Доклад на конференцию Россия молодая. Предпосылки получения кондиционных полимернобитумных вяжущих на основе резиновой крошки в Кузбассе
 Скачать 27.49 Kb.
|
|
УДК 625.878 - 72 Предпосылки получения кондиционных полимерно-битумных вяжущих на основе резиновой крошки в Кузбассе С.А.Иванов, группа СД-081, 5 курс Е.М.Вахьянов, группа СД-082, 5 курс Научный руководитель: С.Н.Шабаев, к.т.н., доцент, заведующий кафедрой автомобильных дорог Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф.Горбачева г.Кемерово Усилия федеральных и региональных органов власти по диверсификации российской экономики направлены на создание и развитие новых производств, одним из которых является строительство заводов по переработке изношенных автомобильных шин. Так в Кузбассе, помимо существующего завода по переработке изношенных автомобильных шин в г. Новокузнецк мощностью порядка 4 тыс. тонн в год, в 2012 году в г. Ленинск-Кузнецкий запущена в строй первая очередь нового подобного завода способного перерабатывать 10 тыс. тонн сырья в год. К концу 2013 года планируется ввод в эксплуатацию второй очереди с выходом на проектную мощность 20 тыс. тонн в год, при этом общее количество вновь созданных рабочих мест составит более 100. Открытие новых заводов по выпуску какой-либо продукции должно быть рентабельным. Однако по утверждению специалистов принимать на утилизацию большое количество шин бессмысленно, так как нет рынка сбыта. Устройство детских площадок и теннисных кортов занимает лишь малую долю рынка, поэтому многие сходятся во мнении, что массовая утилизация могла бы иметь место при использовании резиновой крошки для строительства дорог. Исследование возможности использования резиновой крошки при производстве асфальтобетонных смесей и укладки из них слоев покрытия принимались еще с середины прошлого столетия. При этом в США и ряде Европейских стран устройство конструктивных элементов дорог на резинобитумных вяжущих приняло массовый характер. В России же имеется целый ряд проблем, препятствующих развитию подобных технологий. К сожалению, опыт показывает, что простое перенимание новых технологий из-за рубежа практически во всех случаях не может дать моментального положительного результата. Любая технология требует адаптации к новым реальным условиям ее применения. То же самое касается и технологий, основанных на резинобитумных вяжущих. Из доклада, сделанного годом ранее, можно повторить следующие недостатки по получению и применению резинобитумных вяжущих: - необходимость наличия у подрядчиков специального высокотехнологичного дорожного оборудования для работы с резинобитумными вяжущими, имеющими повышенную вязкость; - наличие специальных битумов, насыщенных соединениями ароматических и нафтеновых масел; - наличие резиновой крошки определенного химического состава, из которого следует отметить обязательность содержания порядка 30 % натурального каучука. Если первый из вышеперечисленных недостатков еще можно устранить путем приобретения специального оборудования, то вторые два недостатка не целесообразно решать подобным путем. То есть необходимо адаптировать технологию таким образом, чтобы имелась возможность получать резинобитумные вяжущие на российских битумах и на резиновой крошке, выпускаемой в Кузбассе. Проведенные в КузГТУ совместно с ОАО «Автодор» и ОАО «Кемеровоспецстрой» исследования показывают, что местная резиновая крошка не растворяется, либо очень слабо взаимодействует с битумом при термохимических параметрах, рекомендуемых иностранными специалистами. При этом трудно говорить о том, что мы получаем композиционное резинобитумное вяжущее, вернее сказать о получении смеси битума с резиновой крошкой. Введение подобного композита в состав асфальтобетонной смеси в качестве вяжущего не приведет к заметному улучшению низкотемпературных и высокотемпературных свойств асфальтобетона, повышению устойчивости к колее- и трещинообразованию, а лишь вызовет замену части минеральных частиц на резиновые, имеющие слабую сшивку с составляющими битума, что приведет к снижению упругости асфальтобетонного слоя и проблеме достижения требуемого коэффициента уплотнения. Использование подобных композитов в качестве материала для подгрунтовки основания также не может дать значительных положительных результатов, так как повышенная вязкость продукта обусловлена не столько содержанием полимерных компонентов, сколько наличием дисперсных малосвязанных резиновых частиц. Указанные выше недостатки заставили пересмотреть технологические параметры получения композиционных полимерно-битумных вяжущих на основе резиновой крошки. За счет изменения термохимических параметров удалось достичь химического взаимодействия битума и частиц резины, что выразилось в повышении температуры размягчения «по кольцу и шару» по сравнению с исходным битумом с 43ºС до 52ºС, и снижении низкотемпературных параметров с минус 17ºС до ориентировочно минус 40ºС. При этом возросла пенетрация при 25ºС с 92 пенетрационных ед. до 132 пенетрационных ед., т.е. по существующей классификации для битумов, марка полученного композиционного материала соответствует марке битума БНД 130/200, который также можно применять в погодно-климатических условиях Кемеровской области. Но с повышением пенетрации при 25ºС также значительно возросла пенетрация при 0ºС, которая увеличилась с 30 пенетрационных ед. до 71 пенетрационных ед., что и позволило косвенным путем определить ориентировочную температуру хрупкости. Слайд 6 Таким образом, интервал пластичности резинобитумного вяжущего составляет порядка 90-95ºС, в то время как у исходного битума он составлял порядка 60ºС, тем самым в 95-98 % случаев фактическая температура вяжущего в покрытии будет находиться в интервале его пластичности, что должно способствовать снижению скорости колее- и трещинообразования асфальтобетонного покрытия. Дуктильность полученного композиционного полимерно-битумного вяжущего на основе резиновой крошки не определялась, так как проведенные предварительные испытания показали, что данный показатель для инновационного материала меньше, чем у битума, но в то же время ряд специалистов утверждают, что значения показателя растяжимости битума характеризует в основном его однородность и способность вытягиваться в тонкие нити, однако реальная работа битума в дорожных конструкциях никак не обуславливает его растяжение в нормированных ГОСТом значениях. В связи с этим растяжимость для резинобитумного вяжущего не является определяющим (имеющим высокую значимость) показателем, а низкое значение показателя обусловлено неоднородностью системы (наличие дисперсных частиц резины в относительно однородном битуме). Это в том числе косвенно подтверждается требованиями, предъявляемыми к таким полимерно-битумным вяжущим как ПБВ на основе блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол, «УНИРЭМ», «БРК-ИГУ». На сегодняшний день производится оценка таких важных показателей для инновационного материала как изменение температуры размягчения «по кольцу и шару» после прогрева и сцепления с каменными материалами. Кроме того, будет произведена оценка вязкости полученного продукта для определения возможности работы с данным композитом на имеющемся в России и Кузбассе технологическом оборудовании. Это позволит окончательно рационализировать состав композиционного полимерно-битумного вяжущего на основе резиновой крошки. Литература 1. ГОСТ Р 52056-2003э Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блок-сополимеров типа стирол-бутаддиен-стирол. Технические условия [Текст] / Госстандарт России. – М. : Изд-во стандартов, 2003. 2. ОДМ. Рекомендации по применению битумо-резиновых композиционных вяжущих материалов для строительства и ремонта покрытий автомобильных дорог (для опытного применения) [Текст] / Минтранс России. – М., 2003. 3. Шины в крошку [Текст]: региональная деловая газета «Континент Сибирь». – 12 сентября 2008. 4. Веренько, В. А. Новые материалы в дорожном строительстве: учеб. пособие / В. А. Веренько. – МН.: УП «Технопринт», 2004. – 170 с. 5. ОДМ 218.2.003-2007. Рекомендации по использованию полимерно-битумных вяжущих материалов на основе блок-сополимеров типа СБС при строительстве и реконструкции автомобильных дорог [Текст] / Росавтодор. – М., 2007. |