Технология изготовления пбв хранение, транспортировка и контроль качества пбв. Битумно-эмульсионная установка «биэм
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.
При приготовлении модифицированного битума установки COMAP дают возможность применять практически любые полимерные модификаторы, известные на сегодняшний день, включая резиновую крошку и различные специальные добавки, которые могут подаваться как в виде порошка и гранул, так и в жидком виде.
МОДЕЛЬНЫЙ РЯД:
Производительность 12-15 т/ч
 |
Емкость №1 (5000 литров) Емкость №2 (5000 литров) Система коллоидных мельниц DOUBLE-MILL |
Производительность 8-10 т/ч
 |
Установка смонтирована на SKID платформе размеры: 8200 x 2450 x 2650 мм Емкость №1 (5000 литров) Емкость №2 (5000 литров) КОЛЛОИДНАЯ МЕЛЬНИЦА тип B/M 75 кВТ Компьютерная система управления Установка комплектуется моторизированными и пневматическими кранами. |
Производительность до 5-6 т/ч
 |
Установка смонтирована на SKID платформе размеры: 5800 x 2450 x 2650 мм Теплоизолированная Емкость (5000 литров) для ускоренного и медленного перемешивания КОЛЛОИДНАЯ МЕЛЬНИЦА тип B/M 75 кВт Компьютерная система управления Установка комплектуется моторизированными и пневматическими кранами. |
Преимущества установок COMAP:
| Высокоэффективная коллоидная мельница с внешним насосом и функцией перемешивания способом резки специально спроектирована для производства ПБВ; | |
| Возможность применения всех типов модификаторов, в том числе порошкообразных, в гранулах и жидких; | |
| Использование точных дозирующих агрегатов для полимеров и битума; | |
| Предварительное перемешивание и нагрев битума с полимерами в специальной ёмкости; | |
| Применение "мягкого" нагрева битума термальным маслом, точный контроль температуры |
| Копания COMAP (Италия) производит оборудование для модифицирования битума циклического принципа работы, поскольку установки непрерывного принципа действия имеют несколько значительных недостатков: Первое – при производстве модифицированного битума должна присутствовать гарантия высокого качества использованных компонентов, битума и полимера. Второе - обязательно должна обеспечиваться высокая совместимость битума и вводимого полимера. Третье – при одном проходе через коллоидную мельницу получается продукт, время дозревания которого составляет 12 и более часов. Четвертое – самое главное, однопроходные установки непрерывного принципа действия пригодны только для использования со стирол-бутадиен-стирол полимерами SBS. |
| При использовании многопроходных установок циклического принципа действия применяются все известные на сегодняшний день полимерные модификаторы битума, в том числе и резиновая крошка, различные специальные добавки. Выполнив несколько проходов через коллоидную мельницу, впоследствии гарантированно получается требуемый продукт высокого качества. Введение подходящего полимерного модификатора придает битумному материалу большую тепло – и морозоустойчивость, эластичность, повышенную сопротивляемость усталостным нагрузкам, повышает долговечность. |
Технические особенности установок COMAP
На установках COMAP смешивание битума с полимером и другими добавками осуществляется в теплоизолированном смесителе округлой формы со встроенной спиралью подогрева термальным маслом, с использованием системы контроля температуры и уровня. Эффективность смешивания в первом смесителе обеспечивают три скоростные трехлопастные мешалки. Второй смеситель имеет тихоходную мешалку, позволяющую равномерно распределить компоненты смеси по всему объему перерабатываемой массы. Этот способ смешивания эффективно используется также и при производстве мастик и других составов, предполагающих большую, чем при модификации битума, вязкость.
Автоматическое дозирование битума и полимеров
в установках COMAP позволяет с большой точностью контролировать процесс приготовления модифицированного битума. Гибкость комплектации установок, дает возможность использования различных вариантов применяемых устройств. Процесс дозирования полимеров происходит по принципу потери веса с использованием тензодатчиков.
Используя классическую систему ввода гранулированных, стружкообразных и порошкообразных полимеров посредством дозирующего шнека конвейерного типа, на установках COMAP предусмотрена к использованию линия ввода жидких добавок.
Все жидкие добавки вводятся непосредственно в первый смеситель, где происходит скоростное перемешивание битума с модификатором, в случае специальных рецептур, это позволяет дозировать адгезионные добавки и пластификаторы.
Компания COMAP в качестве наиболее эффективного теплового источника, применяет теплоноситель – горячее термальное масло.
Обеспечивается подогрев всего необходимого оборудования: агрегаты установки по производству модифицированного битума, внутренние трубопроводы и все вспомогательные элементы (емкости, клапаны, битумные насосы, трубопроводы, задвижки). При поддержании температуры битума с помощью змеевиков масляного подогрева не происходит окисление и коксование битума, и он сохраняет свои первоначальные эксплуатационные характеристики.
При изготовлении модифицированного битума большое значение имеет продолжительность самого процесса и выбор оптимальной температуры.
Масло подогревается в нагревателе масла и подается с помощью насоса к оборудованию, требующему нагрева. Нагрев масла выполняется с помощью автоматической горелки RIELLO
(Италия). Такой способ нагрева считается наиболее экономичным и эффективным, что обусловлено высоким КПД и низким потреблением выбранного топлива. Хочется отметить, что при повышении температуры процесса приготовления смеси битума с полимером, у последнего происходит увеличение подвижности цепей макромолекул и расстояние между ними. Это благоприятно влияет на процесс набухания, а в последствии и получения качественного продукта. Температура вязкотекучего состояния 180-190°С, является оптимальной, макромолекулы полимеров типа СБС находятся на максимальном расстоянии друг от друга.
ВНИМАНИЕ! Помните, что длительное нахождение полимера при повышенной температуре действует на него негативно, в результате этого он теряет свои эластические свойства, а у битума активизируется процесс старения. 
Коллоидная мельница COMAP - это самый главный агрегат установки по производству модифицированного битума.
Мельницы обладают высокой надежностью и обеспечивают наилучшее качество измельчения частиц битума и полимера. Отличительная черта коллоидных мельниц COMAP – легкость и экономическая эффективность содержания, а также исключительная долговечность. Мельница имеет рубашку масляного обогрева, а также ручную регулировку зазора между ротором и статором. В конструкции мельницы предусмотрен хороший доступ для технического обслуживания и очистки агрегата изнутри. Привод мельницы обеспечивается электродвигателями мощностью от 75 до 160 кВт с частотным преобразователем для регулировки числа оборотов и производительности.
Роль коллоидной мельницы при производстве модифицированного битума заключается в обеспечении наилучшей дисперсии (гомогенизации), измельчении и перемешивании между ротором и статором битума и полимера. Смесь после этого становится однородной.
При измельчении полимера увеличивается удельная поверхность контакта смешиваемых компонентов, и ускоряются процессы набухания и растворения полимера. При правильном подборе полимера и его совместимости с исходным битумом при строгом контроле регламентированной техническими требованиями температуры процесса производства и последующего дозревания не выше 160°С, гарантированно получается необходимый нам, совершенно новый, качественный продукт прошедший модифицирование физической структуры и химических характеристик.
Компания COMAP использует свою систему, с использованием насоса для подачи на мельницу, которая позволяет осуществлять максимально эффективную работу по размельчению полимера независимо от вязкости материала.
Внешний шестеренчатый насос для подачи в мельницу имеет ряд основных назначений:
а) позволяет мельнице не производить всасывающее действие, а сконцентрировать имеющуюся мощность на размельчение поступающих компонентов;
б) он оснащен преобразователем регулировки производительности.
Нужно отметить, что установки, принцип действия которых не основан на использовании коллоидных мельниц, по заключению ряда ведущих производителей, применять нецелесообразно из-за получения продукта, который более похож на битум с улучшенными свойствами, чем на модифицированный.
Битум является «модифицированным», когда его реологические свойства и основные характеристики можно сравнивать с характеристиками используемого для его приготовления полимера.
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
|
Характеристика ПБВ |
Норма по
маркам |
Метод испытания |
||||
|
ПБВ
200/300 |
||||||
|
Глубина
проникания иглы, 0,1 мм: |
||||||
|
при 25 °С (100
г, 5 с) |
||||||
|
при 0 °С (200
г, 60 с) |
||||||
|
Растяжимость,
см, не менее: |
||||||
|
при 25
°С |
||||||
|
при 0
°С |
||||||
|
Температура
размягчения, °С, не менее |
||||||
|
Эластичность,
%, не менее |
||||||
|
Испытание на
сцепление с мрамором или песком |
Выдерживает по контрольному образцу N 2 |
|||||
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:
|
1) 1000 г -
98% |
2) 20,4 -
20% |
( - 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
|
Компонент
ПБВ |
Количество
компонента из раствора |
|||
|
20%-ного |
||||
|
% массы |
% массы |
|||
|
Раствор
ДСТ, |
||||
|
в том числе
растворитель для ДСТ |
||||
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.
Установка BSA.ПБВ.01.5000 предназначена для получения модифицированного битума , в том числе (ПБВ).
- Многопроходная установка, обеспечивающая малое время созревания модифицированного битума , с возможностью применения практически всех известных на данный момент полимерных модификаторов, как твердых (в гранулах и порошкообразных), так и жидких;
- В составе установки применяется Massenza, обеспечивающая высококачественное измельчение полимера в процессе приготовления ПБВ , тем самым увеличивается удельная поверхность контакта смешиваемых компонентов, и, соответственно, ускоряются процессы набухания и растворения полимера, а, следовательно, обеспечивается высокая производительность установки;
- Возможность управления процессом измельчения полимера и его растворения в битуме за счет возможности регулирования количества проходов смеси битума с полимером через коллоидную мельницу;
- Тензометрическое весовое дозирование битума и полимеров.
Современные установки для модификации битумов полимерными материалами
Дорожное покрытие должно обеспечивать максимальное сопротивление усталостным разрушениям, обладать устойчивостью к изменениям температур суточных и сезонных циклов. Одним из перспективных направлений, позволяющих решить эти задачи, является применение , в частности (). В настоящее время существует множество способов и материалов для модификации дорожных вяжущих.
Наиболее эффективным для производства ПБВ следует считать оборудование, в составе которого имеются (измельчители), которые обеспечивают измельчение полимера в процессе приготовления ПБВ . При измельчении полимера увеличивается удельная поверхность контакта смешиваемых компонентов, и соответственно ускоряются процессы набухания и растворения полимера. Использование оборудования такого типа позволяет получать ПБВ с регламентированными техническими требованиями при температуре не выше 160 град. C, содержании модификатора не более 3,5 мас. % и маленькой продолжительности процесса . В случае приготовления ПБВ на оборудовании без высокоскоростных измельчителей (коллоидных мельниц) необходимо закладывать большую концентрацию полимера, более высокую температуру процесса (это может привести к старению битума и окислительной деструкции ПБВ , уровень свойств ПБВ при этом существенно снизится), кроме того, продолжительность процесса приготовления увеличивается более чем в 2 раза. На данный момент лучшие показатели распределения (гомогенизации) достигаются только при использовании коллоидных мельниц с высокой степенью измельчения .
Технологическая схема процесса получения ПБВ на установке для модификации битума типа УНБ-4 с использованием коллоидной мельницы во внешнем циркуляционном контуре представлена на рис. 1.
Рис. 1. Технологическая схема процесса получения ПБВ на установке для модификации битума
Нагретый в битумном котле до температуры 160...180 °С битум, насосом Н1.1 через трехходовой кран К1.2 подается к установке. Трехходовой кран К1.2 установлен в среднем положении, обеспечивающим перемешивание - циркуляцию битума в котле, в случае когда установка не потребляет битума. При включении крана К4 и насоса Н2, битум из котла через кран К3 поступает на смеситель СМ, где происходит смешивание с полимером, который предварительно засыпается в емкость V. Смесь полимера с битумом подается в одну из емкостей реакторов Р1, Р2 (в зависимости от положения кранов К1, К2). После выработки полимера из битума V до срабатывания датчика НУ, кран К3 переводился в положение подачи битума в реактор минуя смеситель СМ. Клапан подачи полимера К7 и К6 закрываются. Емкость реактора заполняется битумом до верхнего уровня (ВУ1 или ВУ2). Одновременно с заполнением емкости реактора битумом, происходит его перемешивание. Перемешивание проводится в течении заданного технологическим процессом времени (15...20 мин). После окончания перемешивания переключается соответствующий кран (К1 или К2), включается насос Н1 и мельница М3. Кран К5 устанавливается в положение подачи битума после мельницы в соответствующий реактор. После окончания заполнения емкости первого реактора, заполняется и вводится полимер в емкость второго реактора Р2. Технологический цикл во втором реакторе аналогичен первому. Блок реакторов состоит из двух обогреваемых емкостей выполненных цилиндрической формы с коническим днищем. В качестве теплоносителя используется масло ТП-46. Для снижения потерь тепла реакторы теплоизолированы с помощью теплоизоляционных рубашек. На верхней крышке емкости смонтированы: привод лопастной мешалки; патрубок подачи битума; люк-лаз; датчик-поплавок верхнего уровня битума. Привод мешалки выполнен на базе червячных мотор-редукторов.
Широкое применение в области производства ПБВ по аналогичной технологической схеме также получила установка MASSENZA , специально сконструированная для производства модифицированного битума . Мельница компании MASSENZA имеет особенную конфигурацию ротора/статора, позволяющую 100 % мощности использовать исключительно на измельчающее действие. Фактически, увеличение зазора, имеющее место в мельницах других производителей, в случае когда поступает материал с высоким содержанием полимера означает снижение размельчающего действия, в то время как требуется наоборот в достаточной степени размельчить (расщепить) полимер. MASSENZA разработала совершенно иную систему, которая позволяет осуществлять максимально эффективную на все 100 % работу по размельчению полимера независимо от содержания полимера в материале. Фактически, мельница MASSENZA обладает специальной системой, оснащенной внешним шестеренчатым насосом для подачи в мельницу.
Во многих странах, в частности в России, применяются ультрасовременные установки , которые производятся в Германии, реализующие ту же схему с . Фирма Benninghoven разработала и совершенствует уже в течение десяти лет модельный ряд установок в мобильном или транспортабельном исполнении. Основное оборудование может быть дополнительно укомплектовано специальными компонентами в соответствии с индивидуальной спецификацией в зависимости от назначения оборудования и рецептуры. Комплексы для производства модифицированного битума включают в себя: емкостной парк хранения исходного битума; узел подготовки и смешивания нескольких сортов битума; блок модификации битума с реактором и ; система ввода пластификаторов и добавок; система обогрева; система дозирования; система смешивания концентрата с исходным битумом; емкостной парк для дозревания продукта с мешалками, устройство отгрузки: наливная эстакада с отводом паров, высокотемпературная полимерная в открытом состоянии. Мельница обогревается либо электрически, либо термальным маслом. За счет регулируемого зазора между режущими поверхностями мельницы достигается получение гомогенного ПБВ всего лишь за один рабочий проход.
Осваивается технология модификации битума кавитационными течениями. Яркий представитель данного направления ОАО «Военно-инженерная корпорация» («ВИКор»). Принципиальная схема установки производства ПБВ представлена на рис. 2.
Рис. 2. Принципиальная схема установки ПБВ на базе штатного оборудования участка приема и хранения битума типового АБЗ
Рис. 3. Кавитационный диспергатор КЭМ-20
Заправленный в котел битум разогревается до температуры 170 °С и предварительно перемешивается лопастными мешалками в течение 5 минут, без выключения мешалок постепенно через загрузочный люк вводится 4 % по массе Кратона D1101 и подвергается перемешиванию мешалками в течение 30 минут для предварительного растворения (разбухания) полимера, затем в течение 60 мин проводится циркуляция битумно-полимерной смеси через диспергатор КЭМ-20 по циркуляционному битумопроводу. Диспергация в данном случае протекает в кавитационном диспергаторе (рис. 3). Устройство работает следующим образом: полимерный модификатор предварительно растворяется в керосине и подается на вход. Туда же подается битум и кавитация обеспечивает интенсивный перемешивающий эффект.
Диспергатор КЭМ-20 в специальном исполнении с пропускной способностью до 30 куб. м/ч, установлен в циркуляционный битумопровод после битумной станции и позволяет достигнуть высокой гомогенизации модификатора в битуме. Для работы по этой технологической схеме создана опытная установка производства ПБВ в ОАО «ДСТ № 2, г. Гомель».
Известны установки для производства ПБВ по технологической схеме in-line , которая изображена на рис. 4.
Рис. 4. Технологическая схема процесса приготовления ПБВ при помощи установки PMB Inline Mixer 10-15 т/ч
Суть технологического процесса по схеме в соответствии с рис. 4 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: экструзия полимера, сочетающая смешение и растворение образующегося расплава с некоторым количеством битума или пластификатора; смешение получающейся аномально вязкой жидкости с некоторым количеством битума и получение в результате с высоким или супер высоким содержанием полимера; последующее смешение полимерно-битумного концентрата с основным потоком битума в соотношениях, обеспечивающих потребное содержание полимера в готовом ПБВ .
Процесс осуществляется поточно, в чистом режиме in-line, то есть на входе в установку имеем битум и сухой полимер, на выходе - ПБВ , сразу готовое к использованию. В таком же режиме in-line в вяжущее в соответствии с рецептурой может быть добавлена 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.
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.
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.
В качестве емкости готовой продукции предусматривается теплоизолированная вертикальная емкость с перемешиванием и обогревом.
На данный момент на рынке оборудования для производства ПБВ имеется широкий спектр установок и вариантов смесителей, с мешалками различных конфигураций к ним. Проблема переоборудования существующих АБЗ на технологические схемы производства АБС, на основе модифицированного ПБВ может быть решена в соответствии с типом модифицирующих материалов.
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.
