Технологии

Показатели физико-механических свойств полимерно-битумных вяжущих должны удовлетворять требованиям ГОСТ Р 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия».

При приготовлении полимерно-битумных вяжущих первостепенное значение имеет правильный выбор установок для производства модифицированного битума, от которого зависит производительность труда, качество и стоимость дорожно-строительных работ.

Установки для модификации битума выпускают многие фирмы мира: Benninghoven, Breining (Германия), Gold Asphalt, Massenza (Италия) и др.

В России установки для модификации битума выпускают «Инженерный центр Планета», ЗАО «Номбус» и др. В странах СНГ установки выпускаются ОАО «Кредмаш» (Украина).

Характерным отличием большинства зарубежных установок является наличие коллоидной мельницы (так называемого диспергатора), которая реализует метод измельчения и требует для своей работы большой потребляемой мощности.

Установки, принцип действия которых не основан на использовании коллоидных мельниц, применять нецелесообразно из-за снижения качества ПБВ.

Фирмой Benninghoven производятся установки для модификации битума в контейнерном исполнении (табл. 1). Производительность установки CPA 15 в зависимости от качества битума и полимера составляет 15-30 т/ч.

После предварительного перемешивания в смесителе материал подается в гомогениратор, в котором происходит соединение битума и полимера на молекулярном уровне с получением полимерно-битумного концентрата. При необходимости полученный концентрат перекачивается в проточный смеситель, в котором происходит его смешение с необработанным битумом согласно потребности. Готовый продукт подается из смесителя в накопительную емкость. Нагреватель представляет собой трубчатый теплообменник горизонтального типа, изготовленный по принципу многоканального котла, который обеспечивает высокий тепловой КПД.

Управление и электросхема установки охватывают весь технологический процесс модификации битума, включая наполнение и перекачку готового продукта в складские битумные емкости.

С учетом опыта эксплуатации базовой модели агрегата CPA 15 фирма Benninghoven производит серийно новую модель СРА 15-30L производительностью 15-30 т/ч, более простую по конструкции. Коллоидная мельница и вспомогательное оборудование установки CPA 15-30L также смонтированы на раме стандартного контейнера. Вместо теплообменника термального масла использована более простая система электронагрева битума посредством электротэнов.

В отдельную группу выделяют оборудование, которое может быть изготовлено и приобретено дорожно-строительной организацией на месте. К этому оборудованию отнесены: накопительная емкость для готового продукта с мешалкой, система его отгрузки и битумные трубопроводы к емкостям предприятия. За счет видоизменения состава оборудования стал возможным его монтаж в 20-футовом контейнере вместо 40-футового (предыдущая модель СРА 15).

В номенклатуре выпускаемого оборудования для модификации битума фирмы Breining установки стационарного или контейнерного типа производительностью 9-30 т/ч в зависимости от типа и концентрации полимера.

В конструкции установок предусмотрен смесительный бак на 3 тензодатчиках для высокоточного дозирования битума и полимера. Точность дозирования до 0,01%.

Выбор технологии определяется химическим составом и концентрацией полимера. Варианты производственного процесса отражены в табл. 2.

Битум и полимер дробятся и перемешиваются в коллоидной мельнице между ротором и статором до однородного состояния. При концентрации полимеров свыше 6% предусмотрена возможность последовательной установки второй коллоидной мельницы Polymill для ускорения процесса растворения.

Предусмотрены разные уровни автоматизации процесса:

автоматический режим с электрошкафом;

автоматический режим с программой-супервизором.

Особенностями оборудования для приготовления ПБВ, разработанного фирмой Gold Asphalt, производительностью 5 и 10 т/ч (схема 1) являются технологические условия приготовления ПБВ и связанные с ними конструктивные особенности.

Основа установки для производства модифицированного битума – коллоидная мельница М-SU-460, состоящая из статора, устройств крепления и ротора. В основе конструкции мельницы заложена выработка высокотангенсиальной силы и в то же самое время режущего эффекта на пересечении зубьев, которые установлены на роторе и статоре.

Фирма Gold Asphalt производит стационарные установки и мобильные установки, которые просты в монтаже и транспортировке оборудования. Возможно управление технологическим процессом производства ПБВ в автоматическом режиме или вручную.

Фирма Massenza выпускает установки для производства модифицированного битума стационарного и контейнерного типа.

Основной частью установки для модификации битума производительностью 8-15 т/ч является коллоидная мельница PMB-460 собственной конструкции фирмы, обеспечивающая микрометрическую регулировку зазора между ротором и статором с шагом в 0,1 мм.

В конструкции коллоидной мельницы PMB 460 предусмотрены:

взаимозаменяемые ротор и статор, кожух масляного обогрева;

секционные клапаны для циркуляции горячего масла;

микрометрическая регулировка зазора между ротором и статором;

накачивающее действие для рециркуляции смеси в дозирующий бак или в обменный бак;

водяная рубашка для охлаждения уплотнения на валу с закрытой петлей для охлаждения с помощью вентилятора;

соединение с электродвигателем 160 кВт;

станина с натяжным шкивом и защитным картером.

ОАО «Кредмаш» (Украина) выпускается цистерна, предназначенная для приготовления модифицированных битумов с использованием твердых и порошкообразных добавок. В состав оборудования входит теплоизолированная цистерна (схема 2) с нагревом битума через жаровые трубы теплом от сжигания природного газа, оборудованная датчиками температуры битума и отходящих через дымовую трубу продуктов сгорания. Контроль уровня и количества битума в цистерне осуществляется указателем уровня.

Цистерна оборудована системой подогрева и поддержания температуры битума теплом дымовых газов с оптимальным соотношением теплопроизводительности горелки и площади поверхности жаровых труб, что обеспечивает мягкий подогрев битума.

 

Приказом Федерального дорожного департамента Минтранса России № 9 от 31.01.95 было предписано на федеральных дорогах применять в верхних слоях покрытий только полимерно-битумные вяжущие.

В целях реализации данного приказа Инженерным центром «Планета» была разработана установка для приготовления модифицированного битума производительностью 5 т/ч.

Установка «Планета» была выполнена по модульно-блочному принципу и состояла из двух модулей: модуля приготовления концентрата комплексной добавки и модуля разбавления.

С учетом накопленного опыта при эксплуатации установок для приготовления модифицированного битума Инженерный центр «Планета» в настоящее время предлагает установки производительностью 1,25, 2,5 и 5 т/ч. На схеме 3 представлена установка, в которой модификация битума осуществляется с производительностью 5 т/ч в два этапа:

растворение и получение концентрата (до 16%) в первом смесителе V=2 м3;

разбавление концентрата до требуемой величины во втором смесителе V=6,3 м3.

При передаче концентрата из первого смесителя во второй производится измельчение его с помощью шестеренного насоса и диспергатора.

Для переработки мастик и других составов, предполагающих бóльшую, чем при модификации битума, вязкость, Инженерный центр «Планета» предлагает использовать установку, в которой второй смеситель имеет тихоходную мешалку, позволяющую равномерно распределить компоненты смеси по всему объему перерабатываемой массы.

Основные технические параметры установок для модификации битума представлены в таблице 1.

Зарубежные фирмы – производители установок предлагают большой выбор данной дорожной техники в широком ассортименте по производительности, мобильности, уровню автоматизации и комплектности, уделяя большое внимание выпуску установок производительностью 8, 15 и 20-30 т/ч для оснащения мощных АБЗ.

Производство установок для модификации битума в России ограничивается выпуском установок производительностью не более 5 т/ч, что является недостаточным в условиях перспективы повышения потребления модифицированного битума в дорожной отрасли.

Межведомственной программой развития дорожного машиностроения России на 2001-2005 гг. был предусмотрен выпуск оборудования для приготовления ПБВ производительностью 20-30 т/ч. Однако его изготовления и внедрения на АБЗ по ряду причин организационного и технического характера не произошло.

Отечественной промышленности с учетом опыта зарубежных фирм следует расширить номенклатуру установок для модификации битума различного типа и производительности.

 

Производитель, страна Индексы установок, тип	Основные технические параметры
	Производительность, т/час	Установленная мощность, кВт	Масса, т	Габариты, м длина х ширина х высота
Benninghoven, Германия:
CPA-10L-моб.	10	190	12	20-футовый контейнер 6,03х2,44х2,53
CPA-15-моб.	15-30	240	20	40-футовый контейнер 12,19х2,44х2,59
CPA-30L-моб.	15-30	200	15	20-футовый контейнер 6,03х2,44х2,59
Gold Asphalt, Италия: CA-BMM 1/5-моб.	5	205	н.д.	н.д.
CA-BMM 2/5-моб.	5	220	н.д.	н.д.
CA-BM 1/10-стац.	10	220	н.д.	н.д.
CA-BM 2/10-стац.	10	250	н.д.	н.д.
Massenza, Италия: MONOMIX	5-6	215	4,9	7,55х2,45х2,5
CHALLENGER	8-15	220	4,9	8,3х2,5х2,43
CHALLENGER-2	20-30	380	4,9	н.д.
ЗАО «Инженерный центр Планета», Россия Планета-М 5,0	5,0	220	9,7	6,0х4х5
Планета-М 2,5	2,5	120	6,5	4,5х4х5
Планета-М 1,5	1,25	120	4,1	4х4х3,5
ОАО «Кредмаш», Украина КДМ 221	3-5	25	н.д.	н.д.

Стационарные установки:	Один бак: смешивание и рециклинг	Один бак: смешивание и дробление	Сдвоенный бак: 2 мельницы POLYMILL (по 1 на каждый бак)
2% SBS	12 т/ч	16 т/ч	30 т/ч
5% SBS	10 т/ч	13 т/ч	23 т/ч
Транспортабельные установки:			сдвоенный бак: 1 мельница POLYMILL
2% SBS		30 т/ч
5% SBS		23 т/ч