Biến đổi các đặc tính của nhũ tương nhựa đường

Có một số biện pháp cơ bản mà nhà sản xuất nhũ tương nhựa đường có thể thực hiện biến đổi các đặc tính cơ bản của nhũ tương nhựa đường, ví dụ: độ nhớt, tính ổn định trong quá trình tồn chứa, tốc độ phá vỡ cấu trúc và sự phân bố cỡ hạt. Ngược lại với những suy luận thông thường, thực ra nhựa đường không phải là yếu tố duy nhất mà người ta cần kiểm soát trong quá trình sản xuất nhũ tương nhựa đường, tất nhiên ảnh hưởng của nó là một yếu tố rất quan trọng.
Có 3 cách cơ bản qua đó có thể tác động đén sự thay đổi các đặc tính của nhũ tương nhựa đường.
Bằng cách thay đổi phẩm cấp, nồng độ hoặc xuất xứ của nhựa đường;
Bằng cách thay đổi công thức nhũ tương;
Bằng cách thay đổi chủng loại chất tạo nhũ hoặc tỷ lệ chất tạo nhũ trong nhũ tương nhựa đường.
1   Làm thế nào để tăng độ nhớt của nhũ tương
Tăng tỷ lệ nhựa đường trong nhũ tương
Việc tăng tỷ lệ nhựa đường trong nhũ tương phải  tuân thủ một số giới hạn, trước hết tăng tỷ lệ nhựa đường sẽ được xem là một giải pháp tốn kém, thứ hai nếu hàm lượng nhựa đường trong nhũ tương đã cao rồi, thì việc tăng một lượng nhỏ nhựa đường có thể làm tăng độ nhớt của nhũ tương lên rất nhiều.
Biến đổi thành phần dung dịch tạo nhũ
Độ nhớt của một nhũ tương nhựa đường phụ thuộc rất nhiều vào các hợp chất trong dung dịch tạo nhũ. Người ta đã chứng minh được rằng độ nhớt có thể được tăng lên bằng cách giảm hàm lượng axit, tăng hàm lượng chất  tạo nhũ tương hoặc bằng cách tăng tỷ lệ trung hòa giữa hàm lượng axit và amin.
Tăng tốc độ bơm các thành phần cấu thành nhũ tương vào máy trộn
Bằng cách tăng lưu lượng bơm các hợp chất vào máy trộn, sự phân bố cỡ hạt của nhũ tương sẽ bị thay đổi, khi nhựa đường chiếm tỷ lệ 65% trong nhũ tương, độ nhớt của nhũ tương nhựa đường phụ thuộc mạnh vào lưu lượng bơm các thành phần cấu thành nhũ tương vào máy trộn. Tuy nhiên đối với nhũ tương có tỷ lệ nhựa đường lớn hơn 65%, các hạt nhựa đường được sắp xếp khá sít nhau, gây ra một sự thay đổi trong sự phân bố cỡ hạt bằng sự thay đổi lưu lượng, đã tác động đáng kể đến độ nhớt của nhũ tương.
Giảm độ nhớt của nhũ tương
Nếu giảm độ nhớt của nhựa đường xuống, khi nhựa đường được bơm vào thiết bị trộn sẽ làm giảm kích thước của phân tử nhũ tương, do đó có xu hướng làm tăng độ nhớt của nhũ tương.
2   Làm thế nào để giảm độ nhớt của nhũ tương
Giảm tỷ lệ nhựa đường trong nhũ tương
Kỹ thuật này chỉ được thực hiện bằng cách khống chế tỷ lệ nhựa đường trong nhũ tương. Đối với nhũ tương có tỷ lệ nhựa đường nhỏ hơn 60%, tác động của biện pháp này tương đối nhỏ. Tuy nhiên không thể hạ tỷ lệ nhựa đường trong nhũ tương xuống mức thấp hơn mức tối thiểu.
Biến đổi công thức nhũ hóa
Để giảm độ nhớt của nhũ tương, hoặc phải tăng hàm lượng axit hoặc giảm hàm lượng amin. Tuy vậy phải lưu ý rằng các đặc tính khác của nhũ tương phụ thuộc rất nhiều vào các hợp chất cấu thành dung dịch tạo nhũ.
Tăng lưu lượng bơm các hợp chất vào máy trộn
Đây là quá trình đảo của nguyên lý tăng độ nhớt của nhũ tương.
3   Làm thế nào để thay đổi tốc độ phá vỡ cấu trúc của nhũ tương
Tốc độ phá vỡ cấu trúc của nhũ tương phụ thuộc chặt chẽ vào chủng loại và kích thước hạt cốt liệu. Tuy vậy, tốc độ phá vỡ cấu trúc của nhũ tương có thể được cải tạo bằng cách:
Cải biến tổng hợp làm dung dịch tạo nhũ
Thực tế đã chứng minh rằng tốc độ phá vỡ cấu trúc của nhũ tương sẽ tăng lên nếu ta giảm hàm lượng axit, tăng hàm lượng chất nhũ hóa hoặc bằng việc giảm tỷ lệ giữa hàm lượng axit và chất nhũ hóa trong nhũ tương.
Tăng hàm lượng nhựa đường
Tăng hàm lượng nhựa đường trong nhũ tương nhựa đường làm cho tốc độ phá vỡ cấu trúc của nhũ tương tăng lên, mức độ tác động phụ thuộc vào hợp chất làm dung dịch tạo nhũ.
Thêm các chất phân tách
Việc sử dụng các chất phân tách có thể thúc đẩy tốc độ phá vỡ cấu trúc của nhũ tương. Đối với các nhũ tương nhựa đường dùng để láng nhựa mặt đường, có thể phun một hóa chất thúc đẩy phá vỡ cấu trúc của nhũ tương ngay sau khi phun nhũ tương trên mặt đường. Thông thường cách hóa chất tách phân là những chất lưỡng tính. Đối với các nhũ tương được sử dụng trong sản xuất hỗn hợp đá – nhựa nguội có thể rắc vôi vào đá dăm trước khi trộn. Các chất thúc đẩy  tốc độ phá vỡ cấu trúc của nhũ tương thường có vai trò kép bởi vì chúng cũng có thể nâng cao độ bám dính giữa cốt liệu và nhựa đường.
Các yếu tố khác
Một số yếu tố khác cũng có thể ảnh hưởng đến tốc độ phá vỡ cấu trúc của nhũ tương và có thể được tóm tắt như sau:
Chủng loại chất nhũ hóa
Kích thước và sự phân bố các hạt nhũ tương khi phun trên mặt đường; cỡ hạt càng mịn độ phân tán càng nhỏ thì tốc độ phá vỡ cấu trúc của nhũ tương càng chậm.
Nhiệt độ: nhiệt độ môi trường nơi thi công càng cao thì tốc độ phá vỡ cấu trúc của nhũ tương càng nhanh.
4   Làm thế nào để tác động đến độ ổn định của nhũ tương trong quá trình tồn chứa
Thông thường, bất kỳ một thiếu sót nào có liên quan đến độ ổn định của một nhũ tương cũng sẽ dẫn đến hiện tượng lắng trong quá trình tồn chứa nhũ tương. Có thể dẫn ra một số nguyên nhân sau đây:
Nhựa đường có trọng lượng riêng cao
Nhựa đường có trọng lượng riêng cao sẽ có xu hướng lắng đọng khi được hóa nhũ, quá trình này có thể được khắc phục bằng cách:
Làm giảm trọng lượng riêng của nhựa đường bằng cách cho thêm dầu hỏa lỏng trước khi sản xuất nhũ tương, tuy nhiên diều này sẽ làm tăng độ nhớt cuả nhũ tương có thể làm giảm độ nhớt cảu chất kết dính trên mặt đường. Có thể làm tăng trọng lượng riêng của dung dịch tạo nhũ tương bằng cách cho thêm muối như canxi chlorua vào dung dịch tạo nhũ.
Nhũ tương có độ nhớt thấp
Nhũ tương có độ nhớt thấp có xu hướng lắng động hơn là các nhũ tương có độ nhớt cao, bởi vì các hạt có khả năng di chuyển tự do hơn. Độ ổn định của nhũ tương trong quá trình tồn chứa có thể được nâng lên bằng cách tăng độ nhớt như đã nêu ở trên. Tăng hàm lượng chất nhũ hóa cũng sẽ làm giảm tỷ lệ lắng động.
Hàm lượng chất điện phân của nhựa đường
Sự có mặt của các cation trong nhựa đường có thể làm giảm độ ổn định của nhũ tương nhựa đường trong quá trình tồn chứa. Trong các nhũ tương cation, một nồng độ natri cao trong nhựa đường có thể tác động đến quá trình phá vỡ cấu trúc nhũ tương trong thời gian tồn chứa. Có thể chống lại điều này bằng cách cho thêm một muối vào dung dịch tạo nhũ.
Thành phần hạt trong nhũ tương
Các nhũ tương nhựa đường có cỡ hạt đa dạng thường bị lắng nhiều hơn các nhũ tương có thành phần hạt đồng đều. Điều này do các hạt lớn lắng xuống nhanh hơn do lực đẩy của các hạt. Do đó, các nhũ tương có thành phần hạt với kích thước tương đối đồng đều thường ổn định hơn trong bảo quản.
5   Làm thế nào để thay đổi thành phần kích thước hạt của một nhũ tương
Thành phần kích thước giọt nhũ tương phụ thuộc vào sức căng bề mặt giữa thành phần nhựa đường và phần lỏng tức dung dịch tạo nhũ (sức căng bề mặt càng thấp thì nhựa đường phân tán càng dễ) và năng lượng được sử dụng trong việc phân tán, cắt nhựa đường thành các hạt trong dung dịch nhũ tương nhựa đường. Với cùng một năng lượng cơ học, các nhựa đường có độ cứng cao hơn sẽ tạo ra một dung dịch nhũ tương nhựa đường có kích thước hạt lớn hơn, trong khi đó nhựa đường cutback hoặc nhựa đường có độ kim lún cao hơn, mềm hơn sẽ tạo ra nhũ tương có hạt nhỏ hơn, mịn hơn. Người ta có thể tác động đến kích cỡ và mật độ hạt trong nhũ tương, để tạo ra một sản phẩm nhũ tương có cỡ hạt mịn và các hạt kích cỡ đồng đều hơn.
Cho thêm axit vào nhựa đường
Đối với các loại nhựa đường không có thành phần axit, một điều quan trọng là phải cho thêm axit naphthenic vào nhựa đường nếu muốn sản xuất ra nhũ tương nhựa đường anion. Axit phản ứng với kiềm trong dung dịch tạo nhũ để tạo ra xà phòng, một hợp chất có hoạt tính bề mặt và như thế sẽ tạo sự ổn định trong quá trình phân tán nhựa đường trong nhũ tương.
Thêm axit naphthenic làm cho kích thước trung bình của hạt nhựa đường trong nhũ tương nhỏ đi mà không làm thay đổi sự phân bố hạt trong nhũ tương. Hơn nữa, diện tích bề mặt riêng của nhũ tương nhựa đường được tăng lên, kết quả là lượng chất tạo nhũ được các hạt nhựa đường hấp thụ gia tăng. Điều này làm giảm nồng độ chất nhũ hóa trong dung dịch tạo nhũ và làm tăng tốc độ phá vỡ cấu trúc nhũ tương khi trộn với cốt liệu.
Các điều kiện sản xuất
Các điều kiện sản xuất ảnh hưởng rất lớn đến thành phần hạt của nhũ tương, cụ thể là:
Nhiệt độ: Tăng nhiệt độ trong dung dịch tạo nhũ hoặc nhiệt độ của nhựa đường có nghĩa là giảm độ nhớt của nhũ tương, qua đó làm tăng cỡ hạt trung bình của nhũ tương.
Tỷ lệ nhựa đường: Tăng tỷ lệ nhựa đường trong nhũ tương là làm tăng cỡ hạt trung bình và có xu hướng làm giảm sự khác biệt về cỡ hạt, tức là nhũ tương có cỡ hạt đều hơn.
Hợp chất làm dung dịch tạo nhũ: Để sản xuất được các nhũ tương cation với axit chlohydric và một chất nhũ hóa amin, kích thước hạt có thể được giảm bằng cách tăng tỷ lệ axit hoặc tỷ lệ chất tạo nhũ. Nếu tỷ lệ axit đối với amin không đổi, ta vẫn có thể làm giảm kích thước hạt nằng cách tăng thành phần amin/axit; dường như sự khác biệt về kích cỡ hạt không liên quan đến nồng độ của hai thành phần nêu trên.
Điều kiện kỹ thuật của máy trộn chế nhũ tương nhựa đường như tốc độ quay của máy, khe hở giữa rotor và stator có ảnh hưởng mạnh mẽ đến kích cỡ và thành phần hạt của nhũ tương; một máy trộn có khe hở nhỏ sẽ tạo ra các hạt có kích thước nhỏ, với phạm vi khác biệt kích thước hạt tương đối nhỏ; tốc độ quay cao sẽ tạo ra kích thước hạt nhỏ.
Trên đây là các nhân tố ảnh hưởng đến các đặt tính của nhũ tương và một số phương pháp lựa chọn để các nhà sản xuất nhũ tương có thể điều chỉnh các đặc tính của nhũ tương. Tuy nhiên, thực tế là không thể điều chỉnh một đặc tính nào đó của nhũ tương mà không ảnh hưởng đến các đặc tính khác của nó. Đây là quan hệ tương hỗ giữa các đặt tính của nhũ tương nhựa đường.