Контакты 244851268 Телефон 8(067)6446674
Логин: Пароль: Код проверки: captcha >>Забыли пароль?

Поиск

>>Расширенный

Категории

Новости

Вы здесь: Начало > Новости

Теплий асфальтобетон - Selena

  1. Технології спінювання бітуму (спінюючої добавки (цеоліти) або системи механічного спінювання)
  2. Органічні пластифицирующие добавки, що містять віск і -або парафін
  3. Хімічні добавки - поверхнево-активні речовини (ПАР)
  4. Таблиця 1. Вплив різних добавок на гіратаціонное ущільнення ТАС
  5. Таблиця 2 Вплив різних добавок на пенетрацию бітуму
  6. найменування показника

В даний час, технології теплого асфальтобетону (ТАС), які позиціонуються, як запозичені з-за кордону, не що інше, як забута з радянських часів трансформована різновид технологій влаштування дорожніх покриттів. Згадаймо ГОСТ 9128-84, який діяв до 1998 року, в якому було викладено класифікація асфальтобетонних сумішей зі згадуванням теплих, від яких в подальшому відмовилися і забули, замість того щоб розвивати і вдосконалювати. Справедливості заради, варто відзначити, що відмова від теплих асфальтобетонів не була безпричинний. Раніше, теплими вважалися суміші, приготовані на вузьких або рідких бітумах, при роботі з якими досягти необхідної щільності асфальтобетонних покриттів при знижених температурах було неможливо, тому доуплотненіе відбувалося в процесі експлуатації під тиском коліс транспорту, з частим утворенням колії і напливів.

Раніше, теплими вважалися суміші, приготовані на вузьких або рідких бітумах, при роботі з якими досягти необхідної щільності асфальтобетонних покриттів при знижених температурах було неможливо, тому доуплотненіе відбувалося в процесі експлуатації під тиском коліс транспорту, з частим утворенням колії і напливів

ДАТ-ТА знижує викиди CO2.

Сучасна технологія отримання теплих асфальтобетонів ґрунтується на застосуванні фізичних і хімічних процесів, що знижують в'язкість або змінюють структуру бітуму.

Розрізняють декілька можливих варіантів отримання теплих асфальтобетонних сумішей:

Технології спінювання бітуму (спінюючої добавки (цеоліти) або системи механічного спінювання)

Спінюючої технології по праву вважаються найбільш економічно ефективними тому в якості добавки до бітуму виступає вода, яка, як правило, є легкодоступною та безкоштовною. Але, тим не менше, ці технології пов'язані з дуже високими початковими витратами на обладнання, обмежені нижнім порогом температурного режиму робіт, обумовленого температурою конденсації водяної пари і вимагають дуже серйозного технологічного контролю при застосуванні. Необхідно розуміти, що при введенні води в бітум, навіть за умови її переходу в пароподібний стан існують ризики по зворотному переходу пара в воду і відповідно потрапляння залишкової вологи в кінцевий покладений асфальтобетон, що в подальшому, безсумнівно, призведе до руйнування дорожнього покриття. Це може бути пов'язано з недостатньою технологічністю або швидкістю робіт з укладання асфальту, важкими погодними умовами, утрудненою або віддаленої транспортуванням АБС до місця проведення робіт і т.п. [1, c.13; 47]. Однак, за кордоном спінюючої технології використовуються дуже широко, але це більше пов'язано з економічним та екологічним перевагою теплого асфальту, але ні з продовженням дорожньо-будівельного сезону або збільшенням дальності перевезення асфальтобетонної суміші [2].

Органічні пластифицирующие добавки, що містять віск і -або парафін

Використання органічних добавок призводить до зниження температури плавлення бітумів, що дозволяє виробляти суміші при більш низьких температурах. Варто зазначити, що використання воску в складі бітуму, при приготуванні теплої асфальтобетонної суміші призводить до зниження тріщиностійкості, і може бути не таким ефективним [3].

Хімічні добавки - поверхнево-активні речовини (ПАР)

Хімічні добавки при введенні в бітум змінюють структуру в'яжучого, що дозволяє знизити температуру виробництва і укладання асфальтобетонної суміші приблизно на 40-60 0С. Також такого роду добавки виступають як активатор активної адгезії в асфальтобетонної суміші, тобто здатності в'яжучого витісняти вологу з кордону розділу фаз бітум - кам'яний матеріал, що дозволяє використовувати їх для зниження ризиків за наявністю залишкової вологи у спінених низькотемпературних сумішах [2,6]. Використання хімічних добавок не вимагає додаткових витрат на модернізацію обладнання та, як правило, добавки змішуються з бітумом в резервуарах змішувальної установки, або вводяться за допомогою вже наявного автоматичного обладнання для введення звичайних адгезійних добавок.

Існує думка, що через кілька років теплий асфальтобетон повністю витіснить з ринку традиційний гарячий. Так це чи ні, покаже час, але вже зараз, не дивлячись на успіх технологій механічного спінювання в США, ринок спеціальних хімічних добавок, які впливають на властивості асфальтобетону, розвивається випереджаючими темпами, зважаючи на простоту їх застосування, а також відсутність необхідності додаткового переобладнання виробничих баз .

В даний час в Росії немає навіть нормативної документації, що регламентує застосування добавок для виробництва ТАС. Однак, останнім часом ці технології стали активно впроваджуватися при влаштуванні російських доріг. Також варто уточнити, що російські теплі асфальтобетони, на сьогоднішній момент, не зовсім є такими. Їх приготування здійснюють за аналогією традиційним гарячим сумішей, за тим винятком, що ущільнення можливо при більш низьких температурах. У той час як зарубіжні технології засновані на спочатку більш низькій температурі приготування, що дає безліч переваг, починаючи від екологічного аспекту і закінчуючи економічним.

З огляду на малий об'єм інформації і динамічно розвивається вітчизняного ринку добавок, технології ТАС на основі хімічних добавок пов'язані з постійною перевіркою для виявлення найбільш економічних і ефективних. Представлена ​​робота присвячена оцінці впливу різних добавок зарубіжного і російського виробництва на властивості в'язкого дорожнього бітуму (БНД 60/90 Московського НПЗ) і асфальтобетонів, приготованих з їх використанням.

На вітчизняному ринку хімічних добавок для виробництва теплих асфальтобетонних сумішей найбільш поширеними є: Адгезол 3-ТД (ТОВ «Базис»), Азолів 1007 (Котласский хім. Завод), Cecabase RT 945, Cecabase RT Bio (Arkema), ДАТ-ТА і ДАТ -ТА2 (ТОВ «Селена»), Доріс-Т (ТОВ «Доріс»), Амдор ТС-1 (ТОВ «Уралхімпласт- Амдор), Evotherm 3G (MeadWestvaco INC), Rediset LQ (AkzoNobel). Ефективність таких добавок визначається здатністю забезпечувати технологічність асфальтобетонної суміші при ущільненні при більш низьких температурах (в ряді випадків до 80 оС), збільшувати пластичність в'яжучого, зі збереженням фізико-механічних властивостей асфальтобетонів.

За принципом дії добавки умовно поділяються на: разжижители і модифікатори (рисунок 1). Розріджують добавки знижують початкову в'язкість бітуму і збільшують швидкість орієнтації молекул, що пов'язано зі збільшенням дисперсної середовища в обсязі в'яжучого. Тоді як добавки повинні не значно впливати на початкову в'язкість бітуму, але сприяти збільшенню швидкості орієнтації молекул ПАР і в'яжучого при меншій сдвиговой навантаженні, що забезпечує краще ущільнення асфальтобетону в покритті при більш низьких температурах. При цьому не буде відбуватися зменшення товщини плівок бітуму на зернах мінерального матеріалу на відміну від розріджують добавок.

Малюнок 1 - Крива в'язкості в'яжучих для теплих асфальтобетонів

Основним параметром, що характеризує технологічність теплою асфальтобетонної суміші при знижених температурах, є її здатність з мінімальними зусиллями досягати необхідної щільності в процесі ущільнення. Максимально змоделювати процес ущільнення асфальтобетонних сумішей в покритті в лабораторних умовах дозволяє методика ущільнення зразків АБС по системі проектування «Superpave» із застосуванням приладу обертального (гіратаціонного) ущільнення, яке досягається за рахунок поєднання зусиль зсуву при обертанні і вертикальної результуючої сили і використовується для моделювання і відтворення процесу реальних асфальтоукладального робіт, що дозволяє оцінити характеристики уплотняемость асфальту. Прилад (Laboratory gyratory compactor Cooper CRT-GYR) фіксує кількість обертань (оборотів), необхідних для досягнення заданої щільності асфальтобетону.

У дослідженнях було прийнято:

  • Асфальтобетон Тип Б Марка III (АБС);
  • Витрата добавок - відповідно до рекомендацій виробників;
  • Цільова щільність - 2,38 г / см3.

Ущільнення суміші з різними температуропоніжающімі добавками виробляли при температурі 110 ° С, таблиця 1.

Таблиця 1. Вплив різних добавок на гіратаціонное ущільнення ТАС
Найменування добавки
Витрата добавки,% від маси бітуму
температура ущільнення
Кількість оборотів обертального ущільнювача

АБС на БНД 60/90 без добавки - 150 ° С 53 АБС на БНД 60/90 без добавки - 110 ° С 110 АБС + Адгезол 3-ТД 1,0 110 ° С 65 АБС + ДАТ-ТА2 1,0 110 ° С 66 АБС + азолів 1007 1,0 110 ° С 65 АБС + Cecabase RT 945 0,3 110 ° С 50 АБС + ДАТ-ТА 0,3 110 ° С 53 АБС + Доріс - Т 0,6 110 ° С 69 АБС + Амдор ТС-1 0,3 110 ° С 62 АБС + Evotherm 3G 0,3 110 ° С 50 АБС + Cecabase RT Bio 0,3 110 ° С 53 АБС + Rediset LQ 0,3 110 ° С 50

Аналіз результатів, представлених в таблиці 1, дозволив встановити, що всі розглянуті добавки знижують необхідну кількість обертів гиратора на 38 - 55%, для досягнення необхідної щільності асфальтобетону. Найбільш ефективними добавками з урахуванням співвідношення «витрати ПАР / уплотняемость» проявили себе: Cecabase RT 945, ДАТ-ТА, Амдор ТС-1, Evotherm 3G, Cecabase RT Bio, Rediset LQ. Однак, з огляду на те, що згідно з даними виробників, досліджувані закордонні добавки аминного типу і надають ідентичне вплив на уплотняемость асфальтобетонних сумішей (таблиця 1), в подальшому в роботі розглядалися всі добавки російських виробників і Cecabase RT 945 - як представник імпортних аналогів.

При оцінці ефективності застосовуваних добавок важливою задачею є вивчення їх впливу на фізико-механічні властивості в'яжучого, як основного структурообразующего компонента асфальтобетону. Основними показниками, що відображають поведінку в'яжучого в експлуатаційних умовах, є: інтервал пластичності (температура розм'якшення і температура крихкості) і глибина проникнення голки (пенетрація при 25 і 0 ° С). До показником, що характеризує технологічні характеристики в'яжучого, відноситься динамічна в'язкість. Результати дослідження даних показників представлені в таблиці 2 і на малюнку 1.

Таблиця 2 Вплив різних добавок на пенетрацию бітуму
Найменування добавкиВитрата,% від маси бітумуПенетрация при25 ° С0 ° С

БНД 60/90 - 72 24 Адгезол-3ТД 1,0 82 26 ДАТ-ТА2 1,0 80 28 Азолів 1007 1,0 89 28 Cecabase RT 945 0 , 3 76 29 ДАТ-ТА 0,3 81 28 Доріс-Т 0,6 73 28 Амдор ТС-1 0,3 28

Як видно з таблиці 2, добавки надають пластифицирующее вплив на бітум, але не змінюють, відповідно до ГОСТ його марку. Модифікований бітум знаходиться в діапазоні умовної в'язкості 60/90. Варто відзначити, що найбільший пластифікуючий ефект спостерігається у добавок з рекомендованою концентрацією 1% - в середньому 14 мм -1, тоді як у добавок з концентрацією 0,3% - 4 мм -1.

Більш цікаві результати були отримані при вивченні впливу добавок на інтервал пластичності бітуму (малюнок 2). В ході проведення експерименту було встановлено, що майже всі добавки з концентрацією 0,6-1% не пройшли випробування по температурі розм'якшення в'яжучих, отримані показники знаходяться на межі допуску. Також варто відзначити, що вони не вплинули на температуру крихкості. При цьому всі добавки з рекомендованим витратою 0,3% - Cecabase RT 945, ДАТ-ТА і Амдор ТС-1 по температурі розм'якшення показали результати близькі до бітуму, що говорить про відсутність пластифицирующего ефекту в в'язкому в діапазоні експлуатаційних температур. Разом з цим, у бітумів з добавками спостерігається поліпшення низькотемпературних характеристик, тут, краще себе проявили добавки Cecabase RT945 і ДАТ-ТА.

Малюнок 2. Вплив добавок на інтервал пластичності бітуму

При вивченні динамічної в'язкості модифікованих бітумів на реометре Anton Paar Physica MCR 101 (рисунок 3), встановлено, що Азолів 1007, знижує в'язкість бітуму в усьому вимірюється температурному діапазоні (t = 70-130 оС), що корелює з даними по температурі розм'якшення (рисунок 2), і в свою чергу негативно позначиться на міцності і деформативних показниках асфальтобетону, приготованого з його використанням. Добавки Cecabase RT 945 і ДАТ-ТА не значно впливають на початкову в'язкість бітуму, зберігаючи в усьому температурному діапазоні технологічність в'яжучого в процесі приготування асфальтобетонної суміші і, відповідно до таблиці 1, в процесі її ущільнення.

Малюнок 3 - Динамічна в'язкість бітуму з добавками, при швидкості зсуву 100 с-1, на приладі Anton Paar Modular Compact Rheometer Physica MCR 101

І ось тут виникає логічне запитання. За рахунок чого це відбувається? Як функціонують ці температуропоніжающіе добавки?

Отже, молекула ПАР складається з довгого гидрофобного вуглеводневої хвоста і полярної функціональної групи. Полярні частини гідрофільних - «люблять воду» і взагалі все полярне, а гідрофобні хвости орієнтовані до бітуму (рисунок 4).

На малюнку 4а зображена межа розділу фаз «бітум - кам'яний матеріал», як видно, позитивно заряджені частини ПАР притягуються до негативно зарядженої поверхні кам'яного матеріалу і збільшують до нього адгезію бітуму. Однак будь-який ПАР має межу розчинності концентрації в розчині, з досягненням якого межа розділу фаз повністю насичується молекулами добавки. Подальше збільшення концентрації ПАР призводить до їх самоорганізації в об'ємі розчину, в результаті чого утворюються так звані міцели.

Малюнок 4 - Принципова схема роботи хімічних добавок: а) формування міцел; б) ущільнення асфальтобетонної суміші при низькій температурі

При ущільненні асфальтобетону котком (рисунок 4б) міцели не роблять опору. Під дією сдвиговой навантаження вони деформуються і змінюють форму, а після зняття навантаження приймають колишню форму. Тому при ущільненні катком міцели не руйнуються, а поводяться як площині ковзання, дозволяючи бітуму і кам'яних матеріалів легше ковзати відносно один одного, при більш низькій температурі.

Вивчення фізико-механічних властивостей асфальтобетонів, приготованих на в'яжучих, модифікованих добавками з рекомендованою концентрацією 0,3% показало, що негативного впливу вони не роблять. Зразки асфальтобетонів, ущільнені при температурі 110 ° С, відповідають вимогам ГОСТ 9128-2013 для традиційних гарячих асфальтобетонних сумішей (Табліца3).

Таблиця 3. Фізико-механічні властивості асфальтобетонів, ущільнених при температурі 110 ° С

найменування показника
ГОСТ 9128
Фактичні показники
БНД 60/90
ДАТ-ТА
Cecabase RT945
азолів 1007
Адгезол 3-ТД

Середня щільність, кг / м3 - 2310 2380 2380 2340 2330 Водонасичення,% 1,5 ... 4,0 3,46 1,68 1,72 2,53 2,55 Межа міцності при стисненні, МПа не менше 2,5 3, 18 4,83 4,62 4,28 4,32 при температурі 20оС при температурі 50оС не менше 1,2 1,18 1,75 1,63 1,37 1,38 Водостійкість не менше 0,9 0,80 0, 98 0,97 0,90 0,90 Водостійкість при тривалому водонасиченні не менше 0,85 0,78 0,97 0,95 0,86 0,85

Асфальтобетони з розріджують добавками (Азолів 1007, Адгезол 3-ТД), з рекомендованою концентрацією близько 1% гірше уплотнились, що спричинило за собою логічне збільшення водонасичення і зниження водостійкості зразків, що негативно відіб'ється на роботі дорожнього покриття, виконаного з їх використанням. Однак, хімічні модифікують температуропоніжающіе добавки (ДАТ-ТА, Cecabase RT945 і їм подібні), завдяки своїм механізмом дії в складі в'яжучого і асфальтобетону, забезпечують технологічність асфальтобетонної суміші при більш низьких температурах ущільнення, без негативного впливу на властивості бітуму та асфальтобетонної суміші на його основі .

Підводячи підсумок, можна зробити висновок, що теплі асфальтобетонні суміші мають ряд незаперечних переваг, головними з яких є зниження енерговитрат на виробництво теплих сумішей і зменшення викидів шкідливих речовин в атмосферу, а також можливість продовження будівельного сезону. Зіставляючи дані отримані в зарубіжних науково-практичних дослідженнях [1,2,6,7] і результати, отримані в даній роботі, можна зробити висновок, що майбутнє за комбінованими технологіями теплого асфальтобетону, що включають в себе застосування як хімічних, так і вспенивающем або пластифікуючих добавок тому такий підхід майже повністю позбавлений недоліків технологій використовуваних окремо. Однак поряд з цим потрібно провести ще досить велика кількість досліджень і дослідно-експериментальних робіт, щоб теплі асфальтобетонні суміші перестали бути дивиною на російських дорогах.

Комбіновані технології, що включають в себе одночасне використання декількох з перерахованих вище методів

За рахунок чого це відбувається?
Як функціонують ці температуропоніжающіе добавки?