ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БИТУМОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРАНУЛИРОВАННОГО РЕЗИНОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО

TECHNOLOGY OF PRODUCTION AND APPLICATION OF MODIFIED BITUMEN USING GRANULATED RUBBER-BITUMEN BINDER

Amir Tuleubayev

graduate student, Department “TCPBM”, L.B. Goncharov Kazakh Automobile and Road Institute,

Kazakhstan, Almaty

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается применение резинобитумного вяжущего в технологии производства асфальтобетонов. Как показывает практика, это позволяет повысить срок службы асфальтобетонных покрытий до 20-25%, а также улучшить ряд других эксплуатационных показателей. Разработаны технологические параметры приготовления резиновых армирующих и резинобетонных асфальтобетонов.

ABSTRACT

The article discusses the use of rubber-bitumen binder in the technology of asphalt concrete production. As practice shows, this allows you to increase the service life of asphalt concrete coatings up to 20-25%, as well as improve a number of other operational indicators. Technological parameters of preparation of rubber reinforcing and rubber-concrete asphalt concretes are developed.

Ключевые слова: асфальтобетоны, резинобитумные вяжущие, асфальтобетонные заводы.

Keywords: asphalt concrete, rubber-bitumen binders, asphalt concrete plants.

Применяемые модифицированные битумы с добавками гранулированного резинобитумного вяжущего позволяют увеличить срок службы асфальтобетонного покрытия до 20-25%, поскольку имеют ряд преимуществ в плане повышения сопротивления сдвигу, а также коррозионной стойкости, особенно под действием значительных транспортных нагрузок и высокой интенсивности движения. В свою очередь, увеличение межремонтных периодов подобных покрытий позволяет снизить общие затраты на 10-15%. Добавление резинового порошка в битумы вызывает изменение их основных свойств: снижается температурная хрупкость, повышается жаростойкость и т.д.

Эта технология позволяет улучшить так называемый «сжатый» окисленный дорожный битум, в основном за счет использования недорогих модификаторов эластомера, таких как резина и изношенные шины для промышленных отходов. Каучук не крошится и не растворяется, а связывается с битумным компонентом в достаточной мере, материальной химической связью, и уже показывает высокие свойства в составе новых композиционных материалов. Из-за этой структуры вредные и токсичные соединения присутствуют как в битуме, так и в резине, окруженных полимерной сеткой, и, вероятно, химически связаны, что затрудняет разделение. Испытания показывают, что по гигиеническим свойствам такие материалы чисты от битума и каучука в отдельности и соответствуют самым строгим экологическим требованиям.

Введение окисленного битума, потерянного в процессе очистки компонентов, создает условия для устранения химических повреждений. Молекулярная структура материала обеспечивает свойства, близкие к природным, с высочайшим уровнем стабильности. В этом случае мелкие частицы в виде каучука являются субстратом, способным хотя бы частично восстановить свойства натуральных масел и битума.

Однако по сравнению с использованием дорогих модификаторов на основе синтетических шин и эластомеров типа ФОКА каучук является значительно более дешевым продуктом, который также используется как один из наиболее эффективных способов новых технологий для улучшения свойств дорожного битума.

В технологии изготовления вяжущего используется стандартное битумное оборудование, которое оснащено системой подачи и циркуляции компонентов. Процесс также подходит для установок окисления битума типа Т-309 или резервуаров для хранения битума с подогревом. При обычном перемешивании резиновой крошкой используются обычные битумные насосы или сжатый воздух, что совершенно недопустимо при использовании термопластичных эластомеров. Дополнительного перемешивания не требуется, и во многих случаях это просто запрещено, потому что химический процесс происходит в среде, где реакционные газы выделяются и проникают в весь объем смеси.

Это значительно упрощает технологический процесс получения модифицированных связующих и повышает экономическую эффективность их использования. Обучение персонала не требуется, поскольку технология проста в использовании и не отличается от того, что обычно используется в АБЗ. Практический опыт применения показал простоту и практичность технологического процесса, завершенность его аппаратной части, широкий диапазон регулирования свойств получаемых связующих материалов.

Гибкость этой технологии заключается в том, что она принципиально позволяет производить связующие и герметизирующие материалы с широким диапазоном свойств, поскольку она имеет различные свойства и состав резины, распределение и форму частиц крошки, а также режим технологии. В результате появилась возможность получать материалы с разными техническими характеристиками для совершенно разного назначения и с одним и тем же оборудованием в разных климатических зонах.

Выбор марки резинобитумного вяжущего осуществляется исходя из показателей, температурной чувствительности и вязкоупругих свойств вяжущего после старения с учетом расчетных требований к минимальной и максимальной температуре покрытия. Первый способ производства заключается во введении в битум предварительно вспененной резиновой крошки (резиновых гранул) в необходимой концентрации. Смешивание компонентов осуществляется с исходными компонентами системы подачи и дозирования и готовой продукции в специальной емкости для хранения битумно-резиновых вяжущих (РБВ) при температуре от 150°С до 170°С. В промышленных маслах вязкий битум из сырой нефти используется в качестве пластификатора для РБВ.

Второй метод – смешать все компоненты для образования РБВ в одном контейнере. В присутствии пластификатора РБВ битум нагревают до 120-140°C, перемешивают до гомогенного, а затем частично расплавляют каучуковое связующее при 145-190°C, в отсутствие пластификатора в композиции. Битум нагревают до 160-179°C, затем вводят тканый каучук (гранулы) и доводят его до температуры 165-180°C при постоянном перемешивании.

Метод приготовления РБВ практически применяется на асфальтобетонных заводах, которые, помимо стандартного оборудования, должны иметь модифицированный завод по приготовлению вяжущего, систему подачи и дозирования первичных компонентов, а также готовые продукты и емкости для хранения РБВ.

Установка подготовки РБВ представляет собой металлический контейнер, оборудованный системой нагрева и активными мешалками или коллоидными установками. Технологические параметры приготовления резиновой арматуры и резинобетона приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Технологические параметры приготовления резиновых армирующих и резинобетонных асфальтобетонов

Определение оптимального состава щебеночной дорожной одежды на основе вяжущего осуществляется в соответствии с общими принципами подбора. Выбор состава асфальтобетонной смеси включает испытания всех компонентов минеральной части смеси и вяжущего с последующим установлением рационального соотношения между ними в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-97. Минеральная часть смеси должна соответствовать таблице 3 ГОСТ 9128-97.

Особенность определения оптимального состава вяжущего щебня состоит в том, что в вяжущее рекомендуется вводить резиновыми крошками в количестве 5-10% (по массе) от содержания минерально-порошковой смеси. Наконец, оптимальное содержание компонентов асфальтовой смеси определяется по результатам лабораторных испытаний параметров состава с учетом характеристик материалов, используемых в производственных условиях.

Методика определения оптимального состава асфальтобетона включает следующие этапы:

• выбор вида работ по производству асфальтобетонных смесей в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-97;
• характеристика источника минерального сырья (щебня, песка и минерального порошка), используемого при приготовлении гравия, с целью установления их требований;
• определить свойства вяжущего, предназначенного для подготовки асфальтобетона к созданию в соответствии с их требованиями;
• определение оптимального соотношения согласно требованиям к асфальтобетонной смеси минеральных компонентов, таблица 3 ГОСТ 9128-97;
• определение оптимального содержания вяжущего в соответствии с инструкциями по асфальтовой смеси;
• приготовление образцов асфальтобетона с требуемым содержанием вяжущего и количеством минеральной пыли;
• определение физико-механических свойств полученного асфальтобетона и их сравнение с требованиями раздела 5 ГОСТ 9128-97;
• при необходимости скорректировать содержание вяжущего или минерального порошка в асфальтобетонной смеси для получения физико-механических характеристик, полностью соответствующих ГОСТ 9128-97.

Список литературы:

1. Руденская И.М., Руденский А.В. Органические вяжущие для дорожного строительства. – М.: Транспорт, 1984. – 226 с.
2. Галдина В.Д. Модифицированные битумы. – Омск: СибАДИ, 2009. – 219 с.