|
GlobeCore® международная торговая марка ООО "Завод УКРБУДМАШ"
Skype:
|
||||||||||||||||
36034, Украина, г. Полтава, ул. Садовского 8 тел./факс +38-0532-668645; моб.+38-067-1663333
|
||||||||||||||||
Модифицированные полимерно-битумные вяжущие: новый виток в Эволюции дорожного полотна.
Ответьте мне пожалуйста на один вопрос. Как часто Вас посещала ностальгия о наших дорогах, во время поездок по странам Евросоюза? Стоило хотя бы на недельку вырваться в цивилизованный мир, и Вы с ужасом замечали как не хватает дорогих для сердца колдобин и ям, трещин и канавок? Скорее всего – не часто, а точнее – никогда! Вы, наоборот с удовольствием колесили по этим эталонам дорожного строительства, лишь изредка ловя себя на мысли, что скоро придется возвращаться в “родные котлованы”. Но любоваться и завидовать все умеют. Загвоздка в другом. Главное понять, что позволяет европейцам делать такие совершенные дорожные полотна, и попытаться перенести кусочек “идиллии” в родные “городские джунгли”. Любой технически грамотный человек, наверняка сразу догадается, что особых секретов здесь нет. Все дело в материалах и технологиях их получение. И это правильно. Европейцы давно уже перешли от использования горячего асфальта к технологии битумных эмульсий и модифицированных битумов, которые позволяют с точностью, достойной ювелира, создавать узоры дорожных направлений и мастерством, равным лучшему из пластических хирургов, устранять все структурные деформации. Кроме того и срок пригодности таких дорожных покрытий также значительно выше из-за несравнимо более качественных эксплуатационных свойств. Но не стоит думать, что совершенство далеко, скрываясь за границами Италии, Швеции или Дании, которые являются признанными лидерами в этом направлении. Нет. Такие технологии также подвластны и нам, находясь совсем рядом, и давно уже разрабатываясь в стенах УКРБУДМАШ. Но не только удобство расположения, а и ценовая политика, несравненно более гибкая и приемлемая, нежели у западных аналогов, делает эту фирму наиболее подходящей для решения вопросов модернизации дорожного полотна. Так что с выбором определиться не сложно, важно также понять, что нужно выбирать. Предлагаю ознакомиться с прогрессивными технологиями, позволившими европейцам с легкостью и комфортом передвигаться, как в той задаче: “из пункта А в пункт Б”, не тратя время на пункты “В” – ремонт машины, и “Г” – медицинский ремонт “себя любимого”. Битумные эмульсии Этот материал используется в укреплении оснований, в ремонте дорожных покрытий и в связывании грунта, в строительстве дорог и скоростных магистралей. Эмульсия представляет собой смесь, содержащую 50 – 70% битума и 30 – 50% воды. Чтобы эти компоненты оставались в смешанном состоянии, добавляют эмульгатор (соединение с характерными свойствами для поверхностно активных веществ, например: сульфатное мыло, асидол мылонафт, катапин А, кубовые остатки СЖК, железные соли высших карбоновых кислот), который хотя и гораздо дороже, чем битум, но расходуется значительно меньше (0,6 – 1,6 %). Битум, взвешенный в виде капелек, является дисперсной фазой, а вода, в которой распределён битум, называется дисперсионной средой [Гельфман М.И., 2005]. Дорожные битумные эмульсии появились в 20-х годах прошлого века [Будник В.А., 2006]. Их разработчиками стали французские исследователи. Использование битумных эмульсий позволило избежать некоторых сложностей, с которыми люди сталкивались при использовании разогретого битума (повышенная вязкость и, следовательно, повышенный расход битума, загрязнение атмосферы и расход энергии на разогрев битума). Для эмульгирования битума широко применяются следующие способы: 1) Общепринятым методом является технология эмульгирование при помощи коллоидной мельницы (дезинтегратора), разрабатываемая многими фирмами, в частности Дании и Италии. Но, этот процесс помимо широкого распространения обладает и колоссальным недостатком: акцент на коллоидную мельницу значительно повышает износ механизма, замена которого обойдется в треть стоимости установки. 2) Очевидные проблемы предыдущего метода способствовали появлению более прогрессивной технологии, а именно ультразвуковой гидродинамической кавитации, которая является одним из наиболее прогрессивных видов получения битумных эмульсий и прочих необходимых смесей. Данная технология с успехом внедряется в оборудование, производимое в УКРБУДМАШ. Особенностью предлагаемого направления является применение эжекционного метода и ультразвуковой системы смешивания, что дает возможность полноценной гомогенизации раствора при высоких скоростях, за счет перепада давления и разрыва частиц битума. В гидродинамическом смесителе используется процесс смешения, позволяющий одновременно подавать все компоненты в заданном рецептурном соотношении в общий смесительный коллектор, по которому готовый продукт подается в хранилищный резервуар. Преимуществами такой технологии являются точный контроль дозирования каждого компонента, значительное сокращение продолжительности смесительного цикла и отказ от использования смесительных емкостей для обеспечения гомогенизации готового продукта. В ходе процесса смешения в поточном смесителе расход каждого компонента постоянно регулируется с целью обеспечения на выходе из смесительного коллектора готового продукта со стабильными качественными показателями согласно заданной рецептуре. [Рубан А.]. Также в этой технологии остался принцип коллоидной мельницы, но нагрузка на нее сведена к минимуму. Кроме того, существовала и менее прогрессивная методика: эмульгирование при помощи пропеллерной мешалки, которая уже морально и технологически устарела. [Будник В.А., 2008.] Поверхностную обработку с использованием битумных эмульсий необходимо проводить в следующем порядке:
Температура и концентрация эмульсии устанавливается с учетом погодных условий [Рвачева Э.М., 2004.]. При температуре воздуха ниже 20 °C следует применять эмульсию с температурой 40 – 50 °C и концентрацией битума 55 – 60%. А, при температуре воздуха выше 20 °C эмульсию применяют в холодном состоянии, а концентрацию битума можно снизить до 50%. Уход за поверхностной обработкой с применением битумных эмульсий выполняется так же, как и при использовании обычного битума. При использовании анионных эмульсий движение автомобилей открывается не ранее чем через 1 сутки после окончания работ. Битумные эмульсии обладают целым рядом преимуществ по сравнению с горячим битумом при использовании в дорожном строительстве. К числу их неоспоримых достоинств относятся:
Важно знать, что частицы битума в эмульсиях могут иметь различный заряд [Леффлер У.Л., 2004]. Так, отрицательно заряженные эмульсии называются анионными. Их использование связано с определенными трудностями, поскольку часть наполнителей, которые используют в смесях с битумом, также отрицательно заряжена. В связи с этим, иногда оказывается проблематично качественно гомогенизировать наполнитель с битумной эмульсией. Эта деятельность превращается в настоящий “сизифов труд”, если попытаться проделать такое в сырую погоду, когда возможны электрические токи. Для борьбы с подобным явлением придумали специальные эмульсии, в которых частицы битума заряжены положительно. Такие эмульсии, которые называют катионными, охотно совмещаются с наполнителем. Для дорожных работ в основном применяют катионные эмульсии. При приготовлении анионных эмульсий также добавляется щелочь, а в катионных – кислота в составе 0,04 – 0,25 % (в зависимости от состава эмульгатора и рН воды). Кроме того, могут использоваться битумные пасты и мастики [Ещенко А.И., 2005]. Битумные пасты отличаются от битумных эмульсий другими пропорциями компонентов (битум – 40 – 55%, эмульгатор – 8 – 15 % и вода – 30 – 50 %), и иными эмульгаторами (мелкодисперсные материалы: высокопластичные и пластичные глины, тяжелые суглинки, известь I и II сорта, трепел, лесс, диатомит, сиштоф и др.). Битумные мастики – это смесь битумной пасты с минеральным заполнителем, как правило мелкодисперсным, с максимальным размером зерен не более 1,25 мм. И если, битумные эмульсии бывают холодными, то есть использоваться с температурой, соответствующей температуре окружающего воздуха (до 5 оС), то пасты и мастики могут быть как холодными, так и горячими с температурой от 80 до 200 оС.
Общий вид установки для приготовления битумных эмульсий УВБ-14 (По материалам: www.ukrbudmash.com.ua )
Несомненным лидером в сфере битумных технологий на территории постсоветского пространства является фирма Укрстроймаш, которая давно уже специализируется на выпуске данной жизненно необходимой для всего дорожно-транспортного комплекса продукции. Она выпускает оборудование и по производству водно-битумных эмульсий: УВБ-1, УВБ-К и УВБ(Л), которые позволяют получать катионные и анионные эмульсии, используемые для прогрунтовки основания старого дорожного покрытия перед нанесением на них асфальтобетона; приготовления холодных асфальтобетонных смесей; поверхностной обработки дорожных покрытий; устройства тонких защитных слоев покрытий; ямочного ремонта дорог; гидроизоляции зданий и сооружений; устройства и ремонта мягких кровель.
Общий вид битумной установки УВБ-К. (По материалам: www.ukrbudmash.com.ua ) 1 – блок приготовления эмульсии, 2 – блок водной фазы; 3 – блок ввода полимера; 4 – емкость с кислотой; 5 – емкость с разжижителем; 6 – подогреватель; 7 – рама; 8 – вентилятор; 9 – контейнер; 10 – кронштейн; 11 – карниз двери; 12 – емкость с полимером; 13 – емкость с добавками; 14 – емкость с эмульгатором.
Модифицированные битумы Для улучшения физико-химических эксплуатационных свойств также активно используют различные полимерные модификаторы. Использование модифицированных битумов вместо классических аналогов в асфальтобетонных смесях позволяет расширить температурный интервал работоспособности асфальтобетонного покрытия при сезонных перепадах температуры, обеспечить противодействие деформациям, возникающим под действием транспортных нагрузок (колее- и трещинообразование), значительно увеличить общий срок эксплуатации автомобильной дороги. Это, прежде всего вызвано тем, что чистый битум не всегда соответствует высоким эксплуатационным запросам современности, особенно когда речь идет об экологической безопасности, охране труда, сопротивления износу и повышенным температурам. По определению, данному в работе [Афиногенов О.П., 2000.]: Модифицированный битум – вяжущее, изготовленное на основе вязкого дорожного битума путем введения полимеров и, при необходимости, пластификаторов, либо другим способом.
Динамика постоянного возрастания требований к асфальту (По материалам: www.cff.de.)
Основными условиями, которые должны быть удовлетворены модификатором битумов, являются: дешевизна сырьевой базы, простота технологического процесса получения и экологическая безопасность. К сожалению, многие вещества, используемые для улучшения отвечают только одну или двум пунктам, оставляя без внимания другие показатели. Главной задачей можно обозначить поиск универсального многофункционального модификатора.
1) Одним из примеров модификации является введение в битум парафиновых восков, FT-парафинов [Золотарев В.А., 2009], назначением которых является улучшение механических характеристик битумов в области умеренных эксплуатационных температур и понижение вязкости вяжущего при высоких технологических температурах. Введение в стандартные битумы 3% парафиновых добавок с высокой температурой плавления приводит к практическому переводу их по показателю пенетрации в более консистентную марку, резко повышает их температуру размягчения, снижает дуктильность до уровня меньшего нормативных требований, повышает индекс пенетрации за счет огромной температуры размягчения до чрезмерно высокого и неприемлемого для обычных битумов значений. Правда, парафиновые добавки не улучшают качества битумов, а только снижают технологические температуры приготовления асфальтобетонных смесей и устройства покрытий и лишь незначительно компенсируют энергозатраты.
2) Модификаторы-полимеры – являются наиболее востребованными в современном рынке дорожного строительства. Их можно разделить на две крупные группы: термореактивные, необратимо твердеющие при определенной температуре (их применение в устройстве поверхностной обработки повышает антигололедные свойства дорожного покрытия) и термопластичные, которые многократно обратимо размягчаются и становятся пластичными под действием тепла (они используются в комбинации с битумом и при повышенной температуре их смесь является более или менее вязкой жидкостью) [Киричек Ю.А., 2008.]. Наиболее характерным названием для подобных композиций является полимерно-битумный вяжущий, далее ПБВ, который чаще всего встречается в литературе. Для правильной оценки эффективности применения тех или иных полимеров в отношении определенного битума следует учитывать состав и структуру исходного битума. В этих целях чаще всего используют хроматографический анализ, который позволяет разделять битумы на две основные фракции: асфальтеновую (осажденную) и мальтеновую (растворимую) [Соколов А.Б., 2005]. С этим необходимо считаться при добавлении каких-либо полимерных соединений. Так, добавление полимеров с подобными или более высокими, чем у асфальтенов, молекулярными массами нарушает равновесие фаз, поскольку и асфальтен и полимер обладают способностью набухать в мальтеновой фазе, тем самым оказывая влияние на ее растворяющую способность. Многообразие применяемых в промышленности термопластов открывает новые возможности регулирования свойств битумов в требуемом направлении. Учеными выявлено корреляцию между значениями гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) полимеров и их совместимостью с битумами. Так, при ГЛБ < 1,5 – наблюдается полная совместимость, при 1,5 £ ГЛБ £ 4 – частичная совместимость полимера в мелкодисперсном состоянии, при ГЛБ > 4 – имеет место полная несовместимость. Соединения, имеющие большую энергию когезии как в ароматических соединениях, дают менее стабильные смеси с битумом [Стоян И.А.]. В качестве примера можно взять бензол, который имеет энергию когезии, равную 38 ккал/моль, и полностью совместим, в то время как антрацен с энергией когезии, равной 104 ккал/моль, практически не совместим с битумом. Не менее важным фактором, влияющим на выбор битума и полимер-вяжущего к нему является адгезия, которая является параметром, определяющим долговечность строительных конструкций и дорожного покрытия [Кортянович К.В., 2006]. Она объясняется образованием двойного электрического поля на поверхности раздела плёнки битума и твёрдого минерального материала. Свойства тонкого слоя битума, адсорбционно связанного с минеральным материалом, зависят от химического и минерального состава, структуры поверхности минерального материала, структуры и свойств битума, а также условий взаимодействия между ними на границе раздела фаз. Следовательно, адгезионные свойства битума будут зависеть от полярности его компонентов, так же используемого модификатора.
Основные полимеры, используемые для модификации битумов (По материалам: Киричек Ю.А., 2008.)
При введении полимеров с сильным межмолекулярным взаимодействием, например полистирола (2600 кал/моль) или поливинилацетата (3200 кал/моль), повышается интенсивность межмолекулярного взаимодействия в битумах и возрастает температура их размягчения. Также необходимо стремиться к одновременному улучшению теплостойкости (температуры размягчения) и трещиностойкости (температуры хрупкости) битумов. Кроме того, следует учитывать деградацию пластиков под влиянием микрофлоры. Так, по данным [Каневская И.Г., 1984],развитие грибов на полимерах начинается с утилизации низкомолекулярных фракций. Наиболее интенсивно поражаются грибами и бактериями полиэтилены с низкой молекулярной массой. Установлено, что микроорганизмы развиваются на пластиках со скоростью обратно пропорциональной их молекулярной массе. Подытоживая выше сказанное, следует отметить всю принципиальную важность подбора необходимых полимер-вяжущих материалов или эмульгаторов для улучшения битумных композиций, что является делом весьма непростым и скрупулезным, зависящим от многих структурных и функциональных факторов. В данном выборе очень важно опираться на профессионализм и компетенцию фирмы, занимающейся оборудованием для эмульгирования и модификации битумов. Так, в активе Укрстроймаш и оборудование для создания полимерно-битумного вяжущего: УВБ 2/4, УВБ 2/8, УВБ 2/16, УВБ 2/32, которые модифицируют битумы полимерами: «Кратон» и «Бутанал-198».
Общий
вид установки для модифицирования битумов.
Перечисленные установки идеально подходят в решении таких востребованных задач, как получение модифицированного битума для приготовления асфальтобетонов верхнего слоя, поверхностной обработки дорожных покрытий, устройств защитных слоев цементобетонных покрытий, устройства трещинопрерывающих прослоек мембранного типа, приготовление битумноэластомерных герметизующих мастик. Так что, будущее уверенно приближается, все чаще радуя нас новыми решениями и технологиями, отказываться от которых порой бывает глупо и безответственно.
Литература. 1. Афиногенов О.П., Белокобыльский А.С. Правила применения и контроля качества модифицированных битумов. – СТП 26-00 // Стандарт предприятия. – ГУ «Кемеровская дир. обл. дор. фонда», 2000. 2. Будник В.А., Евдокимова Н.Г., Жирнов Б.С. Исследование битумных эмульсий. Применение «Синтерола» в качестве эмульгатора // Нефтегазовое дело, 2006. – http://www.ogbus.ru. 3. Будник В.А., Евдокимова Н.Г., Пушкарёва Т.В. Процессы эмульгирования битума в воде и способы их совершенствования // Нефтегазовое дело, 2008. – http://www.ogbus.ru. 4. Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия (для ВУЗов). – 3-е издание – СПб.: Лань, 2005. – 336 с. 5. Ещенко А.И., Тыртышов Ю.П., Печеный Б.Г., Скориков С.В. Битумные эмульсии, пасты, мастики на основе сажевого эмульгатора // Сборник научных трудов СевКавГТУ. – Серия «Естественнонаучная». –№1, 2005. – www.ncstu.ru. 6. Золотарев В.А., Пыриг Я.И., Галкин А.В. Технические свойства вязких дорожных битумов с добавками парафиновых восков // Сучасні будівельні матеріали. – 1(75), 2009. – С. 10 – 19. 7. Каневская И.Г. Биологическое повреждение промышленных материалов. – Л.: Наука, 1984. – 232 с. 8. Киричек Ю.А. Демьяненко В.В., Сухоребрый А.А. Экспериментальные исследования свойств модифицированных битумов, применяющихся в дорожном строительстве //Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – Дніпропетровськ: ПДАБА, 2008. – № 6 – 7. – С. 14 – 17. 9. Леффлер У.Л. Переработка нефти. – 2-е изд., пересмотренное / Пер. с англ. – М.: ЗАО «Олимп—Бизнес», 2004. – 224 с. 10. Стоян И.А., Слюсарев Г.В. Влияние добавок термопластичных эластомеров на свойства битумов // Вестник, серия «Естественнонаучная». – № 1(6). – С. 89 – 94. 11. Соколов А.Б., Леванова С.В. Разработка полимерно-битумного вяжущего для дорожного строительства с учетом специфики сырья Самарского региона // Химия в интересах устойчивого развития. – 13, 2005. – С. 859 – 862. 12. Кортянович К.В., Евдокимова Н.Г., Жирнов Б.С. Диэлектрическая проницаемость как показатель, характеризующий адгезионные свойства битумов // Нефтегазовое дело, 2006. – http://www.ogbus.ru. 13. Рвачева Э.М., Марышев Б.С. Каталог-справочник «Дорожная Техника» – 2004. |
||||||||||||||||
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СОДЕРЖАНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ...>> | битумная эмульсия | жидкая резина | эмульгатор | латекс | вспененный битум | праймер | подгрунтовка | модифицированный битум | битум | дорожная эмульсия | битумные эмульсии и пасты | мастики и растворы | эмульсия битумная дорожная | адгезионная добавка |
Реклама: