а
Си б А Д
и0 °С (б) от содержания в ПБВ пластификатораИи ДСТ
Внастоящее время в зависимости от области применения в битумы вводят от 1,5 до 10% полимера типа СБС. На структуру и свойства ПБВ большое влияние оказывает его состав. При малом содержании полимера его частицы набухают в маслах битума, они не связаны друг с другом и являются дисперсной фазой. Дисперсионной
131
средой в ПБВ является битум. При высоком содержании полимера его частицы, набухшие в битумных углеводородах, образуют достаточно регулярную сплошную сетку, которая становится средой. Битум размещается в ячейках полимерной сетки и становится дисперсной фазой. При среднем содержании полимера образуется структура со
Ссмешанным характером распределения и взаимодействием битумной и полимерной составляющих [5].
В.А. Золотарев по аналогии с битумами выделяет три типа структур ПБВ. Первый (I) – это битумополимер, когда среда пред-
ный между н ми т п ПБВ. Зависимость свойств ПБВ от содержания
полимераставлена б тумом, а фаза полимером, второй (II) – это полимербитум, когда средой является полимер, а битум фазой и третий (III) переход-
БС показана на рис. 30 [5].
бА Д Рис. 30. Зависимость эластичности (♦-Э25), температурыИразмягчения (●-Тр),
хрупкости (▲-Тхр) и пенетрации (■-П25) от содержания полимера. БП – битумополимер, ПБ – полимербитум
При увеличении количества полимера СБС до 3 – 4% свойства ПБВ изменяются следующим образом: понижается пенетрация, растет температура размягчения, увеличивается эластичность, температура хрупкости практически не изменяется. Понижение температуры хрупкости, дальнейшее снижение пенетрации, рост температуры размягчения и незначительное увеличение эластичности наблюдаются при содержании полимера более 5%, что отвечает формированию системы, в которой средой становится полимер.
132
Степень понижения температуры хрупкости в результате повышения содержания СБС зависит от количества и соотношения пара- фино-нафтеновых и ароматических углеводородов в битуме. Чем меньше вязкость битума, тем более благоприятны условия для образования полимерной сетки в нем и тем ниже будет температура хрупкости ПБВ.
На основании результатов исследования свойств ПБВ с использованием пол меров т па СБС, выполненных ФГУП «СоюздорНИИ» и друг ми орган зац ями, установлено [5, 28, 30, 31]:
1. ПБВ, |
|
|
требованиям ГОСТ Р 52056–2003, мо- |
|
гут быть получены на битумах любого структурного типа и марки. |
||||
С |
|
|
|
|
Для образован |
я пространственной структурной сетки в ПБВ на ос- |
|||
нове б тумов марок БНД нео ходимое |
минимальное количество |
|||
Д Т-30Р-01 составляет 2,5 |
– 3,0%, в |
ПБВ на битумах марок |
||
БН – 3,5 – 4,0%. |
|
|
|
|
2. Пол мернотумные |
|
вяжущие на основе битумов марок |
||
соответствующие |
|
|
||
БНД 60/90, БНД 90/130, имеющие температуры хрупкости ниже |
||||
–25 °С, могут |
получены только с применением пластификатора |
|||
при содержании полимера 3,5 – 4,5%. |
|
|||
3. При получении ПБВ |
|
ез пластификатора целесообразно ис- |
||
быть |
|
|||
пользовать битумы пониженной вязкости с глубиной проникания иг- |
||||
|
А |
|||
лы при температуре 25 °С (П25), равной (200 – 300)∙0,1 мм, а содержание полимера увеличивать до 6 – 8% по массе.
4. Устойчивость к старению ПБВ с пластификатором практически не отличается от битумов, а устойчивость к расслоению по неко-
торым показателям выше.
При длительном хранении ПБВ или транспортировании при |
|
|
И |
температуре 160 °С вяжущее следует перемешивать с периодично- |
|
стью 2 – 3 ч. |
Д |
5. Сопоставление нормативных требований ПБВ в соответствии с ГОСТ Р 52056 с зарубежными стандартами на ПБВ показывает, что оно превосходит мировые аналоги по показателям трещиностойкости и деформативности при низких температурах.
При этом отечественные ПБВ отличаются меньшей стоимостью, чем зарубежные, так как содержат минимально необходимые количества полимера и пластификатора.
6. Полимерно-битумные вяжущие на основе СБС по сравнению с битумами обладают высокой эластичностью, трещиностойкостью и деформативностью при низких температурах.
133
7. Применение ПБВ для приготовления горячих полимерасфальтобетонных смесей позволяет получить полимерасфальтобетоны с более высокими показателями сдвигоустойчивости, трещиностойкости, морозостойкости и долговременной прочности, чем асфальтобетоны на битумах. Срок службы полимерасфальтобетонных покрытий в 2 – 3 раза превышает срок эксплуатации асфальтобетонных покрытий.
9.3. Технолог я пр готовления модифицированных битумов
орудование |
||
СПол мерно- |
с использованием ДСТ |
|
тумные вяжущие требуемого качества изготавли- |
||
вают перемеш |
ем вязких дорожных битумов с блоксополимера- |
|
ми типа |
БС поверхностно-активными веществами (ПАВ), а при |
|
необход мости с пласт фикаторами. |
||
Реальное о |
, его производительность и размещение |
|
определяются техн ко-экономическими показателями, обусловлен- |
||
ными требуемым о ъёмом ПБВ. |
||
|
|
А |
Полимерноитумные вяжущие получают на асфальтобетонных |
||
заводах, оснащенныхбспециальными установками. Так, фирма |
||
«Beninghoven» выпускает тригональную смесительную установку для |
||
получения ПБВ. Установка состоит из смесителя объёмом 5 м3 с ло- |
||
пастной |
мешалкой, тригональной машины (коллоидная мельница |
|
«Сифер»), дозирующего, перекачивающегоДоборудования и трубопроводов. Корпус смесителя, тригональная машина и все битумопроводы снабжены масляным подогревом с температурой до 190 °С.
ПБВ в тригональной смесительной установке получают по технологической схеме, представленной на рис. И31.
ПБВ можно получать двумя способами.
По первому (одностадийному) способу ПБВ получают в следующей технологической последовательности.
Вязкий дорожный битум нагревают в цистерне битумоплавильного агрегата до температуры 140 – 150 °С. С пульта установки осуществляют подачу масла от масляного нагревателя в масляные рубашки смесителя, тригональной машины, битумопроводов, битумных насосов.
После обогрева битумных коммуникаций при помощи шестеренного насоса через объёмный дозатор в смеситель закачивается требуемое по рецепту ПБВ количество битума, имеющего температу-
134
ру 140 – 150 °С. Температуру битума в смесителе поднимают до 150 – 160 °С и начинают введение в битум необходимого количества пластификатора. Пластификатор подается в смеситель из ёмкости для хранения с помощью шестеренного насоса через объёмный дозатор. Как только пластификатор начинает поступать в смеситель, включа-
Сется лопастная мешалка. Время перемешивания битума с пластификатором составляет 5 – 7 мин. В процессе перемешивания температуру пластиф ц рованного битума доводят до 150 – 160 °С.
и бА Д И
Рис. 31. Технологическая схема приготовления полимерно-битумного вяжущего на установке фирмы «Beninghoven»
135