О производственной технологии применения битума на АБЗ

Битум, поступающий на асфальтобетонные заводы, подвер­гается там определенной технологической обработке, которая влияет на его свойства как вяжущего. Они характеризуются на­бором показателей, определяемых стандартными методами. Если дорожная лаборатория оценила, что эти показатели соответствуют требованиям стандарта,то и битум считается качествен­ным вяжущим.
На Международной конференции «Битум в дорожном стро­ительстве», которая проходила в Москве, в МАДИ-ГТУ 21 и 22 апреля 2005 г., некоторые специалисты оспаривали приемле­мость как стандартного набора показателей качества битума (А.В. Руденский, Т.С. Худякова), так и методов их определения (Ю.А. Кутьин). Такие мнения высказывались и раньше (Е.А. Смир­нов и др.). Однако в данной статье эта важная проблема, требу­ющая своего разрешения, обсуждаться не будет. Будем считать пока, что и набор показателей адекватен и исчерпывающ, и методы их определения отражают действительное качество би­тума, как вяжущего.
Как в выступлении на конференции, так и в статье о ней [1], автор утверждал, что содержание многочисленных и весьма инте­ресных докладов более соответствует другому ее названию: «Би­тум для дорожного строительства», поскольку сообщений о том, что происходит с битумом на АБЗ, практически не было. Причина печальна. В настоящее время, да и в предыдущие годы, исследова­ний по производственной технологии битума при его использо­вании на АБЗ не ведется, а практические дорожники не имеют соответствующих рекомендаций науки.
Рассмотрим некоторые проблемы, возникающие в реальной жизни на АБЗ.

Прием битума из железнодорожных цистерн и битумовозов

В большинстве случаев после разогрева цистерны открывает­ся сливной прибор и струя вязкого битума при температуре 60- 70°С стекает по выдвигаемому вручную наклонному металлическо­му лотку с обогреваемым днищем в бетонированную яму хранили­ща. При этом в лоток попадает конденсат, возможные осадки (слив — не кратковременная операция). Поскольку при испарении вода увеличивает свой объем в 1000 раз, то даже незначительное об­воднение, например, на 0,1%, требует перед применением битума удаления этой влаги, иначе в расходной емкости при нагреве до температуры 150-160°С битум вспенится и произойдет его выб­рос из емкости. Операция выпаривания влаги из битума незнако­ма нашим зарубежным коллегам. В процессе выпаривания битум заметно окисляется и стареет. Поэтому эта, наиболее распростра­ненная технология приема битума, негодная.
Когда битум поставляется автовозкой, то обычно он сливается в хранилище по стационарному закрытому лотку (трубе) или в металлический ящик с обогреваемым днищем и оттуда во время всего слива откачивается насосом в предназначенные для приема битумные емкости. Здесь опасность обводнения битума существен­но меньше. Однако автовозка заметно дороже транспортирования битума по железной дороге.
Технология слива битума из железнодорожных цистерн без разрыва струи по специальному шарнирному битумопроводу, один конец которого крепится герметично к сливному прибору цис­терны, а другой подсоединен к специально предназначенной для этого приемной стальной емкости, где битум догревается до темпе­ратуры перекачки стандартным битумным насосом (100-110°С) и направляется далее, не получила’пока распространения. С точки зрения сохранения качества битума эта технология предпочти­тельнее. Несколько организаций и фирм предпринимали попытки создания удобного и надежного шарнирного битумопровода с разным успехом. Однако этот опыт специально не изучался, не анализировался, ошибки повторяются, а рекомендаций по его рас­пространению, а также отработанной документации или постав­щика шарнирных битумопроводов для дорожников нет. Кто зака­жет науке эту работу?

Хранение битума

Многие дорожно-строительные организации и фирмы уже отказались от хранения битума в ямных хранилищах и установили наземные стальные резервуары вместимостью от 500 до 3000 т и иногда по несколько штук с соответствующей системой жидко­стного обогрева. Хранение битума в стальных наземных резерву­арах в твердом виде явно предпочтительнее, чем в ямных хранили­щах [2, 3], однако все же большая часть битума в России до сих пор хранится в ямах, и предварительное выпаривание битума пе­ред подачей в технологические емкости производится практичес­ки повсеместно. То, что это неприемлемо, понимают теперь все, однако строительство хранилищ в виде наземных резервуаров — весьма капиталоемкое мероприятие, и их распространение про­исходит медленно.
Так что же происходит с битумом, с его показателями каче­ства при хранении и выдаче для использования? Выполненное исследование [4] обнаружило весьма неприятное, но важное для производственной практики обстоятельство. Даже при тем­пературе перекачки (всего 110°С !) битум быстро стареет и его нельзя держать нагретым более недели. Отсюда следует, что упо­мянутые резервуары нельзя теплоизолировать. Наложение теп­лоизоляции представляется весьма рациональным мероприя­тием. Резервуар-термос уменьшает потери тепла, позволяет от­качивать из него битум после разогрева непосредственно би­тумными насосами и в необходимом количестве. Однако если нас волнует качество…
На одном из АБЗ в республике Татарстан автор увидел два резервуара по 2000 т, один из которых теплоизолирован и окожушен, а второй — подготовлен к наложению теплоизоляции. Сколь­ко времени после разогрева будет расходоваться битум из такого резервуара? В зависимости от масштабов использования один или два месяца. С учетом результатов нашего исследования [4] уже после двух недель горячий битум непременно постареет. Его нельзя будет использовать для производства смесей. Но будут ли его при­менять? Наивный вопрос!
Таких теплоизолированных резервуаров на АБЗ в России уже несколько десятков. К упомянутым нежелательным последствиям следует добавить немалые затраты. Ведь теплоизоляция и окожушивание практически удваивает стоимость резервуара. Почему так получилось? Потому, что своевременно не были выполнены необ­ходимые исследования в соответствии с технической политикой Росавтодора в отрасли и дорожники не имели рекомендаций на­уки. А в результате не только огромные напрасные затраты, но и потеря качества хранимого вяжущего и неминуемо — смесей и покрытий из них.
Однако необходимо признать, чтобы быть уверенным в общ­ности результатов нашего исследования, нужно было бы оценить старение при температуре перекачки битумов разных НПЗ, раз­ных марок и из разных нефтей.

Тепловая обработка битума в подготовительных и расходных емкостях

В подготовительных емкостях битум находится один-два дня, редко дольше, а в расходной — и того меньше. Однако здесь битум находится при более высокой, рабочей температуре — 150-160°С, и процессы старения более интенсивны. К тому же в циркуляци­онном контуре подачи в смеситель обратный битум от дозатора асфальтосмесительной установки возвращается в емкость, в ре­зультате чего там битум находится в постоянном движении, повер­хность контакта с воздухом непрерывно обновляется и активизи­руются процессы окисления. На зарубежных установках совре­менного технического уровня возврат битума от дозатора направ­лен к битумному насосу, а в расходной емкости битум неподви­жен, что сокращает окисление в десятки раз.
Почему практически на всех наших АБЗ циркуляция битума производится через емкость? Потому что не были произведены соответствующие исследования, дорожники и изготовители обо­рудования не получили необходимых рекомендаций науки.

Технология улучшения битума добавками

Масштабы улучшения качества вяжущего путем объединения битума с добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ) рас­тут. И это радует. Но и здесь дорожники обделены рекомендаци­ями науки. Да и разработчики, а также поставщики добавок не озабочены разработкой технологических рекомендаций. Многие специалисты уверены, что вполне достаточно результатов лабора­торных исследований. Но лабораторные образцы были хорошо перемешаны, а в производстве этого чаще всего не получается.[5]. И тогда эффективные материалы не дают положительного резуль­тата на дороге, а значительные средства оказываются фактически выброшенными. В масштабах страны это огромные совокупные потери.
Важность исследований по технологии производственного масштаба можно проиллюстрировать несколькими примерами. Вспомним нефтеполимерную смолу. Ее применение, как модифи­катора битума было рекомендовано Приказом ФДД №9 от 30 января 1995 года, который памятен дорожникам. Однако поло­жительные результаты, полученные в лабораторных исследова­ниях, не были достигнуты на практике, и позднее специальным распоряжением ФДС №23 от 03.04.1997 г. ее отменили. Почему разработчики модификатора не предложили производственной технологии. Нефтеполимерная смола существенно тяжелее битума. При загрузке в битумную емкость отмерянная порция смолы сразу опускалась на дно. Поскольку смешение произво­дилось, как правило, просто циркуляцией битумным насосом при практически нулевых скоростях перемещения битума в емкости (средняя скорость всего около 1,5 мм в секунду!), а в емкости к тому же образуются значительные застойные зоны, откуда битум в операционное время ни разу не попадет в насос, то результат очевиден.
Однако большинство добавок легче битума. При загрузке в емкость они плавают на поверхности. Как их заставить опуститься в битум? Нельзя сказать, что поставщики добавок совсем не оза­бочены этим. Но какие рекомендации они дают дорожникам? Вот пример с добавкой БП-КСП. В ТУ про добавку написано, что ее нужно вводить в битум через заглубленную трубку. А пробовал ли «рекомендатель» это делать? Вряд ли. Потому что он увидел бы, что добавляемая в битум через заглубленную трубку жидкость сра­зу всплывает и растекается по поверхности.
Давно пора уже посмотреть правде в глаза. На большинстве наших АБЗ (исключений — единицы) нет оборудования для объе­динения битума с добавками и нет конкретных технологических рекомендаций науки. Отрасль как не была готова к применению этой технологии, так не готова и сейчас. Как раз поэтому не полу­чены масштабные положительные результаты на дорогах от при­менения модифицированного битума. Поэтому и адгезионные добавки далеко не везде дают существенный эффект, а значитель­ные затраты — адекватной отдачи.
Необходимо сделать дополнение по поводу эффективности адгезионных добавок. Их положительные качества обычно ис­следуются в лаборатории. Пленка битума действительно прилип­ла к поверхности щебенки и при кипячении она не отслоилась. Прекрасно! Однако, насколько стабилен этот материал в дороге? Там иные внешние воздействия. Что будет с этой пленкой через год-два? А ведь именно это нас и должно интересовать! И может оказаться, что добавка, которую мы отвергли при подборе, на самом деле эффективнее. Что-то в публикациях последних лет не замечена информация по этому вопросу. Вероятнее всего Росавтодор не озабочен отдаленными последствиями применения ад­гезионных добавок и не заказывает дорожной науке соответ­ствующих исследований и разработку необходимых дорожникам рекомендаций.
Однако дорожникам крайне нужны технические и технологи­ческие рекомендации практического характера. А вот какие — не нужны, можно проиллюстрировать цитатой из [6]: «Емкости и кот­лы для приготовления раствора ДСТ и ПБВ должны быть снабжены мешалками пропеллерного или лопастного типа». По-видимому, разработчики этой рекомендации сочли ее исчерпывающей, а свою миссию выполненной.
По убеждению автора статьи, в нашей отрасли сложилась неприемлемая ситуация. Практическим дорожникам крайне нуж­ны рекомендации науки и проверенные технические решения по производственной технологии, но они их не имеют. Поче­му? Вроде бы сохранились и НИИ, и кафедры вузов соответ­ствующей направленности, да и энтузиасты-специалисты еще есть. Но актуальные разработки по производственной техно­логии практически не ведутся. Просматривая иногда планы НИР, поражаюсь заведомой бесперспективностью многих тем, сфор­мулированных претендентами на финансирование. Проводит­ся ли их рецензирование практическими дорожниками? Но если проводится перекрестное рецензирование, когда на темы, на­пример, РосдорНИИ пишут рецензии специалисты из СоюздорНИИ или МАДИ-ГТУ и наоборот, то это бессмысленно. Рецензи­ровать темы из проекта Плана НИР должны главные инженеры и ведущие специалисты подрядных организаций. Их же неплохо регулярно опрашивать о проблемах производственной техно­логии. Конечно, это не панацея, но все же может повысить действенность дорожной науки и соответствующий КПД затрат на нее.

Литература

1. Порадек С.В. Битум нашей надежды // Автомобильные доро­ги, № б, 2005, с. 32-33.
2. Порадек С. В. Каким быть хранилищу битума //Автомобиль­ные дороги, № 2, 1999, с. 6-7.
3. Васьковский В.В., Порадек С.В. Можно ли хранить битум?// Наука и техника в дорожной отрасли, № 2, 2005, с. 18.
4. Васьковский В.В., Порадек С.В. О деградации битума при на­греве // Наука и техника в дорожной отрасли, № 4, 2004, с. 16-18.
5. Порадек С.В. Технологические проблемы улучшения битума до­бавками// Наука и техника в дорожной отрасли, 1999, № 3, с. 30-32.
6. Методические рекомендации по применению полимерно-би­тумного вяжущего (на основе ДСТ) при строительстве дорожных, мостовых и аэродромных асфальтобетонных покрытий // Союздор- НИИ. М„ 1988. 39 с.

Порадек С.В.

Источник: ж. Наука и техника в дорожной отрасли № 2 2006