Применение ПБВ в качестве вяжущего позволяет значительно изменить ситуацию на автодорогах, избавиться от колееобразования и трещин. Использование ПБВ в составе асфальтобетонных смесей взамен битума дорожного вязкого марки БНД (ГОСТ 22245-90) обеспечило возможность подрядчикам принимать на себя гарантийные обязательства на устроенные ими верхние слои дорожных одежд сроком до 5-7 лет. Но всего этого можно достичь только при правильном изготовлении, хранении, транспортировке и использовании ПБВ. Компания «Техпрогресс» основана в 1995 году как предприятие узкоориентированное на производство полимерно- битумного вяжущего. За эти годы изготовлено более 70 тыс. тонн ПБВ, которое использовалось на дорогах Тульской, Московской, Смоленской, Нижегородской областях и на федеральных дорогах М1 «Москва-Брест», М-2 «Крым», М-4 «Дон». За прошедшие годы накоплен значительный багаж знаний, основывающийся не только на результатах научных исследований, но и на практическом опыте производства и использования ПБВ в дорожном строительстве. Компании пришлось решить много проблем, связанных с изготовлением ПБВ. Одна из проблем – растворение полимера в битуме. Она решается использованием оборудования с малыми и большими сдвиговыми усилиями. Это коллоидные мельницы, диспергаторы, дезинтеграторы и т.п. Тот или иной тип оборудования применяется в зависимости от фракционного состава полимера, который подразделяется на порошок, крошку и гранулы. Полимеры, применяемые в России, как отечественные, так и зарубежные идентичны по качеству и, как правило, процентный состав их в ПБВ одинаков, однако стоимость зарубежных полимеров на 30 % больше отечественных. Используемая компанией технология по изготовлению ПБВ включает в себя комплекс технологического оборудования, связанного между собой трубопроводами в единый технологический цикл и состоит из: двух смесителей, предназначенных для перемешивания изготавливаемого продукта; турбосмесителя для более тщательного перемешивания и получения однородной смеси; битумных насосных станций, обеспечивающих рециркуляцию смеси во время процесса смешивания и перекачивания готового продукта; коллоидной мельницы предназначенной для измельчения набухших частиц полимера. Технологический процесс приготовления ПБВ состоит в интенсивном смешивании всех компонентов при температуре 1650С. Перед процессом смешивания все исходные компоненты проходят входной контроль. Управление оборудованием на фазе приготовления ПБВ осуществляется специально созданной системой управления, обеспечивающей заданную производительность и требуемое качество полученного продукта. Другая проблема – это правильное хранение ПБВ. Если установка по изготовлению ПБВ расположена на асфальтовом заводе, то производится столько ПБВ, сколько необходимо для изготовления суточной нормы полимерасфальтобетона. Другое дело, когда асфальтовые заводы получают ПБВ от специализированных изготовителей. В этом случае необходимо хранить суточный, а, иногда, и более запас ПБВ в расходных емкостях. А при длительном хранении, при температуре 140-1600С, происходит расслоение ПБВ. Поэтому перед использованием ПБВ необходимо тщательно перемешать с помощью встроенных мешалок или, хотя бы, при помощи битумного насоса. Специалистами компании также была изучена проблема и проведены исследования на предмет расслоения ПБВ при транспортировке его в горячем виде на большие расстояния. В июле – августе 2009 г. ОАО «Чувашавтодор » производил капитальный ремонт федеральной автомобильной дороги А-151 «Цивильск-Ульяновск» на участке №4 в Чувашской республике. Компанией было отправлено на расстояние более 1000 км в г. Чебоксары 280 тонн ПБВ. Были взяты пробы ПБВ до погрузки и при выгрузке из разных уровней цистерны битумовоза. Как показали исследования, проведенные в лаборатории, физико-механические показатели всех проб были одинаковы. То есть, ПБВ во-первых: не расслоилось а, наоборот, при движении перемешивалось; во-вторых: не ухудшились показатели, несмотря на длительное нахождение (более 16 часов) при температуре 150-1650С; и в-третьих: ПБВ хорошо слилось из битумовозов при температуре 1400С.Решены компанией и другие проблемы, связанные с требованиями, предъявляемыми потребителями ПБВ. Это проблемы стабильности в показателях выпускаемой продукции, несмотря на разные показатели поступаемого на производство исходного битума, это изготовление ПБВ с характеристиками повышенными по сравнению с заложенными в ГОСТе. Это проблемы с адгезией ПБВ к минеральному материалу, используемого заказчиком, это и специального состава ПБВ марки ПБВ-130 для поверхностной обработки и многие, многие другие проблемы, возникающие при производстве ПБВ. Кроме изготовления ПБВ, компанией «Техпрогресс» с 2000 года налажен выпуск дорожных мастик, а с 2003 года запатентована и запущена в производство адгезионная присадка нового поколения – «Техпрогресс-1», которая по оценкам независимых лабораторных центров, а также заключений «РОСДОРНИИ » и «СОЮЗДОРНИИ», считается одной из лучших в России по своей эффективности. С 2008 года налажено производство дорожной битумно-полимерной стыковочной ленты «ЛЕНДОР». Лента предназначена для герметизации мест примыкания вновь укладываемого горячего асфальтобетона со старым асфальтовым покрытием (так называемый «холодный стык»), бордюрными камнями, колодцами и т.д. Так же компанией освоен выпуск битумно-полимерного герметика «Престиж», предназначенного для герметизации деформационных швов бетонных покрытий аэродромов, швов сопряжения и трещин в бетонных и асфальтобетонных покрытиях. На сегодняшний день наравне с выпуском материалов для дорожного строительства налажен выпуск кровельных и гидроизоляционных материалов, а так же материалов холодного нанесения (битумные и полимернобитумные мастики, грунтовки, не требующие предварительного разогрева, т.к. в их состав входит растворитель). Компания «Техпрогресс» открыта для сотрудничества и партнерства с любыми фирмами и компаниями, занимающимися улучшениями качества автодорог с использованием для этой цели полимерно-битумного вяжущего и другой продукции, выпускаемой предприятием.
Главный технолог Компании «Техпрогресс» Нечиненный В. А.
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.
Развитие дорожной сети в России всегда было и остается одним из самых актуальных вопросов. И долговечность покрытия автомобильных дорог – актуальная задача отрасли, которую государственные регуляторы совместно с производителями продукции для дорожной отрасли активно решают в последние годы. Применение инновационных технологий и материалов позволит улучшить качественные показатели автомобильных дорог, оптимизировать сроки строительства и выйти на межремонтный срок службы дорожного полотна до 12 лет.
Сегодня наибольшую нагрузку испытывают автомобильные магистрали между крупными мегаполисами и улицы больших городов: 90 % трасс федерального значения имеют асфальтобетонное покрытие, важнейшим связующим компонентом в котором является битум. От его качества зависит и долговечность дороги. Увеличить срок службы асфальтобетонной смеси возможно за счет применения дорожного битума, модифицированного полимерами.
Полимерные добавки улучшают сцепление, увеличивают устойчивость асфальтобетонных покрытий к температурным колебаниям и образованию колеи, что в среднем продлевает срок эксплуатации дороги более чем на треть. В мировой практике модифицированные битумы успешно используются уже не одно десятилетие, например, их объем в дорожном строительстве Европы достигает 15 %, а Аляски – 50 %.
Для российской дорожной отрасли полимерно-битумные вяжущие (ПБВ) ̶относительно новый продукт, в промышленных масштабах он начал применяться около пяти лет назад, впрочем, ежегодно демонстрируя существенную динамику роста – от 0,02 % в 2014 году до 3 % в 2015-м.
При этом ПБВ очень специфический материал, для его качественного производства необходимо тщательно соблюдать технологию, использовать подготовленное сырье и подходящее оборудование, следить за физическими свойствами. Так, применение битумов ограничено определенным интервалом пластичности, который зависит от температурного диапазона работы битума. Введение полимеров в битум решает сразу две задачи: увеличивает интервал пластичности и придает битумному вяжущему эластичность.
Самые эффективные отечественные модификаторы сегодня ̶ это SBS-сополимеры, бутадиен-стирольные термоэластопласты. Качество продукции российского производства не уступает мировым аналогам.
Кроме SBS-сополимеров в мире используют бутадиен-стирольные каучуки, полиолефины, этилен-винилацетат, резиновую крошку и т. д. Однако многолетняя европейская практика использования модифицированных битумов показала однозначные преимущества SBS-полимера ввиду его способности улучшать высоко- и низкотемпературные свойства вяжущего, эластичность и адгезию. Использование полимеров типа стирол-бутадиен-стирола в России закреплено ГОСТом.
Особую роль в сохранении свойств ПБВ играет длительность и температурный режим нагрева, нередко ухудшающие свойства вяжущего. Данный процесс требует строгого контроля. Правильный режим нагрева ПБВ ̶ без перегрева, с перемешиванием (циркуляцией) – важное условие получения качественных асфальтобетонных смесей.
На территории России порядка 50 установок по производству ПБВ, и качество готовой продукции везде сильно различается. Смешав битум с полимером и пластификатором, не всегда можно получить качественный ПБВ. Для того чтобы эта смесь действительно позволяла улучшать основные эксплуатационные характеристики дороги, полимер должен «заработать». Производителей с достаточным опытом, которые постоянно проводят мониторинг качества, в России не более пяти-шести.
Так, к примеру, крупнейшей площадкой в России по производству качественных полимерно-битумных вяжущих является Рязанский завод битумных материалов «Газпром нефти». На предприятии выпускается более 20 марок высокотехнологичных модифицированных битумов, отвечающих требованиям не только российских стандартов, но и Евросоюза (EN). Модернизация рязанского актива дала возможность компании выйти на рекордные показатели по производству. Предыдущий максимум за год был на уровне 32 тыс. т, а результат 2015 года – уже 43 тыс. т. Это стало возможно также благодаря и активному взаимодействию с потребителями, выпуску битумных материалов по индивидуальным рецептурам.
Кроме того, в целях улучшения свойств ПБВ и асфальтобетона на их основе «Газпром нефть» уже в течение нескольких лет проводит лабораторные испытания и строит опытные участки с модифицированными вяжущими материалами от Санкт-Петербурга до Владивостока. Результаты мониторинга экспериментальных участков подтверждают, что применение современных материалов вместо традиционного дорожного битума позволяет продлить срок службы покрытия и сократить затраты на эксплуатацию автомобильной дороги, снижая в целом затраты на жизненный цикл дороги. По данным мониторинга таких участков, после трех лет службы средняя глубина колеи на участке с применением традиционного битума достигает 7 мм, а на участке с модифицированным – не превышает 4 ̶ 4,5 мм.
«Мы не только изучаем международный опыт и внедряем инновационные технологии и лучшие практики в собственное производство, но и активно выступаем за развитие сегмента модифицированных битумов на российском рынке. С этой целью мы объединяем усилия со всеми ведущими игроками рынка для разработки единых стандартов и норм дорожного строительства, создания общеотраслевой системы контроля качества полимерных вяжущих», ̶ отметил генеральный директор «Газпромнефть – Битумные материалы» Дмитрий Орлов.
В последние годы в дорожной отрасли России актуален вопрос усовершенствования нормативно-законодательной базы о применении экономически целесообразных материалов и технических решений при строительстве автомобильных дорог. Для адаптации существующего стандарта к современным условиям готовится новая редакция ГОСТ на полимерно-битумные вяжущие. В новом документе будет регламентировано использование модифицированных битумов с учетом интенсивности движения на дороге, грузонапряженности трасс и климатических условий регионов. Также будут учтены возможности применения различных модификаторов, их влияние на асфальтобетонную смесь и эксплуатационные свойства асфальтобетона, введены новые методы испытаний.
Исследованием асфальтобетонных смесей с использованием ПБВ, так же как и изучением модифицированных битумов, займется научно-исследовательский центр (НИЦ) «Газпром нефти», который откроется в этом году. Работа такой исследовательской площадки поднимет технологическую экспертизу дорожных материалов на качественно новый уровень, что станет еще одним шагом не только в изучении полимерно-битумных вяжущих, но и в развитии всего рынка ПБВ в России.
Асфальтобетонные покрытия на основе ПБВ характеризуются повышенной устойчивостью к образованию колеи, действию высоких транспортных нагрузок, а также трещиностойкостью при низких температурах. Именно поэтому ПБВ в силу его улучшенных характеристик стоит использовать при строительстве автомобильных дорог практически везде, особенно он необходим на дорогах с высокой интенсивностью движения и в суровых климатических условиях. При этом финансовые издержки перекрываются значительным увеличением межремонтных сроков дорожного покрытия и повышением безопасности дорожного движения.
(установка для производства полимербитумного вяжущего)
Обзор технологий.
Вопрос обеспечения производства качественного полимерно-битумного вяжущего и последующего производства асфальтобетона с его использованием исследуется на протяжении многих лет большим количеством специалистов. Связано это в том числе и с тем, что в отличие от, например, битумной эмульсии полимерно-битумное вяжущее и по сей день является «скоропортящимся» продуктом:
во-первых, ПБВ имеет устойчивую тенденцию к расслоению, и, следовательно, при значительном времени хранения требует эффективного перемешивания;
во-вторых, в полимерно-битумном вяжущем, приготовленном с использованием наиболее популярных в этой области стирол-бутадиен-стирольных термоэластопластов (СБС) и находящемся в процессе оперативного хранения при достаточно высокой температуре, медленно протекают деструктивные процессы. При этом деструкция и потеря свойств вяжущего идет тем быстрее, чем выше температура ПБВ.
Эти обстоятельства довольно сильно затрудняют работу с ПБВ, ставя перед потребителем задачу организации возможно меньшего временного промежутка между изготовлением ПБВ и его использованием при приготовлении асфальтобетонной смеси.
Наиболее эффективные методы приготовления ПБВ, подразумевающие использование диспергаторов (коллоидных мельниц) прошли, по сути, эволюционный путь развития от простых мешалок в расходных битумных емкостях. Ведь, как известно, полимерно-битумное вяжущее можно приготовить и в обычной расходной емкости с битумом, засыпав туда необходимое количество полимера, и перемешивая до тех пор, пока он полностью не растворится. Здесь время приготовления существенно зависит от температуры битума и эффективности мешалки.
При этом суть процесса одинакова: частица полимера, растворяясь в мальтеновой фракции битума, «набухает» - то есть образуется оболочка, под которой находится еще недорастворенное ядро частицы. Мешалка, в том числе и коллоидная мельница, призвана удалить набухшую оболочку, обнажив сухое ядро, которое в свою очередь начинает растворяться в битуме. Для реализации этого процесса организовывается циркуляция полимерно-битумной массы через диспергатор вплоть до полного растворения полимера.
Небольшим отступлением от этого процесса является способ производства ПБВ, характеризуемый производителем как ин-лайн технология, по которой многократная циркуляция через диспергатор не предусматривается, а полимер проходит через мельницу лишь один раз. При этом он попадает в нее с потоком битума еще практически в твердом состоянии, и, проходя через зазор между ротором и статором, так сказать «расплющивается» до соответствующего размера. Далее все равно предусматривается двухчасовое перемешивание, необходимое для завершения процессов растворения частиц полимера.
Таким образом, в любом случае сохраняется стадийность процесса производства, что обуславливает несвязность процессов изготовления полимермодифицированного битума и асфальтобетонных смесей. Это два разных производства с разной цикличностью. Фактически необходимо вначале произвести нужное количество модифицированного битума, а потом его использовать для производства асфальта. Ввиду этого и возникают вопросы хранения ПБВ, его перемешивания, изменения его свойств в процессе хранения, после прогрева и т.п.
Не столь остро, но во многом те же вопросы возникают и при добавлении в битум адгезионной присадки, приготовлении разжиженного битума, вяжущего для приготовления так называемых «теплых» асфальтобетонных смесей – Warm Mix Asphalt. В этих процессах также необходима технологичность, а связность производства вяжущего и его потребления позволяет обеспечить наименьшую дозировку и наилучшее качество при отсутствии проблем с хранением материалов.
Описание предлагаемой технологии.
Технологическая схема процесса.
Технологическая схема нашего процесса представлена на следующем рисунке:
Суть технологического процесса по схеме в соответствии с рисунком сводится к переводу полимера из сухого состояния в жидкое путем экструзии и последующему смешению вязко-текучего полимера с нагретым до рабочей температуры битумом. При этом по ходу движения материалов единовременно осуществляются несколько процессов:
1) экструзия полимера, сочетающая смешение и растворение образующегося расплава с некоторым количеством битума или пластификатора;
2) смешение получающейся аномально вязкой жидкости с некоторым количеством битума и получение в результате полимерно-битумного вяжущего с высоким или супервысоким содержанием полимера;
3) последующее смешение полимерно-битумного концентрата с основным потоком битума в соотношениях, обеспечивающих потребное содержание полимера в готовом ПБВ.
Процесс осуществляется поточно, в чистом режиме ин-лайн, то есть на входе в установку имеем битум и сухой полимер, на выходе – ПБВ, сразу готовое к использованию. В таком же режиме ин-лайн в вяжущее в соответствии с рецептурой может быть добавлена адгезионная присадка или любой другой жидкий компонент, а также, например, дополнительное количество пластификатора или разжижителя. Температура битума на выходе из установки определяется температурой битума на входе.
При возникновении потребности в приготовлении разжиженного битума, битума с адгезионной присадкой и т.п. энергетически мощный процесс экструзии задействовать не нужно, достаточно обычной работы дозирующих линий и миксера.
Таким образом, фактически установка позволяет обработать вяжущее в широком диапазоне задач – от приготовления праймера до полимербитумного вяжущего.
Технология приготовления полимербитумного вяжущего, реализуемая установкой, запатентована.
Перевод полимера в жидкое состояние.
Подавляющее большинство полимеров в современном промышленном производстве перерабатывается методом экструзии или литья. Экструзия полимеров – целая область науки и техники. Говоря о полимерах, применяемых для производства ПБВ, мы лишь сужаем этот круг, однако он все равно достаточно обширен. К применению предлагают и термореактивные терполимеры типа Elvaloy, и атактические полипропилены, и стирол-этилен-бутадиен-стирольные (SEBS) каучуки, и, конечно же, стирол-бутадиен-стирольные СБС термоэластопласты. Исследования на тему применимости тех или иных полимеров в производстве ПБВ для дорожного строительства проводятся многими специалистами, однако наиболее популярным в этой области применения остается стирол-бутадиен-стирольный термоэластопласт СБС.
Следует заметить, что, несмотря на то, что существуют технологические режимы экструзии СБС практически в чистом виде, мы применили экструзию при одновременной подаче битума или пластификатора, что позволяет снизить вязкость расплава на выходе из машины.
Необходимо отметить, что технология и оборудование позволяют отказаться от применения пластификаторов и работать исключительно на битуме.
Процессы смешения в установке.
Переходя к следующему в технологической схеме процессу смешения битума с расплавом полимера, необходимо отметить, что, по сути, в смесителе одновременно интенсивно протекают два процесса: смешения аномально вязкой жидкости – расплава полимера – с ньютоновской жидкостью – нагретым битумом, а также процесс растворения полимера в мальтеновой части битума.
Говоря о процессе растворения полимера, следует отметить, что его растворимость тесно связана не только с соответствующей способностью битума, температурой самого битума, как это обычно отмечается в исследованиях о ПБВ, но и с температурой самого полимера, а также с площадью границы раздела фаз. Чем выше температура полимера, чем выше площадь его соприкосновения с битумом, тем выше скорость растворения.
В нашей технологии в смеситель поступает полимер с максимально допустимой для него температурой, где помимо равномерного смешения двух объемов жидкостей также обеспечивается достаточно высокая площадь соприкосновения битума и расплава полимера. На выходе из смесителя получаем полимерно-битумный концентрат с высоким процентом содержания полимера, например, 15%.
Следующим процессом по технологической схеме также является процесс смешения, но уже жидкостей с не столь различными вязкостями – полимерно-битумный концентрат и чистый битум. Кроме того, на этой стадии может быть добавлена адгезионная присадка и другие жидкие компоненты, если того требует рецептура. Смешение осуществляется эффективным динамическим миксером.
Исходя из того, что время прохождения расплавленного полимера по ин-лайн системе составляет до 2 минут, а существующие способы приготовления ПБВ, не уделяющие внимания нагреву непосредственно полимера, требуют для приготовления ПБВ 2 часа, то получаем, что эффективность растворения полимера благодаря его нагреву и заблаговременному переводу в жидкое состояние повышается более чем на порядок.
Именно столь существенная интенсификация процессов растворения за счет взаимодействия тонких горячих полностью проплавленных пленок полимера с пленками битума позволила придать процессу характер поточного, ин-лайн процесса.
Достоинства технологии.
Даже в сравнении с наиболее прогрессивными технологиями изготовления ПБВ других производителей, наша технология обладает очень важными достоинствами:
1. Высокая гибкость производства, сбалансированность производства и потребления, отсутствие необходимости в хранении ПБВ и связанных с этим вопросов расслоения и т.п., что стало возможным благодаря реализации классического ин-лайн процесса.
2. Отсутствие испарений легких фракций, так как процесс протекает в системе закрытых трубопроводов и агрегатов при отсутствии доступа воздуха.
3. Высокая энергоэффективность процесса производства, в котором энергия не расходуется на низкоэффективную циркуляцию и перемешивание больших масс битума.
4. Возможность приготовления вяжущего с высоким содержанием полимера, в том числе и суперконцентратов.
Начав с изучения наиболее прогрессивной технологии приготовления ПБВ с помощью коллоидных мельниц, мы попытались довести достоинства реализуемых там процессов, например, процесса съема набухшей оболочки полимера, до еще большего совершенства. В результате технология приобрела представленный вид, а коллоидная мельница, по сути, трансформировалась в два узла – экструдер и смеситель, что позволило существенно интенсифицировать процесс производства, придав ему характер поточной технологии.
Отсутствие испарений легких фракций и какого-либо существенного хранения ПБВ позволяет ожидать от такого вяжущего большей устойчивости к процессам старения, интенсивно протекающим в смесителе асфальтобетонного завода. А это, в свою очередь, дает основу для хороших результатов по асфальтобетону, приготовленному по сути в едином процессе с производством ПБВ.
Краткое описание установки.
Установка смонтирована в 12 метровом контейнере, разделенном на три части: бункер полимера, операторская часть, процессорная часть.
Бункер полимера изготовлен из нержавеющей стали и теплоизолирован, что обеспечивает комфортное хранение полимера и отсутствие конденсата при различных погодных условиях. Подача полимера в процессорную часть осуществляется посредством гибкого шнека, смонтированного под обшивкой контейнера.
В процессорной части смонтировано технологическое оборудование (дозатор полимера, экструдер, смесители, насосное, измерительное оборудование и т.п.), а также трубопроводы. В операторской части находятся пульты управления.
Стены и крыша контейнера утеплены минераловатными матами, закрытыми металлическим профилированным листом с легко моющимся полимерным покрытием. Пол укрыт алюминиевым листом с насечками. Выполнены искусственное освещение и вентиляция. Между процессорной и операторской частями имеется межкомнатное окно, проход осуществляется через межкомнатную дверь, также имеющую остекление.
Коммуникации.
Установка не требует подключения внешних теплоносителей. Технологический обогрев оборудования полностью электрический.
В качестве расходных емкостей битума могут быть использованы стандартные емкости АБЗ.
В качестве емкости готовой продукции предусматривается теплоизолированная вертикальная емкость с перемешиванием и обогревом.
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.
