Поступающий на асфальтобетонные заводы (АБЗ) битум подвергается там определенной технологической обработке. Прием, перекач­ка в хранилище, нагрев при заборе из хранилища, перекачка в технологические емкости, догрев и перекачка в расходную емкость асфальтосмесительной установки, догрев до рабочей температуры, циркуляция по конту­ру подачи в дозатор. Все перечисленное оказывает влияние на качество битума и на его стандартизированные показатели. Известно, что окисленный битум, особенно получен­ный окислением нефтяного сырья при тем­пературе 240 — 250, а нередко до 270 °С — весьма нестабилен и склонен к старению. Основные факторы, вызывающие дегра­дацию — повышенная температура на по­верхностях нагрева, окисление горячего би­тума кислородом воздуха и время нахожде­ния при повышенной температурe. На АБЗ России и Украины для подогрева битума применяются электронагревательные эле­менты с открытой спиралью, а также, элек­тронагреватели, размещенные в закрытых трубах, змеевики с горячим теплоносителем (термальным маслом), жаровые трубы и те­перь реже — паровые регистры. При любом нагреве важно, чтобы температура греющей поверхности и, соответственно прилегающе­го слоя битума, не превышала уровня его температурной стойкости. Эта температура определяется условиями теплоотдачи от греющей поверхности к битуму и удельной тепловой мощностью, выделяемой на грею­щей поверхности.

Повышение технологической переработки битумов

Для емкостных систем, когда скорости дви­жения прилегающего слоя битума невелики, критической удельной поверхностной мощ­ностью следует считать 2 Вт/кв см, когда пе­регрев прилегающего слоя составляет 40 — 50 °С. При больших величинах удельной поверхностной мощности перегрев может достигать 100 °С и даже более, что приводит к ускоренному старению и даже коксованию битума на греющей поверхности.
На наших АБЗ нагревательные элементы с открытой спиралью имеют в большинстве случаев неприемлемо высокую удельную поверхностную мощность — 3 — 5 Вт/кв см. Встречались величины 6 и даже 7 Вт/кв см От такого способа нагрева битума следует незамедлительно отказываться. При разме­щении электронагревательных элементов в заглушённых с торцов трубах удельная по­верхностная мощность, как правило, редко превышает 2 Вт/кв см, что более приемлемо. Здесь остаются только экономические огра­ничения. Лучшие способы, с точки зрения сохранения качества битума, — жидкостный обогрев, наиболее распространенный в зару­бежной практике и, при определенных усло­виях — жаротрубный. Эти условия — диаметр жаровой трубы (он должен быть не менее 400 мм) и специальные вставки для исклю­чения перегрева в зоне горения или в месте входа горячих продуктов сгорания в жаро­вую трубу. Как показывает многолетняя практика, в штатных расходных емкостях асфальтосмесительных установок Кремен­чугского завода дорожных машин жаротрубная система не вызывает существенного пе­регрева поверхностного слоя битума.
Битумные емкости на наших АБЗ негерме­тичны, люки-лазы не уплотнены, практики создания инертной газовой среды над горя­чим битумом нет. В неподвижном состоянии окислению подвержен только тонкий по­верхностный слой битума. Скорости диффузии кислорода в битуме невелики, поэтому заметной деградации битума в подготови­тельных емкостях не обнаружено. Другое дело — расходная емкость. По существующей схеме для наиболее распространенной на наших АБЗ установки ДС-158 в смеситель отбирается примерно 10 % подаваемого на­сосом битума, а 90 % — возвращается в рас­ходную емкость. При этом битум в расход­ной емкости находится в постоянном движении, поверхность контакта с воздухом обновляется и окисление уже за рабочую, смену вызывает заметное (по изменению по­казателей ) старение вяжущего.
На установках ведущих зарубежных фирм в контуре «расходная емкость — дозатор» би­тум циркулирует с возвратом на битумный насос, а не в емкость, что предпочтительнее. Эту схему целесообразно принять и на на­ших АБЗ, для чего рекомендуется сделать соответствующее несложное переоборудова­ние Длительное хранение битума на АБЗ незнакомо нашим зарубежным коллегам. Однако в обозримом будущем нам вряд ли от этой практики удастся полностью отказаться. И все же от хранения битума в ямах с боль­шой удельной поверхностью, когда битум обводняется открытой влагой, а также сорб­цией паров воды из воздуха, следует уйти уже в ближайшие годы. При обезвоживании путем нагрева битума в течение 10 -12 и даже более часов в емкостях с открытым зер­калом испарения, а значит, и контакта с воз­духом, битум существенно стареет. Это недопустимая технология. Если же битум все же приходится хранить, то это следует де­лать только в стальных наземных резер­вуарах.
Исследования показали, что в твердом виде битум сохраняет свои свойства с незначи­тельными изменениями показателей не­сколько месяцев [1]. Но в нагретом виде, да­же при температуре перекачки (100 -110 °С), за незначительное с точки зрения производ­ственной практики время (четыре-пять су­ток). происходит заметное старение и изме­нение стандартных показателей битума. При рабочей температуре эти изменения происходят еще быстрее [3]. Поэтому при хранении битума в наземных стальных ре­зервуарах особенно большой вместимости, их не следует теплоизолировать. В против­ном случае весь битум в таком хранилище- термосе неминуемо будет находится при по­вышенной температуре длительное время и произойдут неприемлемые изменения его показателей. Поэтому резервуары следует оснащать локальными блоками нагрева, при­чем такой конструкции, чтобы минимальное количество тепла рассеивалось в объеме ре­зервуара, а нагревалась только отбираемая часть битума. После прогревa битума при за­боре из хранилища или при приеме партии горячего битума, доставляемого на АБЗ автовозкой, его необходимо израсходовать в те­чение трех-четырех суток, в противном случае может изменится даже марка битума.
К сожалению, производственная технология применения битума на наших АБЗ в подав­ляющем большинстве случаев не имеет не­обходимого лабораторного обеспечения по причине малочисленности дорожных лабора­торий, их недостаточного аппаратурного и методического обеспечения [4,5]. А, кроме того, имеет место и недостаточное научное обеспечение. То, что происходит с битумом в реальных условиях на АБЗ, к сожалению, не увлекает ученых-исследователей и возмож­ных государственных заказчиков научных разработок, ответственных за технический прогресс в дорожной отрасли. Проведенное нами изучение деградации горячего битума, выводы из результатов которых здесь час­тично приведены, очевидно недостаточны. Например, не изучался вопрос об изменениях всего комплекса стандартных показателей, характеризующих качество вяжущего. Не изучались в этих условиях битумы других производителей и из других нефтей, не оце­нена общность результатов и выводов.
Крайне нужны конкретные рекомендации по технологическому циклу применения битума на АБЗ от приема до производства смесей. Например, многие предприятия работают в основном «с колес», но при перебоях в снаб­жении используют битум из своего хранилища. Этот битум, естественно, отличается по показателям от свежего и нередко значи­тельно. Что можно предпринять? Как можно откорректировать его свойства, какими до­бавками? В каких границах изменений? С применением какого оборудования? Это серьезная проблема, потому, что часто биту­ма в хранилище не одна тысяча тонн и про­сто бросить его — огромные финансовые по­тери, мало кто на это решается. Но без кор­ректировки состава и свойств битума из хранилища будут потери в качестве смесей и покрытий из них. А разработка каких-то кон­кретных рекомендаций возможна только по результатам специальных исследований.
Недостаточность лабораторного и научного обеспечения характерны также для техноло­гии улучшения битума адгезионными добав­ками. Это относится и к методикам опреде­ления оптимального содержания добавки, и к оценке однородности полученных смесей, и к определению необходимого времени пере­мешивания при имеющемся смесительном оборудовании. Дорожники не имеют реко­мендаций по методике выбора из имеющихся на рынке добавок для данных условий ее применения. К сожалению, нет данных по пролонгированному эффекту, то есть сохра­нению действия различных добавок дли­тельный период под воздействием на покрытие внешних факторов. У разных добавок время сохранения полезных свойств может отличатся. А это время должно стать одним из основных критериев выбора альтернатив. Более того, если будет выявлена существен­ная разница в устойчивости различных адге­зионных добавок в реальных условиях рабо­ты покрытия, то это может привести к отсеву менее приемлемых альтернатив соответст­вующими решениями компетентных контро­лирующих и регулирующих органов. Оценка показателей качества битума предусматрива­ет весьма трудоемкие тесты, требует много времени. Например, результаты приемочного контроля качества поступающего на АБЗ би­тума, битума, взятого из расходной емкости асфальтосмесительной установки, а также качества партии битума, улучшенного до­бавками, всегда запаздывают. Убеждение практических дорожников в том, что приме­няемый для приготовления смесей битум, тот же самый, что и в свое время принятый, ошибочно Особенно это заметно при его длительном хранении. Учитывая изложен­ное, необходимо непрерывно, по крайней мере, каждую смену, контролировать каче­ство битума в расходной емкости С учетом слабости дорожных лабораторий большинст­ва предприятий и трудоемкости тестов, при­ходится признать, что мы не в состоянии гарантировать необходимое качество вяжу­щего, поступающего в смеситель. Нужен по­иск признаков соответствия качества вяжу­щего требуемому, методов их экспресс оценки и приборов для оперативного сопро­вождения дорожными лабораториями техно­логии приготовления смесей.

Заключение

Научные исследования по производственной технологии битума на АБЗ должны иметь своей целью как разработку обоснованных рекомендаций по приемлемым способам и технологическим режимам, например, тепло­вой обработки битума или по смешению би­тума с добавками, так и по применяемому оборудованию. Но главное — необходимы нормативные документы, обязывающие про­изводственников осуществлять технологиче­скую обработку битума в соответствии с этими рекомендациями, чтобы ущерб его ка­честву был минимальным.

Литература

1. Васьковский В.В . Порадек С.В. Можно ли хранить битум // Наука и техника в до­рожной отрасли. — 2005. — №1. — С. 18.

1. Васьковский В В , Порадек С В. О деграда­ции битума при нагреве // Наука и тех­ника в дорожной отрасли. — 2004. — №4 -С. 16- 18.

1. Порадек С.В Еще раз о деградации битумапри нагреве // Наука и техника в дорож­ной отрасли 2007. — №1. — С. 27.

1. Васьковский В.В., Порадек С.В. Дорожная лаборатория. Из прошлого в будущее // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2005.-№2.-С. 17-18.

1. Порадек С.В Проблемы лабораторного обеспечения технологии улучшения би­тума добавками // Наука и техника в до­рожной отрасли — 2007 — №3

Источник: Порадек С.В.