.jpg)
Мы получили заявку и перезвоним вам в бижайщее время
Некоторые показатели качества битума, используемого в дорожной отрасли как вяжущее при производстве асфальтобетонных смесей или для приготовления битумных эмульсий, а также для устройства поверхностной обработки, даже в случае его соответствия требованиям стандарта, по ряду причин требуют улучшения. Битум, полученный окислением сырья при температуре 230-240°С (а иногда и более), склонен к старению, быстро теряет пластичность при понижении температуры и обладает недостаточной адгезией к каменным материалам кислых пород, которые как раз наиболее приемлемы по причине их прочности.
В то же время быстро нарастают осевые и динамические нагрузки, а отсюда и требования к несущей способности дорог и, соответственно, к качеству асфальтобетонных смесей, которое в значительной степени зависит от качества вяжущего. По этой причине дорожникам на своих базах приходится улучшать качество битума добавками поверхностно-активных веществ и полимерных материалов.
Технология улучшения битума добавками давно и широко используется в зарубежной практике, несмотря на то, что там применяют значительно более качественные битумы, а уж тем более эта технология показана для нас и не только по причине недостаточного качества исходного битума. К сожалению, в России все еще сохраняется практика длительного хранения битума и делается это не лучшим образом, преимущественно в хранилищах ямного типа, где он окисляется при длительном контакте с воздухом и обводняется, причем не только просачивающимися грунтовыми водами, протечками осадков через неплотности укрытия, но также сорбцией влаги из воздуха.
Представляется, что битум вообще нельзя хранить. Во всяком случае, таким образом, когда прежде, чем подать битум из хранилища в расходную емкость асфальтосмесительной установки, его приходится выпаривать. При
длительном нагреве в котлах с открытой крышкой люка-лаза (а как иначе наблюдать за процессом выпаривания и не допустить вскипания и выброса пены?) битум в значительной степени теряет полезные свойства вяжущего.
Однако широкое использование технологии улучшения битума или приготовления эмульсий на асфальтобетонных заводах затрудняют некоторые проблемы, которые необходимо решить, а в противном случае качество улучшенного битума может оказаться хуже исходного. Такие случаи нередки.
Одна из проблем — нестабильность состава и свойств битума, поступающего на обработку. Ошибка считать, что для любого битума применим один и тот же рецепт композиции, например, когда приготавливается полимерно-битумное вяжущее или битумная эмульсия. Некоторые скажут, что это очевидно. А между тем до последнего времени действует распоряжение руководства дорожной отрасли, по которому подрядные организации обязаны до начала строительного сезона согласовывать рецепт ПБВ с ФГУ «Росдорконтроль». Это, конечно, недоразумение, на которое уже давно обращают внимание специалисты, но которое все еще действует. Например, в весьма содержательной статье [3] все же содержится вывод (пункт 1, с. 50) о необходимости «запретить» (!) применение ПБВ без предварительного согласования их составов с ФГУ «Росдорконтроль». Мало того, что по арбитражной пробе ПБВ, поступившей на контроль, определить соответствие реализованного рецепта утвержденному невозможно, что делает согласование состава бессмысленным, состав ПБВ к тому же может быть техническим секретом фирмы-производителя. Дело упомянутого Управления — проконтролировать качество продукта, и, если оно соответствует требованиям, удостоверить это.
Однако разработка рационального рецепта композиции в дорожной лаборатории в лучшем случае занимает полную рабочую смену, а иногда и не одну. Если мы забираем битум из приямка битумного хранилища, куда он подтекает из ямы, где накапливался в зимнее время поставками с разных НПЗ слоями, иногда из разных нефтей и разной предыстории, в случайном соотношении, то каждая заполненная емкость или битумовоз, по существу, является партией, для которой нужно разрабатывать рецепт, что вряд ли выполнимо.
Для решения этой проблемы на АБЗ необходимо иметь накопительную емкость, теплоизолированную и с элементами нагрева, достаточными, чтобы нагреть всю накопленную порцию до температуры 110-120°С и, например, барботажем воздуха от компрессора перемешивать c целью усреднения. Тогда партией можно будет считать весь битум в этой накопительной емкости, а ее вместимость должна определяться программой производства модифицированного битума или битумной эмульсии.
В этом случае разработка рецепта будет регулярной операцией, например, раз в две или три недели, что приемлемо. Очевидно, что во время заполнения такой накопительной емкости и перемешивания, а также подбора рецепта композиции модифицированный битум или битумная эмульсия не производятся.
Если проблема нестабильных свойств битума, поступающего на технологическую переработку из своего хранилища дорожники могут как-то решить, то другая проблема пока не находит решения. Дорожникам нужны разные битумы. Для производства горячих асфальтобетонных смесей нужен битум БНД (а лучше БДУ) в основном марки 60-90 и иногда 90-130. Для устройства поверхностной обработки применяют битум с глубиной проникания иглы при 25°С порядка 110-140×0,1 мм. Иногда битум марки 90-130 подходит, но нередко битум приходится разбавлять гудроном. И при этом качество вяжущего ухудшается. Ведь гудрон — не битум.
То же самое происходит при модифицировании битума полимерами, которые заметно повышают вязкость композиции и часто приходится применять пластификаторы, например, тот же гудрон или индустриальное масло. Ранее дорожники не понимали, что использование пластификаторов затрудняет получение ПБВ высокого качества, а, соответственно, и смеси с их применением. В зарубежной практике пластификаторы при производстве ПБВ не применяют. Приготовляя, например, ПБВ для устройства поверхностной обработки, используют битум марки 140-160, а приготовляя ПБВ для горячих смесей — марки 100-120. Тогда, растворив в битуме полимер, получают ПБВ соответственно марок 100-120 и 60-80, что и требуется. Но это все же битумы упомянутых марок: 140-160 и 100-120, а не смеси битума и гудрона, которые нам предлагают НПЗ, применяющие технологию компаундирования.
Здесь можно предложить аналогию с производством сталей. Есть конструкционные стали, которые принимаются по показателям механических свойств. И есть качественные стали, которые принимаются по химическому составу. Когда определяют прочность балок или остойчивость ферм, то показатели прочности достаточны. Но если нас интересует не статическая, а ударная прочность, коррозионная или температурная стойкость, специфика взаимодействия стали с легирующими компонентами или режимы термической обработки, то показатели прочности мало что определяют.
Количественные показатели битума, регламентированные стандартом, не вполне характеризуют его свойства как вяжущего. На это многократно указывали ведущие российские специалисты, например в [4], Г.Н. Кирюхин (СоюздорНИИ), Ю.Е. Никольский («Дорстройпроект», Санкт-Петербург) и Т.С. Худякова (ГП «Дорожный учебно-инженерный центр», г. Павловск Ленинградской обл.). А тем более при использовании технологии модифицирования битума или приготовления битумных эмульсий.
Формально компаундированный битум может соответствовать требованиям стандарта по своим показателям. Однако две партии битума с идентичными показателями, но полученные непосредственно с окислительной установки или компаундированием базовой марки, требуют разных рецептов композиций. Это серьёзно затрудняет работу дорожных лабораторий в решении задач обеспечения качества вяжущих. К сожалению, эти задачи в практической работе пока не находят решения без заинтересованного участия производителей битума, на что совершенно верно указывал в [4] Е.А. Смирнов («ПТФ «РАСТОМ», г. Москва).
И все же, несмотря на нерешенность этой проблемы, дорожникам приходится модифицировать получаемый с НПЗ битум добавками полимерных материалов и ПАВ, приготавливать битумные эмульсии.
Улучшать битум добавками ПАВ технически достаточно просто. Интенсивность перемешивания, точность определения рецепта и его соблюдения не стоит так остро, как при производстве ПБВ. Фирмы-поставщики ПАВ рекомендуют высокие концентрации их добавок. Например, фирма АМДОР предлагает вводить в битум Амдор-9 в концентрации 0,8-1%. Наша практика показывает, что при хорошем перемешивании композиции в большинстве случаев для радикального улучшения адгезии рациональная концентрация лежит в пределах 0,4-0,6%. Дальнейшее увеличение содержания добавки не дает дополнительного эффекта. Это же относится и к БП-КСП, а также Peaгенту Азол 1001. Дорос-АП следует добавлять в количестве 0,6-0,8%, а иногда и 1%. А добавку КАП фирмы «Грик» приходится добавлять даже 1,5%. И все же радикального эффекта не достигается. А при меньших концентрациях эффект не заметен.
Здесь необходимо повторить, что для получения положительного результата необходимо хорошее перемешивание с применением эффективного смесительного оборудования, например [1], а так называемое циркуляционное перемешивание, которое рекомендуется в нормативных документах дорожной отрасли, совершенно не приемлемо по причине образования застойных зон в битумных емкостях, откуда битум не попадает в насос операционное время [2]. К тому же тихоходный битумный насос не является эффективным перемешивающим устройством.
Модифицирование битума полимерами и приготовление ПБВ требует более интенсивного смесеобразования. Получение однородной смеси, когда крупинки полимера полностью растворились, занимает больше времени.
Применение коллоидных мельниц наиболее предпочтительно. Оборудование с использованием кавитационного эффекта [5] также позволяет растворить термоэластопласты в битуме, но только при условии правильной организации циркуляции композиции через рабочий участок. Если не обеспечено вовлечение всего битума в циркуляцию, то однородной смеси не получается. Струйные смесительные устройства [1] чувствительны к свойства полимера. Но при линейной структуре молекул, например для Кратона D1101 или ДСТ 30-01, время растворения при температуре битума 160-170°С составляет 1-1,5 часа, что вполне приемлемо.
Для этой технологии, а также для приготовления битумных эмульсий необходим индивидуальный рецепт композиции применительно к данной партии битума и высокие требования к точности соблюдения рецепта и температурных режимов, а также к контролю качества готовы продуктов при производстве работ [6].
Литература
Порадек С.В.
Источник: ж. Наука и техника в дорожной отрасли № 3 2004