19 апреля 2011 г.

Битумно-резиновые нанокомиозиционные вяжущие материалы

Разработана технология получения из резиновой крошки амортизированных автомобильных покрышек битумно-резиновых композитов, удовлетворяющих требованиям ГОСТов на дорожно-строительные материалы. В основе технологии лежит процесс девулканизации резины и растворение ее в битумах на уровне макромолекул и наночастиц каучука. Данный подход совмещения битума и резины способствует существенному понижению температуры хрупкости (до — 40 °С), повышению температуры размягчения (до 65 °С) и улучшению адгезии композита к поверхностям любой природы по сравнению с окисленными битумами. Получаемый битумно-резиновый композит, не превышая по цене битум марки БНД 90/130, превосходит его по всем технологическим параметрам и пригоден для использования в качестве вяжущего для производства асфальтобетонов повышенного качества или гидроизолирующего мастичного материала повышенной адгезии. Асфальтобетоны на основе битум-но-резинового композита обладают повышенной прочностью и водостойкостью как при низких, так и при повышенных температурах по сравнению с асфальтобетонами, применяемыми повсеместно в настоящее время. Срок службы дорожных покрытий увеличивается как минимум в полтора раза.

Битумно-резиновые композиционные вяжущее на основе отходов вулканизированной резины


Используемые повсеместно в практике вяжущие на основе окисленных нефтяных битумов не всегда обеспечивают нужные эксплуатационные характеристики и долговечность асфальтовому покрытию. Это обусловлено теми физико-химическими характеристиками, которые заложены в самой химической природе битумного материала. Более перспективным является создание композиционных вяжущих на основе битума, например, полимер-битумных вяжущих (ПБВ). Совмещение свойств битума и полимерного вещества способствует резкому улучшению физико-механических характеристик вяжущего материала: повышается теплостойкость и морозостойкость вяжущего, улучшаются его адгезионные свойства.

Однако использование в качестве полимерных добавок дорогостоящих каучуков в разы увеличивает стоимость ПБВ. Более привлекательным с экономической точки зрения, модификатором битумных вяжущих являются резино-технические отходы, и, прежде всего, вулканизированная резина отработанных автомобильных шин.

В настоящий момент в Иркутске группой ученых при поддержке малого бизнеса разработана технология получения из резиновой крошки амортизированных автомобильных покрышек битумно-резиновых композитов (БРК), удовлетворяющих требованиям ГОСТов на дорожно-строительные материалы. Сконструирована опытно-промышленная установка производительностью 15 тонн композита в смену, которую можно встроить в технологическую цепь стандартного асфальтобетонного завода (АБЗ). Получаемый битумно-резиновый композит. не превышая по цене битум марки БНД 90/130, превосходит его по всем технологическим параметрам (табл. 1). Композит пригоден для использования в качестве вяжущего для производства асфальтобетонов повышенного качества или гидроизолирующего мастичного материала повышенной адгезии. На композит, его производство и применение получен патент на изобретение (пат. РФ 2327719). Предлагаемая технология отличается от применяемых ныне в мировой практике тем. что достигается растворение вулканизированной резины, без деструкции макромолекул каучука. Это способствует существенному понижению температуры хрупкости (с -17 °С для БНД до -31 °С для БРК), повышению температуры размягчения (с 43 °С для БНД до 65 °С для БРК), улучшению адгезии к поверхностям любой природы. Асфальтобетоны на основе БРК обладают повышенной прочностью и водостойкостью как при низких, так и при повышенных температурах по сравнению с асфальтобетонами, применяемыми на дорогах Иркутской области (табл. 2). Срок службы дорожных покрытий увеличивается как минимум в полтора раза.

Еще одно из преимуществ предлагаемой технологии — это снижение стоимости вяжущего для производства асфальтобетонов. Поскольку технология предусматривает использование отходов производства и продуктов переработки каменного угля, то общая стоимость БРК всегда будет ниже стоимости БНД, который вырабатывается из нефтяного сырья (табл. 3). При этом использование БРК увеличивает срок эксплуатации дорожного покрытия с 6-8 до 10-12 лет.

Немаловажным фактором использования данной технологии является возможность практически полной утилизации всего объёма отработанных автомобильных покрышек (ориентировочно в Иркутской области образуется 10 тысяч тонн в год). Это позволит рентабельно работать многим малым предприятиям, специализирующихся на получении резиновой крошки. Кроме того, предлагаемая методика переработки отходов резино-технических изделий может включать в себя и утилизацию таких экологических загрязнителей, как гидролизный лигнин, отходы полиэтилена и полипропилена. Например, добавление в процессе растворения резины 10-20% (от массы резины) полиэтилена или полипропилена позволяет получать мастики с высокими гидроизолирующими свойствами. Всё это приведёт к значительному улучшению экологической обстановки, увеличению занятости населения. Ещё один очень важный момент заключается в том, что применение БРК с повышенной адгезией позволяет использовать гравийные и гранитные каменные материалы (которые значительно дешевле и доступнее горных пород основного состава) для изготовления верхнего слоя асфальтобетонного покрытия. В качестве минерального порошка возможно использовать золы уноса, которые нельзя применять при использовании окисленного битума в качестве вяжущего. Таким образом, круг материалов, которые реально можно использовать в дорожном строительстве, без потери качества, значительно расширяется.

Основная проблема при реализации данной технологии видится нам в следующем. Данная технология требует модернизации оборудования, обучения персонала, каких-то предварительных затрат. Всё это, конечно же окупится, но только затраты понесёт подрядчик. а выгоды будет иметь население и административные органы данного региона в целом. Получается, что дорожно-строительный подрядчик не заинтересован во внедрении новых технологий, которые несут ему дополнительные затраты и хлопоты без сиюминутной выгоды. Решение видится по двум направлениям. Первое, на стадии проектирования, закладывать использование новых технологий, но это требует очень высокой квалификации проектировщиков. которые в настоящее время отстают от требований времени. Например, в ГОСТ 9128-97 уже несколько лет назад появились новые (повышенные) требования к асфальтобетону, но нам неизвестны примеры, когда на территории Иркутской области в проектах на производства работ эти требования предъявлялись бы подрядчику. Второе, заказчик (в лице административных органов) волевым усилием создает более благоприятные условия предприятиям использующих передовые технологии.
 

Следующая: Патент на изобретение Асфальтобетонная смесь

Предыдущая: Новые технологии получения битумо-резиновых композиционных вяжущих

БРК:

Новое на сайте:

© ИП Митюгин, 2011–2017

Перепечатка материалов допускается с указанием источника.

Изготовление: Валерий Сальников