Прочитать публикацию в формате PDF 203 Кб Для чтения PDF необходима программа Adobe Reader

Производство модификатора для окисленных битумов «ПФМ»

Кемалов А.Ф., Кемалов Р.А.,

Муллахметов Н.Р., Фаттахов Д.Ф., Галиев А.А.,

Идрисов М.Р., Бадретдинов Р.Ш., Файзрахманов А.Т.

Казанский государственный технологический университет, г. Казань

Научно-технологический центр «Природные битумы»

В настоящее время до 90% производимого во всем мире объема товарных битумов потребляется дорожной отраслью. Специалисты разных государств сходятся во мнении, что нефтяной битум является самым дешевым и наиболее универсальным материалом для применения в качестве вяжущего при устройстве дорожных покрытий. Необходимо отметить тот факт, что дорожные битумы российского и зарубежного производства принципиально различаются по качеству, что предопределено различием нормативных требований к этому виду товарной продукции в нашей стране и за рубежом.

В связи с растущей грузонапряженностью, интенсивностью и скоростью движения на автодорогах значительно повышаются требования к битумным вяжущим. На сегодняшний день до 70 % выпускаемых в России и странах СНГ битумов по ассортименту и качеству не соответствуют требованиям современного рынка. Как следствие недостаточное качество битумов ведет к преждевременному износу дорожных покрытий и, в итоге приводит к увеличению капитальных затрат на проведение трудоемких ремонтных работ. Вместе с этим качество дорожных покрытий, их долговечность в значительной степени зависит от прочности сцепления битумных вяжущих с минеральными материалами. Одним из существенных недостатков производимых в Татарстане дорожных и строительных битумов является их низкая адгезия к поверхности обрабатываемых минералов, приводящая, в свою очередь, к сокращению срока службы конструкций. Следует особо отметить, что даже средний срок службы дорожных покрытий в Республике Татарстан не составляет 5-6 лет (на практике эта цифра колеблется от 1 до 3 лет), в то время как за рубежом эта цифра достигает 10-15 лет.

Для производства дорожных и строительных битумов по классификации БашНИИ НП (Сейчас институт проблем нефтехимии и нефтепереработки) пригодны нефти с определенным соотношением асфальтенов, смол и н-парафинов. Однако в связи с ограниченностью запасов нефтей, имеющих определенное соотношение вышеуказанных компонентов, в особенности по содержанию твёрдых парафинов, для производства битумов используются остатки практически любых нефтей, что приводит к низкому их качеству. Кроме того, содержащиеся в битуме полициклические ароматические соединения, смолы и гетероатом-содержащие соединения не обеспечивают требуемую адгезию, как к минеральной части асфальтобетона, так и в случае использования строительных и специальных марок битумов в производстве битумно-кровельных, мастично-лаковых материалов к металлической и железобетонной основе, Кислородсодержащие соединения, образующиеся при окислении гудрона, также мало влияют на адгезионные свойства битумов.

Таким образом, к факторам, сдерживающим широкое использование нефтяных остатков из малопригодных нефтей в производстве вяжущих относятся их низкие адгезионно-прочностные и упруго-деформационные свойства. Что связано с особенностями химического состава сырья, а именно высоким содержанием длиноцепочных парафиновых углеводородов (УВ) и факторами процесса окисления тяжелых нефтяных остатков.

Анализ опыта применения модификаторов для повышения качества битумов показал, что для повышения реологических и физико-механических характеристик битумов и асфальтобетонов обычно используют различные виды полимеров, синтетические каучуки, резиновую крошку и т.д. Отечественная и зарубежная практика применения модификаторов, особенно высокомолекулярных, показала, что такие модификаторы намного проще совмещаются с остаточными битумами, в структуре которых гораздо больше свободных молекулярных связей, чем в окисленных битумах. Поскольку в нашей стране в практике дорожного и гражданского строительства применяют в основном окисленные битумы, то введение в них различного рода высокомолекулярных полимеров, представляет сложную техническую задачу.

С учетом вышеизложенного были проведены исследования по выбору компонентного состава модификатора, который удоволетворял бы следующим условиям:

Дешёвая сырьевая база

Экологичность

Простота аппаратурного оформления

С учётом вышеизложенного, на основе многочисленных лабораторных испытаний как собственных, так и в сторонних организациях, была разработана серия полифункциональных модификаторов, отличительной особенностью которого является его многофункциональность. Выраженная в одновременном улучшении таких важных эксплутационных характеристик вяжущего как: расширение интервала пластичности, адгезии и низкотемпературных свойств.

Для оценки эффективности разработанного модификатора были исследованы дорожные битумы марки БНД 60/90 Елховского нефтеперерабатывающего управления ОАО «Татнефть» которые представлены на следующим пл.

Физико-химическиесвойстваисходногоимодифицированногобитума Елховского НПУ (ЕНПУ) марки БНД 60/90

Таблица1

В результате (таблица 1), модифицированный битум по своим качественным характеристикам, а именно температуре размягчения, глубина проникания иглы в полной мере соответствуют указанному стандарту, а по отдельным показателям, таким как растяжимость, температура хрупкости и адгезии превосходят как первоначального не модифицированный битум, так и требования вышеуказанного норматива.

На базе центральной строительной лаборатории (ЦСЛ) ОАО ГПРСО «Татавтодор» нами были проведены лабораторные испытания образцов асфальтобетонных смесей на основе не модифицированного и модифицированного битума ЕНПУ ОАО «Татнефть» в соответствии с ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства» и по техническим условиям ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон». Характеристики образцов представлены в таблице 2.

Физико-механическиесвойстваплотныхасфальтобетоновизгорячихсмесей

Таблица 2

Благодаря улучшенным характеристикам модифицированного вяжущего, особенно адгезии, срок службы асфальтобетонных покрытий, приготовленных на его основе, по крайней мере, в 3 раза выше, чем срок службы покрытий с использованием не модифицированного битума за счет более высоких значений пределов прочности при сжатии, водостойкости получаемого асфальтобетона.

Отличительными особенностями и преимуществами разработанных нами модификаторов серии ПФМ по сравнению с известными аналогами: серии "АМДОР", "WETFIX N", "DIAMINE OLBS" и российскими марками адгезивов серии БП-3 (М, КСК и др.) являются их:

- высокая адгезионная способность, обеспечивающая сцепление битума с минеральным материалом не ниже 1 балла;

- термоустойчивость и стабильность при температурах 250-270⁰С в течение 4-х часов по сравнению со 140-170⁰С у вышеперечисленных аналогов ведущих производителей;

- высокая температура вспышки – не ниже температуры окисления ТНО (250-270⁰С) по сравнению со 140-170⁰С у вышеперечисленных аналогов ведущих производителей;

- высокая технологичность с возможностью дозирования ПФМ в битум, выходящий из окислительной колонны с температурой до 250⁰С;

Среди основных преимуществ следует отметить универсальность модификатора, высокую технологичность его применения, меньшие энергозатраты при приготовлении модифицированного битума, минимальные изменения в технологической линии производства битумов (обогреваемый насос-дозатор в линию откачки битума из окислителя в товарную емкость), жидкофазная консистенция, и самое основное перевод изначально некондиционных высокопарафинистых битумов в товарные формы, соответствующие по своим характеристикам западным стандартам качества по сравнению с аналогами (СБС, АПП и ДСТ-30).

Дополнительно необходимо отметить, что отсутствие азотсодержащих соединений и легкокипящих компонентов в составе разработанного модификатора позволяет существенным образом улучшить экологичность производства как самого модификатора, так и битумных материалов на его основе.

Применение модификатора позволит увеличить межремонтный период в эксплуатации всех типов покрытий, а значит, уменьшится количество отходов (старых покрытий), уменьшится количество выбросов при производстве битума и асфальтобетона. На состав модификатора, способ его приготовления и способ получения битума, модифицированного с помощью «ПФМ» поданы заявки на получение патента РФ. В настоящий момент на заключительной стадии находятся испытания в независимых лабораториях на соответствие качества битумов заявленным требованиям, результаты положительные.

Данную технологию можно смело отнести к разряду ресурсосберегающих, поскольку увеличение межремонтного периода всех типов покрытий сформированных с участием модификатора «ПФМ» позволит существенно уменьшить расход битума, каменного материала, а также энергоресурсов для производства, как битума, так и асфальтобетона в целом.

Библиографическая ссылка

Кемалов А.Ф., Кемалов Р.А., Муллахметов Н.Р., Фаттахов Д.Ф., Галиев А.А., Идрисов М.Р., Бадретдинов Р.Ш., Файзрахманов А.Т. ПРОИЗВОДСТВО МОДИФИКАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕННЫХ БИТУМОВ «ПФМ» // Научный электронный архив.
URL: http://econf.rae.ru/article/4541 (дата обращения: 02.04.2025).

Получить сертификат

Форма заказа сертификата

Ф.И.О.
Почтовый адрес
Телефон
Авторы
Название работы
E-mail