Шапка с логотипом и блоками рядом

English

  
:

Беляков Ю.С., ООО МИП «Интеграция»,
г. Владивосток

Резинобитумный модификатор МД01.

ООО МИП «Интеграция», совместно с Дальневосточным Федеральным Университетом разработан комплексный модификатор для асфальтобетона. В основе модификатора – высокодиспергированная резиновая крошка. Ранее предпринималось немало попыток улучшить свойства асфальтов за счет введения резины, поэтому у компании-разработчика была возможность учесть опыт предшественников. Гомогенизация мелкой резиновой крошки 0,5 мм с битумом при высокой температуре происходит довольно хорошо и положительно влияет на характеристики битума. Однако стоимость такой крошки значительно выше стоимости битума, поэтому повышение   потребительских свойств не будет экономически оправдано.  

Существует  два вида введения резины в асфальтовую смесь - сухой и мокрый. Сухой способ подразумевает введение различных фракций резины непосредственно в смеситель АБЗ. Такой метод показал неудовлетворительные результаты, т.к. по прошествии небольшого времени вся введенная крошка выбивается из асфальтобетона и остается в виде гранул и пыли на обочинах дорог. Резина не «сваривается» в единое целое с битумом и в лучшем случае является наполнителем асфальтобетонной смеси.

При мокром введении резины в асфальтобетон существует дополнительный этап «сваривания» резины и битума при повышенных температурах и с помощью химических добавок. В данном методе  происходит частичная девулканизация резины и более плотный контакт с битумом. Это придает битуму некоторые свойства резины – эластичность, повышает температуру размягчения, снижает хрупкость при отрицательных температурах.  Однако и этот метод имеет свои изъяны – при высокой температуре используемый битум быстро стареет. Существует понятие, что битум, находясь в горячем состоянии – 160 С, в течении одного часа переходит в следующую, более тугоплавкую марку.

По первой технологии в России выпускается модификатор «УНИРЕМ» - термомеханически активированная резина предположительно должна улучшать свойства асфальтобетона. В действительности, за 40 секунд перемешивания АБ-смеси резина (даже активированная) вряд ли сможет разложиться на наноблоки, как утверждает разработчик. А в результате получим все ту же «крошку на обочине».  Публикаций по испытаниям битумов после введения «Унирема» нет, судить о свойствах очень сложно. Есть результаты незначительных улучшений в свойствах асфальтобетонов, однако сомнительно, что эти улучшения выдержат проверку на качество по прошествии нескольких лет.

По второй технологии выпускается модификатор под торговой маркой БИТРЕК. В его основу заложена термохимическая активация резины в среде битума. Частичная девулканизация резины позволяет прочно сцепиться с частицами битума и последний приобретает значительно больше свойств резины. Но чем дольше происходит варка резинобитумной смеси, тем легче распадается резина и тем более «высушенным» становится исходный битум. Для исключения вредных последствий действия высокой температуры нагрев длится непродолжительное время, поэтому в готовой смеси встречаются неоднородности до 3 мм (допускается техническими условиями на БИТРЕК). Приблизительно такая же технология получения модификатора используется в США. Результаты испытаний битумов и полученных асфальтобетонов дают устойчивые положительные характеристики. Но в данной технологии для модификации  необходимо подвергать длительному нагреву весь используемый объем битума, это приносит дополнительные расходы и обедняет битум летучими фракциями. А легкие фракции в битуме отвечают за подвижность, низкую хрупкость и хорошую адгезию к инертным материалам.

Предлагаемая нами технология подразумевает «мокрый» процесс введения резины в битум. На начальном этапе резина вместе с битумом в соотношении 1:1 нагревается до высокой температуры, затем производится интенсивное измельчение в конусной мельнице и введение целевых добавок. На выходе получается вязкая масса с частицами не более 0,05 мм. Фактически получается продукт очень похожий на девулканизированную резину - регенерат. Эта масса и является тем модификатором, который способен придать битуму «резиновые» свойства. Дальнейший процесс смешения может происходить на АБЗ. Модификатор смешивается с БНД в пропорции 30%+70% при температуре около 160 С при интенсивном перемешивании. Такая технология «обогащения» резиной позволяет сохранить все  свойства исходного битума. Дальнейшее хранение и использование не несет каких-либо изменений в штатной технологии производства асфальтобетонной смеси. В случае близкого расположения линии по производству модификатора и АБЗ удобнее производить смешивание еще горячего модификатора с давальческим битумом непосредственно на выходе.

Касаясь правовых аспектов применения такой добавки, можно отметить, что ГОСТ9128- 2009 в п. 5.2.4.1 предусматривается применение любых видов битума.*

Попытки применить резинобитум - не новость.  Резина (каучуки) в битуме играют роль полимерной решетки, структурирующей битум. Росавтодор в 2006 г. выпустил документ ОДМ 218.3.001-2006 «Рекомендации по применению полимер-диспепрстного армирования асфальтобетонов с использованием резинового термоэластопласта (РТЭП). В нем не рекомендуется применять РТЭП для покрытий с повышенными требованиями, так как это приводило к дополнительному удорожанию производимых работ. По прошествии 8 лет с момента выпуска документа битум (нефть) значительно повысился в цене. Термоэластопласты подорожали незначительно, и в настоящее время сложилась такая ситуация, когда применение РТЭП не только может улучшить качество дороги, но и принести дополнительную экономию.

На основе разработанного модификатора  могут выпускаться компаундные битумы,  которые обладают повышенным содержанием в своем составе резоноподобного материала и, соответственно, имеют более «резиновые» свойствами. Требования ТУ к модифицированным битумам приводятся в таблице 1.

Из приведенных в таблице данных хорошо видно, что битумы, содержащие модификатор, имеют очень низкую температуру хрупкости - до минус 30 С, что намного превосходит применяемые в дорожном строительстве отечественные битумы. В США уже более 20 лет в дорожных одеждах не используются «выжатые» промышленные битумы, они подвергаются обязательному улучшению различными добавками. Для любого НПЗ главная задача - выжать из поступающего сырья как можно больше различных видов топлива и масел, соответственно, кубовый остаток перегонки обедняется летучими и смолистыми веществами, которые необходимы в используемом битуме при строительстве дорог.

__________________________
* ГОСТ 9128-2009, П.5.2.1 Для приготовления смесей применяют вязкие дорожные нефтяные битумы по ГОСТ 22245 и жидкие битумы по ГОСТ 11955, а также модифицированные, полимерно-битумные вяжущие и другие битумы и битумные вяжущие с улучшенными свойствами по технической документации, согласованной в установленном порядке.

Сравнительные характеристики для разных видов битума.

Таблица 1     .


Характеристика

Требование ГОСТ 22245 для БНД 90/130

Требования ТУ для

 БНД 90/130 70% +30% МД 01

Компаундного битума КБ75

Компаундного битума КБ60

Пенетрация:                  25⁰С
0⁰С

90-130
˃28

90-130
˃80

˃90
˃80

˃120
˃100

КИШ, не менее                ⁰С

43

43

75

60

Хрупкость: не выше,  ⁰ С

-17

-30

-30

-30

Растяжимость: ˃,           0⁰С
25⁰С

4
65

15
27

4
5

4
6

Эластичность: %, ˃,     25⁰С
0⁰С

-
-

30
30

40
40

45
45

Изменение температуры КИШ после прогрева:  не более,   ⁰С

 

5

 

5

 

5

 

5

Температура вспышки:
не менее ⁰С

 

230

 

230

 

230

 

230

Проведенные лабораторные испытания на образцах асфальтобетона показали высокие результаты по основным характеристикам. Результаты опробования приведены в таблице 2.


Сравнительная характеристика асфальтобетона марки Б2 с применением различных видов битума.

           Таблица 2


Характеристика

Требования ГОСТ 9128

БНД 90/130

БНД 90/130 70% +30% МД01

Компаундный битум КБ75

Компаундный битум КБ60

Прочность при 0⁰С, мПа, не более :

12

10

8,0

6,0

5,0

Прочность при 20⁰С, мПа, не менее:

2,2

4,5

4,6

4,0

3,2

Прочность при 50⁰С, мПа, не менее:

1,0

2

2,1

2,5

2,2

Водостойкость, не менее:

0,85

0,87

0,90

0,95

0,95

Сдвигоустойчивость по КВТ, , не менее:
при сдвиге, мПа, не менее:

 

0,81

0,35

 

0,84

0,40

 

0,85

0,41

 

0,85

0,43

 

0,85

0,42

Сцепление битума с поверхностью минеральной части

Не ниже 3 балов

3 бала

3 бала

4 бала

4 бала

 

В таблице не приведены такие характеристики, как устойчивость против колееобразования, коэффициент сцепления с шиной, склонность к старению, шумопоглощение – параметры, которые  в большой степени зависят от технологии укладки дорожной одежды, поэтому их измерять и проверять необходимо на каждом участке дороги. Ссылаясь на предыдущий опыт применения асфальтобетона с использованием резинобитума, можно сделать вывод, что все выше перечисленные параметры имеют значительно более высокие эксплуатационные характеристики.

Использование данного модификатора при изготовлении ЩМА позволяет отказаться от целлюлозной добавки, так как частицы резины, подобно губке, адсорбируют на себя все ароматические вещества битума и не позволяют ему стекать в горячем виде. При проведении опытов по определению устойчивости смеси к расслаиванию по показателю стекания вяжущего разница в весе пустого стакана и стакана с остатками битума на стенках после проведения испытания практически не различима на весах и составляет сотые доли грамма. Остатки битума на стенках фиксируются только в местах контакта с подопытной смесью, процесса «стекания» не наблюдается.

Касаясь вопроса адгезии, можно отметить следующее: при использовании «тощих» битумов адгезионные свойства повышаются. При низких температурах – около 0 С - к обычному БНД прилепить камешек щебня вряд ли удастся, а вот к модифицированному - получается. Это означает, что даже при низких температурах возможные напряжения и растрескивания в покрытии будут иметь тенденцию к затягиванию при сохранении заданных параметров прочности.

Оправдано применение данного модификатора и при ремонтных работах (холодный асфальт, слари-, чип-сил и пр.) Использование резинобитума при производстве холодной асфальтобетонной смеси позволяет выпускать смесь, отвечающую требованиям ГОСТ 9128, в противовес многим производителям, выпускающим холодный асфальт по ТУ с пониженными требованиями и возможностью его использования только для ямочного ремонта. А это означает,  на 90% краевых и муниципальных дорогах можно производить укладку покрытия при низких температурах, используя холодный асфальт. ГОСТ 9128-2009 допускает укладку его на дорогах 3 и 4 категорий. В скандинавских странах со схожими климатическими условиями покрытия из холодного асфальта составляют 40% всех дорог.

Рассматривая ценовой диапазон предлагаемых резиновых модификаторов, можно отметить следующее: на модификатор «Унирем» существует публично озвученная цена - 120 руб./кг. (от объема скидки), На БИТРЕК публичную цену выяснить не представляется возможным, но во всех публикациях речь идет о незначительном удорожании, порядка 5% на уложенный асфальтобетон.

Предлагаемый ООО МИП «Интеграция» модификатор производится из дорожного битума на 50%. В нашем регионе объективная цена на битум БНД составляет 21 руб./кг. При такой стоимости битума компания готова поставлять модификатор по цене 18 руб./кг. При снижении стоимости битума до приемлемых 12-13 рублей в регионах с минимальной транспортной составляющей стоимость модификатора будет составлять порядка 10 руб./кг.

Однако существуют преграды для массового применения данного модификатора. Это прежде всего косность мышления дорожных строителей, боязнь что-то поменять в своей привычной работе несмотря на значительное снижение затрат. Это низкая требовательность заказчиков - муниципальных органов, зачастую формально проводящих тендеры, к качеству работ, их незаинтересованность в инновациях, применение которых способно значительно сэкономить бюджетные средства.  В бюджетах региональных ведомств, отвечающих за вопросы строительства и ремонта дорог, отсутствуют статьи расходов на инновации, им не вменяется в обязанность внедрять новые технологии, применять современные материалы. Дорожные службы Дальневосточного Федерального округа также пока не проявили интерес к результатам опытного применения модификатора, хотя они продемонстрировали его уникальность. Тем не менее, к началу дорожного сезона 2015 года компания-разработчик начнет его промышленный выпуск.