2456

масса с дополнительным оборудованием (битумными котлами,

16

Насос Насос

Коллоидная

мельница

Турбосмеситель

Накопительная

емкость

К потребителю

Рис. 5.14. Технологическая схема приготовления ПБВ на мобильной установке

17

Битум с температурой 150 – 160 °С по обогреваемым трубопроводам из битумных котлов закачивается в один из смесителей установки до расчетного уровня. Полимер, поступающий в мешках весом по 10 – 20 кг, загружается из мешков в смеситель. Одновременно в тот же смеситель загружается пластификатор, навеска которого формируется в мернике. Установка позволяет готовить модифицированный битум как с пластификатором, так и без него. Смешение компонентов происходит при одновременной работе мешалки смесителя и рециркуляции массы, организуемой с помощью битумной насосной станции. Далее компоненты через коллоидную мельницу поступают в турбосмеситель объёмом 6 м3.

Каждый смеситель оснащен своей насосной станцией. После окончательного смешения в турбосмесителе ПБВ поступает в накопительную емкость для готовой продукции (хранилище). Из хранилища модифицированный битум подаётся на собственное производство асфальтобетона или сторонним потребителям. Смесители работают периодически и параллельно.

Качество модифицированного битума проверяется визуально, а также анализом взятой пробы на показатели свойств в соответствии с нормативными требованиями.

Проба модифицированного битума для анализа отбирается с помощью крана, установленного на рециркуляционном трубопроводе, либо непосредственно из смесителя, либо из ёмкости с готовой продукцией. Смесители, краны, насосные станции и трубопроводы обогреваются с помощью ТЭНов. Смеситель, мерник, краны, насосные станции и трубопроводы теплоизолированы.

Установка смонтирована на раме, которая в свою очередь ставится на площадке, выложенной дорожными плитами. Фундаменты для основного и вспомогательного оборудования не требуются.

При необходимости установка легко демонтируется и переносится на новое место.

5.6.3. Зарубежные установки для получения модифицированных битумов

Фирма «Massenza» (Италия) выпускает однопроходные и многопроходные установки для получения ПБВ [92].

Однопроходные установки непрерывного действия пригодны для получения ПБВ только на основе линейного полимера типа СБС. Ус-

18

тановки применяются в основном на АБЗ. Технологическая схема получения ПБВ показана на рис. 5.15.

Рис. 5.15. Технологическая схема получения ПБВ на однопроходной установке

Битум, нагретый до рабочей температуры, и полимер в виде крошки или порошка загружаются в предварительный смеситель. Потоки компонентов ПБВ контролируются точными приборами. На этой стадии происходит набухание и частичное растворение полимера в битуме. После предварительного смешения смесь битума с полимером пропускается через коллоидную мельницу для получения однородного ПБВ. Затем ПБВ направляется в специальные цистерны (снабжённые смесителями для предотвращения разделения фаз), где происходит так называемое созревание ПБВ. Время созревания зависит от типа битума, вида полимера, режима работы коллоидной мельницы и температуры битума.

Однопроходные установки выпускаются в мобильном и стационарном вариантах.

Многопроходная установка состоит из одного или нескольких (обычно двух) смесителей, в которые загружаются в определённых количествах битум и полимеры (рис. 5.16). Затем они подвергаются

19

предварительному смешению и направляются в коллоидную мельницу, через которую проходят требуемое число раз. Нужное количество проходов через мельницу устанавливается на основании лабораторного контроля. Готовое ПБВ поступает в цистерну для хранения.

Цистерна для хранения полимера

Смеситель 1

Цистерна для хранения битума

Цистерна для хранения полимера

Смеситель 2

Цистерна для хранения битума

Рис. 5.16. Технологическая схема получения ПБВ на многопроходной установке

Производительность установки определяется производительностью насосов, мельницы, смесителей, видом полимера, совместимостью полимера с битумом, температурой битума, типом управления установки (автоматическим или ручным). Для повышения производительности между смесителем и мельницей устанавливают насос с переменной скоростью. Это позволяет мельнице постоянно работать с высокой производительностью.

При использовании для получения ПБВ вязких окисленных битумов установку снабжают оборудованием для хранения, дозирования и подачи пластификатора или растворителя. На установке можно получить ПБВ почти со всеми видами полимеров. Многопроходные установки выпускаются в мобильном и стационарном вариантах.

20

Компания VSS (США) выпускает установки, на которых в большинстве случаев за один проход можно получить ПБВ с 15 %-ным содержанием различных полимеров: этилен-винилацетата, СБС, СБР, полиолефинов, резиновой крошки и полимеров из отходов производ-

ства [93] (рис. 5.17).

Смеситель с пропеллерной мешалкой

Коллоидная

мельница

Насос битумный

Емкость

накопительная

Рис. 5.17. Технологическая схема установки компании VSS для получения модифицированных битумов

21

Технология компании VSS позволяет подбирать рецептуры ПБВ с битумами различного качества (рецептура входит в стоимость установки).

Всостав установки входят:

200-литровая ёмкость для предварительного смешения битума с полимером, оборудованная двойной пропеллерной мешалкой;

VSS коллоидная мельница производительностью 8, 20, 40 т/ч;

шнековая система с переменной скоростью подачи полимера;

покрытый кожухом битумный насос с двигателем переменной скорости;

загрузчик коробок с полимерами;

насосы и трубопроводы с теплоизоляцией для битума, масла и добавок;

панель управления.

Оборудование устанавливается на компактную основу типа «полоз» размером 1,91 х 3,81 м, высотой 2,5 м, имеющую ступеньку и платформу для оператора.

Американской компанией Phoenix Industries разработан завод AR 150M (рис. 5.18) для получения резинобитумного вяжущего [94].

Рис. 5.18. Завод AR 150M для получения резинобитумного вяжущего

22

Производительность завода составляет 10 – 15 т/ч резинобитумного вяжущего при минимальном содержании резиновой крошки в количестве 15 % по массе. Завод помещается в 40-футовый (12,2 м) контейнер для оптимальной его транспортировки по морю и по суше к месту эксплуатации.

Компания специализируется на производстве оборудования по утилизации изношенных автотракторных шин и установок по модифицированию битума. Резинобитумное вяжущее используется в типичной технологии дорожных работ. По данным компании на строительство 1 км двухполосного шоссе при толщине слоя асфальтобетона 50 мм используется около 1250 автомобильных покрышек.

Заводы AR 150M работают в Швеции, Греции, Польше.

Вопросы для самоконтроля

1.Каковы особенности технологии получения ПБВ на основе полимера СБС в одну стадию?

2.Каковы особенности технологии получения ПБВ на основе полимера СБС в две стадии?

3.Какова технология получения ПБВ с добавкой АПП?

4.Какова технология получения ПБВ с добавкой «Каудест-Д»?

5.Назовите разновидности технологий получения РБВ.

6.Назовите виды смесительных установок для приготовления битумов, модифицированных полимерными добавками и резиновой крошкой.

7.Укажите особенности технологии приготовления битумов с добавками ПАВ.

8.Какое оборудование используют для приготовления битумов с добавками ПАВ?

23

6. ПОДБОР СОСТАВОВ ПОЛИМЕРНО-БИТУМНЫХ ВЯЖУЩИХ

6.1. Методика подбора состава ПБВ на основе полимеров СБС

Методика подбора состава разработана для ПБВ на основе полимеров типа СБС [2, 10].

Основной принцип подбора состава ПБВ заключается в обеспечении требуемых для данных условий эксплуатации показателей их физико-механических свойств.

Полимерно-битумные вяжущие являются многокомпонентными системами. Основной технологической характеристикой ПБВ, свидетельствующей о требуемой совместимости компонентов ПБВ, является однородность.

Важнейшей технологической характеристикой ПБВ является температура вспышки, которая гарантирует пожарную безопасность при производстве работ и определяет температурные режимы его приготовления.

Основными эксплуатационными показателями свойств ПБВ, нормируемыми ГОСТ Р 52056, являются: температура хрупкости по Фраасу, температура размягчения по методу «Кольцо и шар», эластичность при температурах 25 и 0 °С, изменение температуры размягчения после прогрева, сцепление ПБВ с поверхностью минеральных материалов.

Показатели свойств ПБВ: глубина проникания иглы при 25 и 0 °С, растяжимость при 25 и 0 °С позволяют наиболее полно охарактеризовать его качество.

При подборе состава ПБВ необходимо знать требуемые для заданных условий эксплуатации показатели свойств ПБВ [2, 10].

Подбор состава ПБВ производят в таком порядке:

1. Определяют требуемые для данного района строительства и условий эксплуатации температуры хрупкости и размягчения [10] и показателя эластичности [25].

2. Устанавливают минимально необходимое содержание пластификатора Пmin в вяжущем, исходя из требуемой температуры хрупкости. Экспериментально подбирается такое количество пластификатора, чтобы температура хрупкости была ниже требуемой для ПБВ на 2

– 3 °С. Если температура хрупкости исходного битума соответствует

24

расчетному значению с требуемым запасом, а ПБВ готовится по первому способу, то необходимость применения пластификатора и его содержание определяются минимально необходимой глубиной проникания иглы при 25 °С для ПБВ заданной марки.

3. Определяют минимальное содержание полимера (СБСmin) в вяжущем в зависимости от требуемых температур размягчения и эластичности. Для этого в битум добавляют минимальное количество пластификатора (см. п. 2) и 2 % полимера. Смесь перемешивают до однородного состояния, начиная при температуре 110 – 120 °С и постепенно повышая до 155 – 160 °С. Однородность смеси оценивают по стеклянной палочке, эластичность – экспресс-методом (раздел 6). Если указанные показатели соответствуют требуемым значениям, то готовят ПБВ (около 0,5 кг) для определения всего комплекса показателей свойств по ГОСТ Р 52056 – 2003. Если показатели (температура хрупкости и эластичность) не достигли требуемых значений, то увеличивают содержание полимера в смеси с шагом 0,5 %.

Приготавливают несколько образцов ПБВ при Пmin. При этом содержание полимера СБСmin увеличивают на 0,5 – 3,0 % с шагом 0,5 %.

У приготовленных образцов ПБВ определяют в первую очередь однородность и только после ее достижения – весь комплекс показателей.

Если блоксополимер типа СБС не содержит в своем составе ПАВ, то показатель сцепления ПБВ со щебнем и песком, как правило, не соответствует требованиям ГОСТ Р 52056. В этом случае в ПБВ вводят ПАВ в минимальном количестве, позволяющем обеспечить указанное выше требование.

Анализ полученных данных позволяет определить состав ПБВ с минимально необходимым содержанием пластификатора и полимера, свойства которых удовлетворяют техническим требованиям.

Раствор блоксополимеров типа СБС рекомендуется готовить на отдельных базах при соответствующем технико-экономическом обосновании только такой концентрации, которая устанавливается при подборе состава ПБВ для данной области эксплуатации. В целях облегчения перекачки и транспортировки высококонцентрированных растворов полимера рекомендуется приготавливать БРП.

В производственных условиях необходимо корректировать состав ПБВ, так как промышленные партии битумов различаются не только по конкретным показателям качества, но и по маркам; партии полимера – по качеству. В связи с этим на первых этапах освоения произ-

25