Асфальтобетон с отходами промышленности

 

 

 

 

 

 

4.Применение отходов  в производстве асфальтобетона

4.1 Асфальтобетон  с дробленой резиной

Применение резиновой  крошки для модифицирования битумного  вяжущего показали перспективность  ее применения. Проблема переработки  изношенных автомобильных шин и  вышедших из эксплуатации резинотехнических  изделий имеет большое экологическое  и экономическое значение для  всех развитых стран мира. Невосполнимость  природного нефтяного сырья диктует  необходимость использования вторичных  ресурсов с максимальной эффективностью. За последние 10 лет  в мире накоплен большой научно-технологический  опыт в области переработки изношенных шин с металлическим и текстильным  кордом, и изучении рынка сбыта  продуктов переработки шин.

В последние годы резко  возрос спрос на резиновые крошки и порошки. Их стоимость  подошла  вплотную к стоимости первичного сырья (каучуков). Указанные выше причины  заставили все зарубежные и отечественные  фирмы, разрабатывающие технологии и оборудование для переработки  шин, пересмотреть свои подходы к  создаваемым технологическим линиям. В основу технологии переработки  заложено механическое измельчение  шин до небольших кусков с последующим механическим отделением металлического и текстильного корда и получение резинового "гранулята" нужных размеров.

Широкая область применения получаемых резиновых материалов:

- порошковая резина с размерами частиц от 0,5 до 1,0 мм применяется в качестве добавки для модификации нефтяного битума в асфальтобетонных смесях, используемых при строительстве автомобильных дорог, которые улучшают их деформационные и фрикционные свойства. Такие добавки позволяют увеличить прочность покрытия дорог, а также их стойкость к удару, морозостойкость и стойкость к растрескиванию полотна при температурных перепадах. Объем дробленой резины в составе таких усовершенствованных покрытий должен составлять около 2% от массы минерального материала, т.е. 60...70 тонн на 1 км дорожного полотна. При этом срок эксплуатации дорожного полотна увеличивается в 1,5 - 2 раза.

- резиновая крошка с размерами частиц от 1,0 до 2,0 мм используется для приготовления регенерата резины, а также в промышленности строительных материалов для получения резинобитумного вяжущего при производстве аэродромной мастики, фольгоизола, битуминозных кровельных материалов, асфальтобетонных смесей, получения сорбентов и пр.;

- резиновая крошка с размерами частиц от 2,0 до 5,0 мм используется в строительстве современных футбольных полей с искусственным травяным покрытием и напольных покрытий для спортивных сооружений, легкоатлетических манежей, тротуарных покрытий, звукопоглощающих экранов, панелей, жгутов.

- резиновая крошка с размерами частиц от 5,0 до 10 мм используется при изготовлении массивных резиновых плит для комплектования трамвайных и железнодорожных переездов, отличающихся длительностью эксплуатации, хорошей атмосферостойкостью, пониженным уровнем шума и современным дизайном; спортивных площадок с удобным и безопасным покрытием; животноводческих помещений и т.д.

      Организация  производства по переработке  вышедших из эксплуатации шин  поможет не только во многом  решить региональные экологические  проблемы и создать новые рабочие  места, но и позволит также  образовать источники пополнения  бюджетных средств за счет  доходов от деятельности предприятий,  выпускающих продукцию бытового  и производственного назначения  с использованием продуктов переработки  изношенных шин.

Схема линии по получению  резиновой крошки представлена на рис 1. 
На первом этапе технологического процесса поступающие со склада шины подаются на участок подготовки шин, где они моются и очищаются от посторонних включений. После мойки шины поступают в блок предварительного измельчения - агрегаты трехкаскадной ножевой дробилки, в которых происходит последовательное измельчение шин до кусков резины, размеры которых не превышают 30х50 мм. На втором этапе предварительно измельченные куски шин  подаются в молотковую дробилку , где происходит их дробление до размеров 10х20 мм. При дроблении кусков обрабатываемая в молотковой дробилке масса разделяется на резину, металлический корд, бортовую проволоку и текстильное волокно.

Резиновая крошка с выделенным металлом поступает на транспортер, с которого свободный металл удаляется  с помощью магнитных сепараторов  и поступает в специальные  бункеры. После металлические отходы брикетируются. На третьем этапе  куски резины подаются в экструдер-измельчитель. На этой стадии обработки происходит параллельное отделение остатков текстильного волокна и отделение его с помощью гравитационного сепаратора от резиновой крошки. Очищенный от текстиля резиновый порошок подается во вторую камеру экструдера-измельчителя, в котором происходит окончательное тонкодисперсное измельчение. По выходу из экструдера - в вибросито, и где осуществляется рассев порошка на 2 фракции:  1-ая фракция  -0,5…1,0   мм.,  2-ая фракция – 1,0…2,0   мм.

 

 

Рис.1.  Технологическая схема получения резинового порошка 

 

Для приготовления асфальтобетонной смеси использовали резиновую крошку   полученную измельчением старых автопокрышек. Активированную смесь получали путем  совместного помола дезинтетраторной  установки марки УИС – 2У резиновой крошки с обезвреженным фосфорным шлаком в отношении 1:2 по массе. Резинобитумоминеральные смеси готовились в механической мешалке со скоростью вращения вала 60 об./мин. Технология приготовления асфальтобетона с резиновой крошкой была следующей: в нагретую мешалку загружали заполнитель, минеральный порошок и битум нагретые до требуемой температуры, затем вводили резиновую крошку. Продолжительность перемешивания смеси составляла 3-5 минут. После перемешивания смесь выдерживали в мешалке 60 минут .

Физико-механические свойства резинобитумоминеральных композиций с использованием резиновой крошки в зависимости от температуры приготовления смеси приведены в табл.1.

Повышение температуры перемешивания  с 150ºС до 225ºС и выдерживание резинобитумоминеральных смесей после перемешивания,  как следует из таблицы, обеспечивает высокие показатели прочности образцов. В целом, введение в битумоминеральные композиции резиновой крошки приводит к увеличению сопротивляемости на сжатие при высоких температурах испытания, и к весьма существенному (15-25ºС) снижению их температуры растрескивания, что позволяет значительно повысить долговечность этих композиций (рис 2).

 

Таблица 1. Физико-механические свойства модифицированного асфальтобетона  

 

Температура перемешивания, ºС	Сопротивление на сжатия Rc, МПа при температурах							Водо- насыщение w,%	Коэф. водо стоико сти,Кв	Температура растрескивания, ºС
	0ºС	20ºС	50ºС		60ºС	70ºС	80ºС
А. С добавкой резиновой  крошки марки РДС
225 205 185 165 150	8,1 8,0 7,8 7,6 7,5	4,9 4,8 4,6 4,3 4,2	2,2 2,1 2,0 1,9 1,4		1,95 1,85 1,79 1,76 1,70	1,6 1,5 1,4 1,3 1,1	1,4 1,3 1,3 1,2 1,1	1,8 1,7 1,6 1,6 1,4	0,97 0,97 0,97 0,95 0,92	-39 -38 -37 -36 -34
В. Без добавки резиновой крошки
150	7,2	4,0	1,2	1,69		1,0	0,99	0,74	0,95	-25

 

 

Температура перемешивания,

Рис 2. Зависимость прочности на сжатия от температуры перемешивания. 

 

Таким образом, применение в  составе асфальтобетона резиновой крошки  приводит к увеличению прочности и долговечности, особенно при высоких температурах. Это позволяет применять данный асфальтобетон в регионах сшироким диапазонам изменения температур.  

 

4.2Асфальтобетон  с добавкой атактический полипропилена(АП)

Одним из альтернативных вяжущих  является атактический полипропилен (АП), получаемый на заводах как побочный продукт при производстве изотактического полипропилена. АП характеризуется достаточной стабильностью состава и свойств.

Наибольшее влияние АП оказывает на битумы II структурного типа: существенно повышаются их тепло- и трещиностойкость (повышается температура размягчения и снижается температура хрупкости), а следовательно, и интервал работоспособности. Улучшается сцепление битумов с минеральными материалами.

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о том, что  АП с успехом, можно применять  как добавку к битумам, состав комплексного органического вяжущего (КОВ), получаемого на основе вязких дорожных битумов и атактического полипропилена (АП), а также в качестве самостоятельного вяжущего в дорожном строительстве.

Атактический полипропилен - один из полимеров, выпускаемых промышленностью и поэтому доступных для широкого применения в дорожном строительстве.

 Использование АП в  качестве самостоятельного вяжущего позволяет получить:

- горячий пластбетон, отвечающий  требованиям ГОСТ 9128-84, предъявляемым  к асфальтобетонам II марки, и  характеризующийся повышенной сдвигоустойчивостью, трещино-, водо- и морозостойкостью; складируемые пластбетонные смеси, уплотняемые в холодном состоянии, которые по качеству удовлетворяют требованиям, предъявляемым к горячему асфальтобетону.

- дает возможность приготавливать  складируемые смеси, которые уплотняются  в холодном состоянии, по качеству  значительно превышают холодный  асфальтобетон и приближаются  к теплому и горячему асфальтобетонам.

Атактический полипропилен представляет собой аморфный термопластичный материал. Он может быть твердым или жидким. Твердый АП выпускается в виде гранул, опудренных тальком или другим порошкообразным веществом (минеральным или органическим, по согласованию с потребителем) для предотвращения их слипания. Гранулы размером 5 - 20 мм в любом направлении должны иметь линзообразную или цилиндрическую форму.

Оптимальную концентрацию АП подбирают в лабораторных условиях. При оценке оптимума АП следует учитывать  весь комплекс физико-механических свойств  вяжущего и асфальтобетона.

При приготовлении КОВ  в условиях АБЗ АП следует вводить  в битум. Перед введением в  битум или перед использованием в качестве самостоятельного вяжущего АП необходимо расплавить и выдержать  при температуре расплава (160 - 180°С) до тех пор, пока в нем не прекратится  пенообразование (ориентировочное  время выдерживания - 2,5 - 3 ч).

Для этих целей рекомендуется  использовать один из битумных котлов или отдельную емкость, вместимость  которой - сменная норма расхода  АП. Последнюю рассчитывают исходя из сменной потребности в вяжущем для получения смеси, а в случае использования КОВ - из потребности в битуме и в зависимости от выбранной концентрации АП.

Смешение АП сбитумам осуществляют путем циркуляции с помощью битумного насоса. В процессе перемешивания оценивают однородность смеси. КОВ считается готовым, если на стеклянной палочке, извлеченной из горячего вяжущего, не обнаруживаются комочки, крупинки или сгустки.Ориентировочное время перемешивания - 0,5 - 1,5 ч.

 АП и КОВ на основе  АП при рабочей температуре  не рекомендуется выдерживать  более одной смены.Для экономии битума рекомендуется из вязкого битума имеющейся марки (БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130 и БНД 130/200) путем введения сырья для производства вязких битумов по ТУ 38 101582-75 "Сырье для производства нефтяных вязких дорожных битумов" получать битум марки БНД 200/300 и затем в него добавлять АП в количестве 3% массы битума.

 

4.3Асфальтобетон  с порошковыми отходами промышленности

Порошковые отходы промышленности (пыль уноса цементных заводов, зола уноса ТЭС, ферропыль, флотохвосты, шламы и пр.) разнообразны как по зерновому, так и по химическому составам и применяются для, замены минерального порошка или части песка и минерального порошка в асфальтобетонах из смесей III марки.

Основными условиями применения порошковых отходов является отсутствие в них глинистых и органических примесей, водорастворимых соединений и свободной окиси кальция.

 Различаются тонкодисперсные  порошковые отходы с содержанием  зерен мельче 0,071 мм 60-95% (ферропыпь, шламы, пыль уноса цементных заводов, циклонная пыль и др.) и грубодисперсные - 30-60% (флотохвосты, золошлаковые смеси, отсевы дробления слабых известняков и др.). Все виды отходов характеризуются повышенной пористостью и битумоемкостью и способствуют повышению этих показателей асфальтобетонов, приготавливаемых с применением указанных отходов.