Битумно-эмульсионная установка «биэм. Технология производства пбв

В результате модификации битумов полимерами с эластическими и пластическими свойствами получается полимерно битумное вяжущее (ПБВ). ПБВ – это качественно новый материал, применение которого позволяет продлить срок службы дорожных покрытий. Если провести сравнение ПБВ с обычными битумами, то можно отметить, что модифицированный продукт обладает целым комплексом новых свойств: трещиностойкостью, эластичностью, повышением прочности при растяжении, широким интервалом пластичности.

Производство полимерно битумных вяжущих

На сегодняшний день способы модификации битумов полимерами изучены и освоены в достаточной степени. Наладить выпуск ПБВ можно как на асфальтобетонных заводах с терминалом, так и на собственных производствах.

Получение качественных полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) для последующего производства асфальтобетона не теряет своей актуальности вот уже на протяжении многих лет. В первую очередь это обусловлено тем, что в отличии от той же битумной эмульсии ПБВ до сих пор остаются продуктом, который не может долго сохранять свои свойства, т.е. быстро портиться.

ПБВ имеют тенденцию к расслоению, поэтому требуют эффективного перемешивания. Не стоит также забывать, что ПБВ, полученное с использованием СБС-полимеров, в условиях высоких температур подвергается медленному влиянию деструктивных процессов. Потеря свойств материала будет происходить тем быстрее, чем выше его текущая температура.

Это и является основной трудностью при работе с ПБВ, так как необходимо всегда обеспечивать как можно меньший промежуток времени между изготовлением и использованием вяжущего при получении асфальтобетонной смеси.

На сегодняшний день наиболее эффективным методом производства ПБВ можно считать процесс с использованием такого устройства, как коллоидная мельница. Она стала правопреемником обычной мешалки, которую ранее устанавливали в расходных емкостях. Сначала в эти емкости помещался битум, а затем засыпался полимер. Далее содержимое перемешивалось до тех пор, пока не происходило полное растворение полимера. В этом случае на время приготовления существенное влияние оказывает температура битума и эффективность мешалки.

Основная суть процесса сохранилась и до наших дней. Полимер растворяется в мальтеновой фракции битума, после чего образует оболочку, под которой находится нерастворенное ядро частицы. Главной задачей коллоидной мельницы является удаление набухшей оболочки и обнажение ядра для создания условия его растворения в битуме. Для полного растворения полимера необходимо обеспечить циркуляцию вещества через диспергатор.

Существуют также технологии, не предусматривающие многократное прохождение. В этом случае полимер попадает в мельницу один раз вместе с потоком битума, который пребывает практически в твердом состоянии. Проходя через зазор между ротором и статором, полимер измельчается до необходимого размера. На этом процесс не заканчивается – полученное вещество нужно перемешать до завершения всех процессов растворения частиц полимера.

Как видим, получение асфальтобетона и ПБВ – два отдельных производства с разной цикличностью. Это значит, что вначале нужно получить необходимое количество и только потом можно приступать к производству асфальта.

Применение полимерно битумных вяжущих

На дорожные покрытия возлагается функция обеспечения максимального сопротивления усталостным нагрузкам, а также устойчивости к изменению температурного режима. Модифицирование битумов – одно из наиболее перспективных направлений, позволяющих справиться с данными задачами.

Модифицированный битум по стоимости превышает битум обычный, но его доля в асфальтобетонном покрытии составляет всего 6%. Практические расчеты подтверждают, что подорожание прокладки километра дорожного полотна составит около 1%. Если учесть тот факт, что использование модифицированных битумов позволяет продлить срок службы дорожных покрытий в 2-3 раза, то экономическая целесообразность применения данного материала не вызывает никаких сомнений.

Немодифицированные битумы обладают определенными недостатками, к которым стоит отнести:

• высокую термическую чувствительность. Битум размягчается при высоких температурах и крошится при низких;
• плохие механические характеристики;
• низкую упругость;
• склонность к старению.

Именно эти недостатки и стимулировали проведение ряда исследований, которые показали, что полимерные материалы являются наилучшими модификаторами для повышения качественных показателей и эксплуатационных характеристик битумов.

Модифицированный битум образуется за счет объединения обычного битума и полимера. Такой материал способен обеспечить более высокий уровень качества, что выражается в улучшенных рабочих характеристиках при изменении температуры, улучшении эластопластических характеристик, улучшении когезии и адгезии с наполнителями, повышении сопротивления усталости материала, замедлении процессов старения.

Степень эффективности каждого из перечисленных преимуществ определяется видом битумной основы и полимера, а также особенностями применяемого технологического процесса.

Битум – это коллоидная субстанция с мицеллами асфальтенов, окруженными смолами и рассеянными в масляных фазах высокой вязкости (мальтенах). Специфические свойства битумов определяются именно наличием асфальтенов. На упругость и пластичность также оказывает влияние содержание смол и мальтенов.

Качественные смеси на основе битума должны сохранять сцепляющие и связующие свойства в текущих условиях на протяжении целого года. Поскольку битум – материал термически чувствительный, то он не может вести себя одинаково как при высоких, так и низких температурах. Именно поэтому битумы требуют модификации.

Вот уже более 10 лет наблюдается непреклонная тенденция увеличения государственных заказов на строительство дорог с применением полимерно битумного вяжущего (ПБВ). А с 1 ноября 2014 года взамен главного норматива на асфальтобетон – ГОСТ 9128-2009 был введен новый ГОСТ 9128-2013, с включенными в него смесями на полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол (СБС). Особенно частые заказы на федеральных автодорогах, платных автомагистралях и в двух столицах — Москве и Санкт-Петербурге. Цена модифицированного вяжущего, произведенного на может сильно отличаться от региона, однако в среднем она варьируется от 24 до 28 рублей с НДС за кг.

Описание:

По сути, ПБВ — не что иное, как перетертый термоэластопласт типа стирол – бутадиен – стирол (СБС) в битуме. Термоэластопласт обладает свойством растягиваться в горячем состоянии и становиться упругим в холодном. Грубо говоря, процесс вулканизации у термоэластопластов происходит за счет понижения температуры и поэтому в обычных условиях он ведет себя как вулканизированная резина, а в горячем виде – как первичный каучук. В процессе перемалывания термоэластопласта важно раздробить его как можно мельче и диспергировать по всему объему битума, для этого особенное внимание стоит уделить коллоидной мельнице, от работы которой в первую очередь зависит тонкость помола полимера.

Цифры:

Некоторые крупные производители ПБВ замещают СБС более дешевыми полимерами или резиновой крошкой, что при правильном подходе не сильно влияет на свойства конечного продукта, но позволяет значительно экономить, сравните сами:

Стоимость СБС – от 180 рублей за кг,

Стоимость резиновой крошки до 1 мм – 20 рублей за кг,

Стоимость вторичных пластиков – от 15 рублей за кг.

Если на 1 тонну ПБВ требуется 40кг СБС, то заменив даже 10кг можно получить экономию в 1,5 тысячи рублей.

Конечно никто из производителей ПБВ открыто не признается в замене дорогого материала на вторичное сырье, однако, если при этом свойства конечного материала соответствуют требованиям ГОСТа, почему бы и нет?

Проверить наличие резиновой крошки и вторичных пластиков в обычной лаборатории не удастся.
Для этого необходимо редкое оборудование – , способный растворять битум, отделять его от каменного материала и органических примесей (типа резиновой крошки).

Если Вы заинтересовались производством ПБВ, но при этом активно ищите подходы для удешевления производства, вот несколько рекомендаций:

Проанализируйте рынок СБС. В России он представлен крупными игроками, такими как Кротон, LG-Chem, Сибур, и малоизвестными производителями из Америки, Кореи, Китая, Японии у которых цены могут выгодно отличаться от известных.

При замене СБС на более дешевые компоненты, проверьте как это скажется на конечном продукте. Чаще всего у такого ПБВ либо падает растяжимость, либо падает температура при КИШ (кольцо и шар). Для стабилизации этих показателей рекомендуем применять не только дешевые заменители,
но и химические добавки в битум, а также проводить предварительную подготовку сырья перед подачей на установку.

Если Вы работаете на АБЗ, то часть компонентов можно отправлять на замес в сухом виде, например, модификатор может вводится напрямую в мешалку, так как в его составе уже включены химические добавки для предварительной обработки подаваемого материала.

Кроме возможностей прямого замещения СБС на более дешевые компоненты, существует опыт применения химических добавок с целью усилить диспергацию частиц полимера. Одной из таких добавок является полифосфорная кислота, которая позволяет сэкономить до 20% от вводимого СБС. Однако с подобными добавками нужно работать крайне осторожно, так как некоторые из них имеют побочные свойства на сам битум, которые могут не быть проявлены в первый год, но способствовать его ускоренному старению (окислению) в дальнейшем.

УТВЕРЖДЕНЫ зам. директора Союздорнии канд. техн. наук В.М.Юмашевым


Даны рекомендации по применению полимерно-битумного вяжущего (ПБВ) для приготовления асфальтобетонных смесей и устройства поверхностных обработок, особенно в условиях I-II дорожно-климатических зон, в районах с резко континентальным климатом, а также на участках с повышенными динамическими воздействиями на покрытие (покрытия на мостах, аэродромах, дорогах I-III категорий, на полосах примыкания к трамвайным путям и т.п.) и для заполнения швов и трещин в покрытиях.

Приведена технология получения ПБВ путем введения в битумы, нагретые до 90-160 °С, 2-4% дивинилстирольного термоэластопласта (ДСТ) в виде раствора в углеводородных растворителях или в виде крошки.

Показано, что применение ПБВ позволяет увеличить срок службы покрытий вследствие существенного улучшения свойств асфальтобетона; повысить производительность АБЗ в результате снижения температуры нагрева материалов; удлинить строительный сезон, так как появляется возможность укладывать и уплотнять смеси при пониженных температурах воздуха; повысить производительность работ по устройству покрытий благодаря лучшей уплотняемости смеси; повысить коэффициент сцепления покрытия с колесом автомобиля.

ПРЕДИСЛОВИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Постоянный рост требований к качеству дорожных покрытий, устраиваемых с применением битума, диктует необходимость повышения прочности, эластичности и теплостойкости вяжущих в широком диапазоне эксплутационных температур. За последние годы в Союздорнии проведены исследования и осуществлено строительство участков дорожных покрытий с применением полимерно-битумного вяжущего (ПБВ), полученного на основе дивинилстирольных термоэластопластов (ДСТ), в различных климатических районах страны на объектах Главдорстроя и Главзапсибдорстроя Минтрансстроя, Минавтодора РСФСР, Минавтодора КазССР, МГА, Миннефтепрома.

Исследования показали значительные технологические и эксплуатационные преимущества применения нового материала при устройстве асфальтобетонных покрытий и поверхностных обработок по сравнению с битумом.

Аэродромное асфальтобетонное покрытие, устроенное на бетонном основании в условиях Крайнего Севера толщиной вдвое меньше проектной (9 см вместо 18 см) с применением ПБВ, после 10 лет эксплуатации находится в хорошем состоянии. Мостовое покрытие, устроенное на ортотропной плите вантового моста "Московский" через р.Днепр, после 12 лет эксплуатации находится в удовлетворительном состоянии. В связи с этим можно предполагать увеличение срока службы покрытий с применением ПБВ более чем в 1,5 раза и возможность уменьшения его толщины по сравнению с проектной.

"Методические рекомендации по применению полимерно-битумного вяжущего (на основе ДСТ) при строительстве дорожных, мостовых и аэродромных асфальтобетонных покрытий" составлены в результате переработки соответствующих Методических рекомендаций, выпущенных Союздорнии ранее, и на основе исследовательских, опытно-производственных работ и внедрения ПБВ, а также по материалам обследования участков, построенных с использованием авт. свид. N 272881.

В настоящих Методических рекомендациях изложены технология приготовления ПБВ, технические требования к готовому ПБВ, метод подбора состава асфальтобетона на основе ПБВ; приведены схема приготовления ПБВ на АБЗ и необходимое для этого дополнительное оборудование.

Настоящие Методические рекомендации разработали канд. техн. наук Л.М.Гохман, д-р техн. наук Л.Б.Гезенцвей, инж. К.И.Давыдова (Союздорнии).

В проведении опытно-экспериментальных работ и во внедрении ПБВ принимали участие канд. техн. наук Ю.Н.Питецкий, инж. Б.В.Маркин, кандидаты технических наук А.Ю.Гольдштейн, И.Д.Сахарова, М.Б.Сокальская (Союздорнии); Юждорстрой, УС автомобильной дороги Москва-Рига, Мурманскдорстрой, Каздорстрой, Мостострой-1, Киевдорстрой, Пермдорстрой, Оренбургдорстрой, Дондорстрой, Нижневартовскдорстрой, Тюмендорстрой Минтрансстроя, Центрупрдор Минавтодора РСФСР, Оргтехдорстрой Минавтодора КазССР, Юганскнефтедорстройремонт Миннефтепрома СССР; канд. техн. наук И.И.Баловнева, инж. Ю.Н.Волков (ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект"); работники Кишиневского, Бакинского, Батумского, Алма-Атинского, Уфимского, Оренбургского, Усинского, Нефтеюганского, Нижневартовского аэропортов; канд. техн. наук Г.М.Толстопятов, инж. Я.М.Розеноер, канд. техн. наук А.Н.Кондратьев (ВНИИСК и его Воронежский филиал); инж. А.П.Троицкий (Союзкаучук Миннефтехимпрома СССР).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Дорожные битумы марок БНП, выпускаемые нефтеперерабатывающими заводами в соответствии с ГОСТ 22245-76*, значительно повышают качество асфальтобетона и эксплуатационные показатели дорожных покрытий.
________________
ГОСТ 22245-90

Однако современное движение на автомобильных дорогах, характеризующееся большой грузонапряженностью и интенсивностью, и значительные динамические воздействия на покрытия мостов и аэродромов предъявляют повышенные требования к асфальтобетону, а следовательно, и к битуму, особенно в районах с резко континентальным климатом.

Введение в битум небольших добавок высокополимерных веществ позволяет получить новый вяжущий материал с улучшенными свойствами.

1.2. Для повышения качества дорожных битумов рекомендуется использовать дивинилстирольные термоэластопласты (ДСТ) - блок-сополимеры дивинила и стирола с содержанием связанного стирола 28-32% (ДСТ-30). ДСТ в невулканизированном состоянии характеризуются высокой прочностью при повышенных температурах (до 80 °С) и низкой температурой хрупкости (около минус 80 °С). В этом интервале температур ДСТ находятся в высокоэластическом состоянии.

1.3. ПБВ получают введением небольшого (2-4%) количества ДСТ в битумы: в вязкие - в виде раствора в углеводородных растворителях, а в маловязкие и жидкие - в виде крошки (маловязкими считают битумы, имеющие при 25 °С глубину проникания иглы более 130·0,1 мм).

Примечание. К углеводородным растворителям относятся дизельное топливо, сырье для производства нефтяных вязких дорожных битумов с вязкостью 20-60 с (гудрон), жидкий битум, керосин, топливо для реактивных двигателей (ТС-1), сольвент, ксилол.

1.4. ПБВ характеризуется способностью к большим высокоэластическим деформациям в широком диапазоне температур (от минус 55 до 60 °С), что обусловливает его высокие теплостойкость при повышенных эксплуатационных температурах (50-60 °С), эластичность, пластичность и устойчивость к динамическим воздействиям при отрицательных температурах.

Введение ДСТ в количестве 2, 3, 4% в битумы марок БНД позволяет получить температуру хрупкости ПБВ соответственно минус 25, минус 35 и минус 50 °С. При необходимости получения ПБВ с температурой хрупкости минус 60 °С и ниже необходимо увеличить содержание ДСТ в битуме до 6%.

Асфальтобетон на ПБВ отличается повышенными деформативностью при отрицательных температурах и упругостью при положительных (модуль упругости при минус 20 °С в 3-6 раз меньше, а при 40 °С - в 1,5-2 раза больше, чем асфальтобетона на вязком битуме марок БНД); повышенной устойчивостью к многократным динамическим воздействиям (количество циклов до разрушения образца (балочки) на ПБВ в условиях многократного изгиба выше, чем образца асфальтобетона на битуме более чем в 8 раз).

1.5. ПБВ, приготовленные на основе вязких битумов, относятся к разжиженным вяжущим, густеющим со скоростью, обусловленной фракционным составом растворителя: на сольвенте, ксилоле, ТС-1 - к классу БГ; на керосине и зимнем дизельном топливе - к классу СГ; на летнем дизельном топливе - к классу МГ. ПБВ, приготовленные с применением гудрона или жидкого битума в качестве растворителя ДСТ или путем введения ДСТ в битум в виде крошки, по скорости формирования относятся к классу вязких битумов.

Асфальтобетон, приготовленный на основе разжиженных ПБВ и ПБВ вязких марок (с глубиной проникания иглы при 25 °С в пределах (40130)·0,1 мм), удовлетворяет требованиям, предъявляемым к горячему асфальтобетону. По температурному режиму приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетон на разжиженных ПБВ и ПБВ маловязких марок относится к теплому или холодному.

1.6. Строительство покрытий из асфальтобетонных смесей на ПБВ допускается при пониженных температурах (до минус 15 °С).

1.7. Применение ПБВ позволяет повысить производительность АБЗ за счет снижения температуры нагрева материалов, удлинить строительный сезон благодаря возможности укладывать и уплотнять смеси при пониженных температурах.

1.8. Покрытие из асфальтобетонных смесей на ПБВ обладает повышенным сцеплением с колесом автомобиля.

1.9. ПБВ рекомендуется применять для устройства асфальтобетонных покрытий и поверхностных обработок в первую очередь на наиболее ответственных участках автомобильных дорог, мостах, аэродромах. Особенно эффективно использовать ПБВ в районах с резко континентальным климатом, а также на объектах с повышенными динамическими воздействиями на покрытие (например, на полосах примыкания к трамвайным путям и т.п.) в составе мастик для заполнения швов и трещин в покрытиях. Температура хрупкости ПБВ должна быть близка к минимальной температуре воздуха в районе строительства.

2. МАТЕРИАЛЫ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ. ТЕХНОЛОГИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПБВ

2.1. Для приготовления ПБВ используют:

битумы марок БНД, отвечающие требованиям ГОСТ 22245-76, или в случае их отсутствия - марок БН;

дивинилстирольный термоэластопласт (прил.1) марок: ДСТ-30-01 по ТУ 38 103267-80; ДСТ-30Б по ТУ 38 40359-85 Миннефтехимпрома (группа I полностью, группа II - с характеристической вязкостью не менее 1,2 дл/г, с содержанием связанного стирола 29±2%);

растворители: дизельное топливо по ГОСТ 305-82 (прил.2); сырье для производства нефтяных вязких дорожных битумов по ТУ 38 101582-75 Миннефтехимпрома (прил.3); жидкий битум марок МГО 70/130 и МГО 130/200 по ГОСТ 11955-82 ; керосин, соответствующий действующим ОСТам (прил.4, 5); ТС-1 по ГОСТ 10227-86 (прил.6); ксилол по ГОСТ 9410-78 (прил.7); сольвент по ГОСТ 10214-78 (прил.8). Применение таких растворителей, как сольвент, ксилол, ТС-1, дизельное топливо, керосин, допускается только при наличии специального оборудования во взрыво- и пожаробезопасном исполнении. При этом применение ксилола и сольвента должно быть согласовано с органами Госсаннадзора.

При необходимости для улучшения сцепления с минеральными материалами применяют поверхностно-активные вещества катионного типа: коллектор АНП-2 по ТУ 6-02-1067-81, остатки кубовые при производстве аминов С-С по ТУ 6-02-750-87 Минхимпрома (прил.9).

2.2. ПБВ должно быть однородным и отвечать требованиям ТУ 1669-84 Минтрансстроя, приведенным в табл.1. Разжиженные ПБВ необходимо предварительно прогреть при 120 °С в слое толщиной 3 мм в течение 7 ч.

Таблица 1

2.3. Для приготовления ПБВ асфальтобетонный завод (АБЗ) оборудуют* (см. рисунок) емкостями для хранения растворителя, приготовления и хранения раствора ДСТ, а также битумными котлами для приготовления ПБВ. Емкости и котлы для приготовления раствора ДСТ и ПБВ должны быть снабжены мешалками пропеллерного или лопастного типа. В случае приготовления ПБВ путем введения крошки ДСТ в битум необходимо обеспечить наиболее интенсивное перемешивание компонентов.
_______________
* Серийное оборудование по приготовлению ПБВ на основе ДСТ с применением в качестве растворителей битумов и гудрона запроектировано ВНИИстройдормашем. Выпуск предполагается начать с 1988 г.

Схема приготовления ПБВ на АБЗ

Схема приготовления ПБВ на АБЗ: 1, 3, 5, 7, 12 - насосы;
2, 6 - битумные котлы; 4 - установка для разогрева и обезвоживания битума; 8 - емкость
вместимостью 20 м для приготовления раствора ДСТ; 9 - бензонасос; 10 - емкость
вместимостью 60 м для растворителя; 11 - склад для хранения ДСТ;
13 - емкость вместимостью 60 м для ПАВ с подогревом

Вместимость емкостей для растворителя при условии его поставки по железной дороге должна быть не менее 60 м (т.е. соответствовать вместимости железнодорожной цистерны). Рекомендуемая вместимость емкости для приготовления раствора ДСТ - 20 м.

Площадь горловины каждой емкости должна быть не менее 0,3 м. Крышка емкости должна открываться полностью, чтобы обеспечить загрузку ДСТ и закрываться герметично.

Крышки емкостей следует оборудовать небольшими герметично закрывающимися клапанами, что необходимо для замера уровня раствора с помощью реек и для отбора проб. Расход ДСТ и растворителя в емкостях определяют расходомерами емкостного типа или типа U-образной трубки, а в трубопроводах - расходомерами переменного перепада давления.

2.4. Технологический процесс приготовления разжиженного ПБВ включает: приготовление раствора ДСТ, приготовление ПБВ.

Для приготовления раствора ДСТ (см. рисунок) из емкости (10) по трубопроводу с помощью насоса (9) подают растворитель в емкость (8). В растворитель загружают ДСТ (в виде крошки) и перемешивают.

Раствор ДСТ рекомендуется готовить без подогрева только в том случае, если его концентрация не превышает в сольвенте и ксилоле 20%, дизельном топливе - 5%. Если концентрация выше указанной, то растворитель необходимо нагревать в емкости (8) системой масло- или пароподогрева. Максимально допустимая температура нагрева растворителя: сольвента, ксилола - 60 °С; ТС-1, керосина - 80 °С; зимнего дизельного топлива - 120 °С; летнего дизельного топлива - 130 °С; гудрона - 180 °С; битума - не выше рабочей температуры, принятой для соответствующей марки.

Раствор ДСТ подают насосом (7) по трубопроводу в битумные котлы (2) и (6) и перемешивают с обезвоженным битумом, нагретым до температуры 90-160 °С в зависимости от марки битума и вида растворителя.

В том случае, если емкости (2) и (6) обеспечены мощными и высокопроизводительными мешалками, рекомендуется приготавливать ПБВ следующим образом. В емкость (6) с обезвоженным битумом, нагретым до 100-110 °С, подается растворитель с температурой начала кипения не ниже 120 °С, а затем ДСТ, и смесь перемешивается до однородного состояния. Затем таким же образом приготавливают ПБВ в емкости (2).

Необходимое количество компонентов (битума, ДСТ, растворителя и раствора ДСТ) на одну порцию ПБВ устанавливают при подборе состава ПБВ (см. п.3.4 настоящих Методических рекомендаций) и корректируют в рабочей емкости (см. п.2.5).

При подаче раствора ДСТ в битумный котел обязательно отключают подогрев котла. Смесь перемешивают до однородного состояния, а в случае необходимости добавляют жидкое ПАВ и вновь перемешивают до однородного состояния.

Для приготовления вязкого ПБВ крошку ДСТ подают непосредственно в котлы (2) и (6) и перемешивают до однородного состояния при максимальной рабочей температуре исходного битума.

2.5. Время, необходимое для приготовления однородного раствора ДСТ и ПБВ в рабочей емкости, устанавливают до начала работ с ПБВ. Для этого готовят контрольную партию раствора ДСТ в емкости (8) и ПБВ в рабочих котлах (2) и (6). Однородность смеси оценивают в процессе перемешивания.

Время, затраченное для получения однородной смеси ДСТ с растворителем, принимают за нормативное при приготовлении последующих партий раствора ДСТ.

Время, необходимое для приготовления однородной смеси раствора ДСТ с битумом, принимают за нормативное при получении последующих партий ПБВ.

После приготовления ПБВ отбирают пробу для определения его свойств в соответствии с требованиями п.2.2 настоящих Методических рекомендаций.

2.6. Необходимое количество раствора ДСТ и битума устанавливают с помощью расходомера или по специально оттарированной рейке.

2.7. Продолжительность выдерживания ПБВ при рабочей температуре не должна превышать 6 ч. Не использованный в течение смены запас ПБВ допускается выдерживать в котле при температуре не выше 60 °С в течение 24 ч. Время хранения ПБВ в битумохранилище не ограничивается.

2.8. Все битумопроводы, дозировочные бачки и другие элементы битумных коммуникаций должны быть обеспечены системой паро- и маслоподогрева.

Обогрев начинают до начала работ.

3. ПОДБОР СОСТАВА ПБВ

3.1. Состав ПБВ в лаборатории подбирают следующим образом:

устанавливают концентрацию раствора ДСТ;

рассчитывают необходимое количество раствора ДСТ для приготовления ПБВ;

определяют свойства ПБВ в соответствии с требованиями п.2.2 настоящих Методических рекомендаций;

устанавливают свойства асфальтобетона в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-84 , предъявляемыми к горячему асфальтобетону соответствующей марки, и п.4.3 настоящих Методических рекомендаций.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 9128-97 . Здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

3.2. Вязкость раствора ДСТ не должна превышать 40 Па·с при нормальной работе битумного насоса типа Д-171. Максимальную концентрацию раствора ДСТ выявляют по его способности свободно стекать со стеклянной палочки при максимально возможной температуре нагрева растворителя (см. п.2.4).

Минимальная концентрация раствора ДСТ определяется прочностью асфальтобетона при высокой положительной температуре; предел прочности образца асфальтобетона при 50 °С должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к асфальтобетону на основе ПБВ (см. п.4.3).

3.3. Определяют условную вязкость С раствора ДСТ выбранной концентрации при температуре, соответствующей принятой для закачки его в битум. По полученному значению условной вязкости ДСТ средней пробы контролируют концентрацию раствора ДСТ в рабочей емкости (8).

3.4. Количество раствора, необходимое для приготовления ПБВ, рассчитывают в зависимости от назначенного содержания ДСТ.

Пример. Концентрация раствора ДСТ - 20%. Выбранная концентрация ДСТ - 2%.

Составляем две пропорции и получаем на 1000 г битума:

( - количество ДСТ; - количество 20%-ного раствора ДСТ).

Если ПБВ не удовлетворяет требованиям к сцеплению с каким-либо из применяемых минеральных материалов, то подбирают и рассчитывают необходимое количество добавки ПАВ (например, 1,5% БП-3). Для этого составляют еще одну пропорцию:

3) (1000+102) - 98,5%

( - количество добавки ПАВ).

Полученные данные сводят в таблицы, которыми и следует руководствоваться при приготовлении ПБВ на АБЗ.

Потребное количество компонентов для приготовления 10 т ПБВ с 2% ДСТ из 20%- и 5%-ного раствора приведено в табл.2.

Таблица 2

3.5. Показатели свойств ПБВ определяют в соответствии с пп.2.2, 7.9-7.14 настоящих Методических рекомендаций.

При неудовлетворительном показателе температуры размягчения по КиШ разжиженного ПБВ необходимо повысить концентрацию раствора ДСТ и повторить подбор, а при низкой растяжимости - уменьшить концентрацию раствора ДСТ.

В случае несоответствия показателей ПБВ данным табл.2 необходимо увеличить содержание ДСТ и повторить подбор.

3.6. На основе ПБВ приготавливают асфальтобетонную смесь. Свойства асфальтобетона устанавливают в соответствии с ГОСТ 9128-84 .

Если асфальтобетон не отвечает предъявляемым к нему требованиям (см. п.4.3), то необходимо повысить концентрацию раствора ДСТ и повторить испытания. Если полученный материал вновь не удовлетворяет требованиям, то следует увеличить содержание ДСТ и повторить испытания. Если асфальтобетон не удовлетворяет требованиям по коэффициенту длительной водостойкости, то необходимо в ПБВ ввести ПАВ.

4. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПБВ И УСТРОЙСТВА ПОКРЫТИЙ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К АСФАЛЬТОБЕТОНУ

4.1. Приготовление, укладку и уплотнение асфальтобетонных смесей на ПБВ осуществляют в соответствии с "Руководством по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий" (М.: Транспорт, 1978).

4.2. Используемые минеральные материалы (щебень, песок) должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9128-84 , минеральный порошок - ГОСТ 16557-78 *, а полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) - требованиям п.2.2 настоящих Методических рекомендаций и ТУ 1669-84 Минтрансстроя.
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 52129-2003 . Здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

4.3. Асфальтобетонные смеси и асфальтобетон на ПБВ, подобранные в соответствии с Руководством, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9128-84 для горячих асфальтобетонных смесей соответствующей марки и ТУ 1669-84 Минтрансстроя. Допускается принимать значения предела прочности асфальтобетона при сжатии при 50 °С на 10% ниже требуемых ГОСТ 9128-84 в связи с повышенной упругостью асфальтобетона при высоких положительных температурах.

Рекомендуется назначать такое содержание ПБВ в асфальтобетонной смеси, чтобы водонасыщение образцов составляло 1-2,5%.

4.4. Асфальтобетонные смеси на ПБВ следует приготовлять только в асфальтобетонных смесителях, оборудованных лопастными мешалками принудительного перемешивания (типов Д-325 и Д-597), в соответствии с режимами перемешивания, принятыми для теплых асфальтобетонных смесей.

Температуру перемешивания асфальтобетонных смесей для всех вязких марок ПБВ или разжиженных ПБВ марок ПБВ 40/60 и ПБВ 60/90 с минеральными материалами рекомендуется назначать на 5-15 °С выше, чем при использовании битума тех же марок.

4.5. Температура нагрева ПБВ в рабочих котлах и асфальтобетонных смесей при выпуске из смесителя должна быть в пределах 110-160 °С.

4.6. При строительстве покрытий из асфальтобетонных смесей на ПБВ следует иметь в виду:

асфальтобетонные смеси на основе ПБВ имеют более высокий коэффициент уплотнения, поэтому толщину слоя асфальтобетонной смеси при укладке асфальтоукладчиком (с включенным трамбующим брусом) назначают на 30-35% больше проектной;

температура теплой и горячей полимерасфальтобетонных смесей с вязкими ПБВ в асфальтоукладчике при укладке в конструктивный слой должна соответствовать ГОСТ 9128-84 , а теплой и горячей смесей с разжиженными ПБВ допускается на 20 °С ниже;

эффективное уплотнение асфальтобетонной смеси достигается при температурах от 90 до 35 °С.

4.7. Устройство асфальтобетонных покрытий на ПБВ при пониженных температурах следует вести с учетом требований "Руководства по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий".

Необходимо следить, чтобы смесь уплотняли сразу после укладки в целях достижения лучшей плотности и ровности покрытия, а также хорошего сопряжения укладываемых полос.

Произошла ошибка

Платеж не был завершен из-за технической ошибки, денежные средства с вашего счета
списаны не были. Попробуйте подождать несколько минут и повторить платеж еще раз.

ОПИСАНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПМБ (ПБВ)

В последнее время по всему миру значительно растет использование полимер - модифицированного битума (ПМБ) или полимер-битумного вяжущего (ПБВ). Многочисленные тесты подтверждают значительное увеличения срока службы дорог с ПМБ покрытием в особенности в регионах с большим перепадом температур и повышенной нагрузкой на дороги.

ENH Engineering- одна из ведущих мировых компаний, производящих установки для изготовления ПМБ. Мы самостоятельно разработали и произвели большое количество установок непрерывного (поточного) типа, которые имеют неоспоримые преимущества по сравнению с циклическими установками.

Вот краткое описание непрерывного процесса производства ПМБ.

Исходные материалы вводятся в установку раздельно. Главный элемент это битум, остальные материалы вмешиваются в него. Битум нагревается до температуры 140-180°С в постоянном течении через теплообменник, который нагревается термальным маслом температурой 240°Си имеет мощность 400кВт. В ряде случаем одно или несколько ароматических масел вместе с адгезионными реагентами может быть введено в битум для улучшения свойств конечного ПБВ. Дозировка всех жидкостей осуществляется расходомерами. Актуальное значение регистрируется системой управления и автоматически регулируется в соответствии с заданным рецептом.

Полимеры, в данном случае СБС вводятся посредством весовой системы дозирования. Она состоит из весов расположенных на тензодатчиках. Тензодатчики соединены с компьютером, к который управляет дозировкой полимеров. Точность системы очень высокая.

Из системы дозировки полимеры направляются в небольшую емкость для предварительного смешивания с битумом и другими жидкостями. Из этой емкости смесь попадает в мельницу. В мельнице полимерный гранулят дробится на мелкие частицы и эффективно вмешивается в битум.

Полимерно-битумное вяжущее (далее ПБВ) - один из основных компонентов верхнего слоя асфальтобетонного покрытия современных дорог, существенно продлевающий срок их службы с 3–4 лет (при использовании традиционных дорожных битумов) до 7–10 лет. ПБВ значительно повышает прочность, трещиностойкость, теплостойкость, сдвигоустойчивость, водо- и морозостойкость дорожного покрытия. Наиболее показательной характеристикой асфальтового покрытия произведенного с использованием ПБВ, позволяющей выявить отличие полимерасфальтобетона от традиционного асфальтобетона, является коэффициент температурной чувствительности. Асфальт на ПБВ значительно менее чувствителен к изменению температуры. Удорожание общей стоимости строительства автомобильной дороги с применением ПБВ составляет не более 1%. При этом затраты полностью окупаются за несколько лет эксплуатации дороги.

Практика применения ПБВ широко распространена в США, Европе и Китае. Последние годы в России эта технология становится все более востребованной. Так, например, в мае 2013 года был принят и введен в действие отраслевой дорожный методический документ ОДМ 218.3.026-2012 «Рекомендации по применению высокоплотных асфальтобетонов на основе полимерно-битумных вяжущих для покрытий автомобильных дорог в различных климатических условиях Российской Федерации». В соответствии с этим документам рекомендуется применение ПБВ по ГОСТ Р 52056 в составе высокоплотных асфальтобетонов взамен битумов по ГОСТ 22245, что позволяет значительно повысить качество дорожного покрытия, учитывать фактические климатические условия и условия движения автомобилей, при которых эксплуатируются дорожные покрытия в любом регионе России. Работоспособность покрытия, его ровность, отсутствие или наличие дефектов на нем является важнейшей, а в ряде случаев и главной характеристикой потребительского качества автомобильной дороги, так как она определяется быстро и визуально.

Как известно Россия отличается суровым и резко континентальным климатом, с одной стороны, с низкими отрицательными температурами и с высокими положительными температурами с другой стороны. Так, например, температура воздуха наиболее холодных регионов зимой может доходить до минус 63°С, а в жаркие летние дни поверхность покрытия может нагреваться до высоких температур, от 55°С до 62°С. Таким образом температурный интервал, в котором работает покрытие достигает 125°С. Кроме того в потоке автомобилей значительную часть составляют грузовые, которые и определяют повышенные динамические воздействия на покрытия, увеличивая амплитуду прогиба, провоцируя усталостные процессы и ускоряя накопления пластических деформаций и микротрещин.

С целью учета климатических условий эксплуатации покрытий, для обеспечения их требуемой трещиностойкости и сдвигоустойчивости, ПБВ должно удовлетворять всем высоким требованиям. Термическая чувствительность не позволяет обычным битумам хорошо вести себя и при высоких, и при низких температурах, заставляя «модифицировать» каким-либо образом свойства битума. Наличием асфальтенов обусловлены специфические свойства битумов, а именно вязкость (пластичность) и упругость, устойчивость к определенным типам деформаций, сцепляющие и связующие свойства. Упругость и пластичность обусловлены наличием смол и мальтенов. Анализируя групповой состав битума и свойства компонентов, можно оценить какие параметры являются наиболее важными при модифицировании битума полимерами. Определяющим фактором является совместимость битума с полимерами. Растворимость полимерных материалов в битуме зависит от многих параметров, из которых наиболее важными являются: различие в параметрах растворимости полимера и мальтеновой фазы полимера, а так же количество и типы асфальтенов, содержащихся в битуме.

Технологический процесс производства ПБВ можно разделить на две части: непосредственное производство, когда происходит смешивание битума с полимером на специализированной установке и дозревание в емкостях хранения готового ПБВ, где вступая в контакт с битумом, эластомерные блоки полимера разбухают, поглощая значительную долю мальтеновой фракции битума. Таким образом, после смешивания с битумом полимер разбухает и объем обогащенной фазы в 5-10 раз превышает объем добавленного в смесь полимера. Высокие рабочие характеристики достигаются только при условии точного контроля дозировки полимера и его распределения в битумной массе. Как показали исследования европейских специалистов, лучшие показатели распределения (гомогенизации) достигаются при использовании мельницы с высокой степенью измельчения. Мельница (гомогенизатор) является главной частью завода по производству ПБВ. На рынке имеется несколько видов мельниц, причем большая их часть спроектирована для других отраслей промышленности (пищевой, химической, деревообрабатывающей), но используется для производства полимерно-модифицированных битумов. Компания MASSENZA разработала собственную модель мельницы, специально предназначенную для производства модифицированного битума и являющуюся лучшей в этой отрасли. Кроме того, MASSENZA разработала специальную систему с насосом переменной скорости, питающим мельницу. Такая система позволяет самой мельнице не тратить энергию на накачивание (как это происходит у большинства других производителей), направляя всю ее на измельчение, а также постоянно обеспечивает максимальный выход продукта путем регуляции потока сырья. Стоит отметить, что специалисты компании MASSENZA постоянно продолжают исследования в области взаимодействия полимера и битума, влияния процесса измельчения в мельнице на качество конечного продукта и в 2014 году фабрика выпустила новую модель мельницы – PMB 490-S, конструктивные элементы которой спроектированы так, чтобы конечный продукт обладал высочайшими характеристиками. Новая мельница обеспечивает более мелкую дисперсию, что в свою очередь способствует сокращению времени на химическую фазу дозревания и повышению производительности. Эта модель, по сравнению с предыдущими, включает в себя следующие улучшения:

• ротор и статор большого размера;
• более износостойкие материалы;
• улучшенная система подачи битума и полимера в мельницу;
• новая конструкция измельчающих элементов ротора и статора.

Новая конфигурация гомогенизатора позволяет увеличить эффективность его работы на 40%, по сравнению с предыдущими моделями, что в свою очередь повысило производительность самих установок для производства ПБВ.

Помимо процесса измельчения качество ПБВ сильно зависит от точного соблюдения рецептуры, и соответственно от точности дозировки компонентов на заводе. Зачастую на заводах для производства ПБВ отсутствует система измерения дозировки полимера и дозировку регулирует оператор, измеряя количество мешками, либо же реализована система объемного измерения дозировки полимера в емкость, которая так же обладает большими погрешностями. Установки для производства ПБВ компании MASSENZA оснащены питающим бункером, объёмом 600 литров, который имеет автоматическую весовую систему дозирования полимера. Бункер расположен на тензодатчиках, что позволяет осуществлять точнейший контроль дозировки полимера. Не менее важна точность дозировки битума. Эту задачу производители установок решают двумя способами: либо оснащают смесительные емкости тензодатчиками, причем с их помощью осуществляют контроль дозировки, как битума, так и полимера. Что является ошибочным технологическим решением так, как на емкость, куда осуществляется дозировка полимера, давит массой дозирующий полимер шнек и все подсоединенные трубопроводы, а так же передается вибрация от работы агрегатов (насосы, мельница, мешалки). Все это ведет к тому, что данная система выдает очень большую погрешность показаний. Либо на установках реализовано объемное дозирование битума зависимое от точности подачи насоса, открыванию — закрыванию клапанов. Дозировка битума при закачке в установку MASSENZA осуществляется более инновационным способом через специальное устройство по принципу Кориолиса (измерительная система в кожухе, измеряет интенсивность подачи вне зависимости от других параметров жидкости, таких как: плотность, температура, давление, вязкость, электропроводность и др.). Причем данная система оснащена контролем температуры входящего битума, так как для правильной модификации битума полимерами большое значение имеют температурные режимы и точность их соблюдения. То есть, если исходный битум не соответствует требуемой температуре (по любым возможным причинам), происходит остановка процесса и система сигнализирует об этом оператору.

Как известно, дорожные битумы, выпускаемые в России, не удовлетворяют требуемым для производства ПБВ характеристикам. Битумы недостаточно трещиностойки, не теплостойки, не эластичны и окислены (бедные ароматикой). Для улучшения совместимости полимера с битумом и создания пространственной структурной сетки, в качестве одного из компонентов ПБВ применяются специальные добавки, либо ароматические масла (для того чтобы обогатить бедный на масла битум, т.е. сделать своего рода первоначальную модификацию битума маслами). На установках MASSENZA имеется линия по вводу пластификатора (ароматических масел), причем данная система с кожухом обогрева специально разработана для наиболее популярных пластификаторов в России, дозируемых при температурах до 120 градусов Цельсия.
Помимо точности дозировки всех компонентов и эффективной гомогенизации битума с полимером важным критерием, от которого сильно зависит качество конечного продукта, является температурный режим производства. В установках MASSENZA реализован подогрев всех насосов, емкостей, клапанов и мельницы, за счет термального масла. Данная система «косвенного подогрева» обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с паровым, жаровым и электроподогревом. В первую очередь за счет масляного подогрева возможно одним контуром циркуляции масла обеспечить подогрев всего потребного оборудования: внутренние трубопроводы и агрегаты установки по производству ПБВ, а так же всей вспомогательной инфраструктуры (трубопроводы, битумные насосы, емкости, клапаны, задвижки). При масляном «мягком подогреве» не происходит окисление и коксование битума, и соответственно ухудшение и так не идеального по своим эксплуатационным характеристикам битумного вяжущего. Так же масляные системы подогрева, как правило, наиболее эффективны с точки зрения эксплуатационных затрат на теплоэнергию, и очень важно, что подобная система подогрева позволяет достаточно точно выдерживать все температурные режимы на всех технологических стадиях производства ПБВ, что качественно влияет на характеристики конечной продукции.