết định chất lượng nhũ tương?

Một nghiên cứu công bố trên tạp chí SciELO cho thấy độ pH của nhũ tương, nhiệt độ nhựa và thời gian cắt đều ảnh hưởng rõ rệt đến kích thước giọt nhựa và độ ổn định khi lưu trữ. Cũng theo tài liệu này, trong cùng điều kiện, giọt càng lớn thì độ ổn định lưu trữ càng kém.

Độ nhớt của nhũ tương còn phụ thuộc vào lượng nhựa trong nhũ tương, liều lượng và loại chất nhũ hóa, độ pH, kích thước giọt, điều kiện sản xuất (nhiệt độ, lực cắt, áp suất) và loại máy nghiền keo.

Vì sao có loại phân tách nhanh và phân tách chậm?

Tốc độ phân tách phụ thuộc chủ yếu vào chất nhũ hóa. Các tài liệu kỹ thuật nêu có những loại chất nhũ hóa dùng để tạo nhũ tương với thời gian phân tách khác nhau. Trong TCVN 8817-1:2011, nhóm phân tách nhanh ký hiệu CRS, nhóm phân tách chậm ký hiệu CSS. Bạn có thể xem thêm bài Nhũ tương nhựa đường CRS-1 và CSS-1 là gì? để biết cách chọn loại phù hợp.

Kiểm soát chất lượng sau sản xuất

Nhũ tương thành phẩm được thử nghiệm theo bộ TCVN 8817:2011, gồm các chỉ tiêu như độ nhớt, lượng hạt quá cỡ, độ lắng và ổn định lưu trữ, điện tích hạt, độ khử nhũ và thử nghiệm chưng cất. Xem bài Cách đọc phiếu kiểm nghiệm nhũ tương theo TCVN 8817:2011 để hiểu cách đọc kết quả.

Lưu ý

Bài viết chỉ giải thích nguyên lý, không phải hướng dẫn tự sản xuất. Sản xuất nhũ tương cần nhựa nóng, axit và thiết bị chuyên dụng, nên cần người có chuyên môn và điều kiện an toàn phù hợp.

Kết luận

Chất lượng nhũ tương phụ thuộc vào nhựa nền, chất nhũ hóa, độ pH và điều kiện nghiền. Cần tư vấn chọn nhũ tương cho công trình? Liên hệ Hóa Dầu Miền Nam qua hotline 0378 12 00 22 hoặc 0902 981 567 để được hỗ trợ.