Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ): компоненты, производство, область применения

Компоненты для производства ПБВ

Технология производства полимерно-битумного вяжущего (ПБВ)

Область применения полимерно-битумных вяжущих (ПБВ)

Какие бывают установки для производства ПБВ

Современные технологии на установках для производства ПБВ

 

Сложно представить современное производство асфальта без использования такого вяжущего, как битум. Он является главным компонентом, отвечающим за формирование прочных связей между щебнем, песком, и при необходимости минеральным порошком и другими добавками.

 

 

При этом в уплотненном слое асфальтобетонной смеси — асфальтобетоне — вяжущее, помимо своих положительных свойств, имеет ряд недостатков, например низкую эластичность, в том числе влияющую на качество покрытия дороги в период ее эксплуатации.

Для улучшения тех или иных свойств битума, а значит и увеличения срока службы дорожных одежд, в него вводят различные добавки, а полученный в результате модифицированный битум называют полимерно-битумным вяжущим (ПБВ).

 

Компоненты для производства ПБВ

Обязательными компонентами полимерно-битумного вяжущего являются полимер и битум, а условно дополнительными — пластификаторы, поверхностно-активные вещества (ПАВ), стабилизаторы и другие. Почему условно? Да потому, что в общей массе готового ПБВ тот же пластификатор может занимать процентную долю в кратно большем объеме, чем полимер, — все зависит от того, какие показатели свойств «супербитума» необходимы дорожно-строительному предприятию для решения поставленных задач.

 

 

К примеру, для получения вяжущего марки ПБВ 60, соответствующей требованиям ГОСТ Р 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия», может быть использован следующий рецепт: 91% битума марки БНД 60/90, 3% полимера стирол-бутадиен-стирола, 6% пластификатора — индустриального масла. При этом другое соотношение компонентов, например 80% битума, 9% полимера, 10% индустриального масла и 1% адгезионной добавки, также может подойти для приготовления вяжущего марки ПБВ 60. То есть выбор того или иного количества добавляемых полимеров, пластификаторов и других материалов позволяет предприятию подобрать ПБВ под конкретные условия строительства и эксплуатации будущей дороги: минимальные температуры воздуха в регионе, применяемые в производстве асфальта каменные материалы, будущую интенсивность движения транспорта, и другие.

 

Главным компонентом ПБВ выступает дорожный нефтяной битум, а в качестве полимеров используют:

• термоэластопластичные полимеры, например блоксополимеры стирола: стирол-бутадиен-стирол, стирол-изопрен-стирол, стирол-этилен/бутилен-стирол

• эластомеры: каучуки, каучукоподобные полимеры

• термопласты: полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, и другие

• реактопласты: эпоксидные, карбамидные, полиэфирные и другие синтетические смолы

 

В нашей стране самым популярным полимером для производства ПБВ является стирол-бутадиен-стирол (СБС), который добавляют в вяжущее в среднем в объеме от 2 до 6 % от общей массы готовой продукции. И этот выбор не случаен: создание эластичной структурной сетки за счет введения в вяжущее каучукоподобных полимеров, требует большого расхода эластомеров — не менее 8% от общей массы ПБВ; пластмассы не обеспечивают требуемый уровень трещиностойкости, при этом плохо растворяются в битуме; реактопласты имеют высокую стоимость и при производстве модифицированного битума требуют дополнительного использования отвердителя. Термоэластопласты же, в силу особых высокомолекулярных соединений, характеризуются высокой прочностью, присущей пластмассам, и эластичностью, свойственной эластомерам.

 

 

Более того, применение СБС увеличивает температуры хрупкости и размягчения битума: термоэластопласты сохраняют способность к высокоэластическим деформациям в диапазоне температур от -55°С до 70°С .Таким образом, асфальтобетон, созданный на основе полимерно-битумного вяжущего, обладает увеличенной деформативностью при пониженных температурах и упругостью при повышенных, устойчивостью к многократным динамическим нагрузкам, — все это сказывается на увеличении срока службы объектов транспортной инфраструктуры, особенно в районах крайнего Севера, в Сибири.

В качестве пластификатора, добавляемого в вяжущее при производстве ПБВ, чаще всего выступает индустриальное масло, которое значительно улучшает растворимость полимера в битуме, но немного ухудшает адгезионные свойства полученного в результате вяжущего в сравнении с исходным нефтепродуктом. Именно поэтому еще одним компонентом «супербитума» могут служить различные добавки, в дальнейшем увеличивающие адгезию ПБВ, то есть сцепление вяжущего с каменными материалами. К таким добавкам относят поверхностно-активные вещества разных производителей, серу, полифосфорную кислоту и другие.

 

Технология производства полимерно-битумного вяжущего (ПБВ)

Технология производства ПБВ основана на смешивании компонентов модифицированного вяжущего в целях получения однородного состава.

 

 

Сначала в битум, предварительно нагретый до температуры 110‒180°С (в зависимости от марки исходного вяжущего и условий работы), последовательно вводят порошкообразные или гранулированные полимерные добавки и жидкий пластификатор с температурой 90‒100°С. При этом смесь постоянно перемешивают, поддерживая ее температуру на уровне 160°С.

Далее, горячий раствор, содержащий в себе битум, полимер и пластификатор, по трубопроводам поступает на этап гомогенизации — в коллойдную мельницу. Проходя через нее, частицы полимера, содержащиеся в смеси, измельчаются, что способствует их дальнейшему растворению. После этого полимерно-битумный материал с помощью насоса подают в подогреваемую емкость готовой продукции, оборудованную лопастями. На этом этапе в резервуар может быть введены жидкие или твердые адгезионные добавки. Готовое ПБВ выгружают в емкость для хранения вяжущего и дают отстояться несколько часов.

Стоит отметить, что перемешивание состава, в зависимости от конструктива конкретной установки, может осуществляться как в гидродинамических смесителях, так и в отдельных баках с лопастями. В том и другом случае полученная в результате перемешивания смесь поступает в коллойдную мельницу.

 

Область применения полимерно-битумных вяжущих (ПБВ)

Так как полимерно-битумное вяжущее, в отличие от дорожного битума, обладает рядом преимуществ — трещиностойкостью, эластичностью, пластичностью, температурной устойчивостью, и другими, — использование ПБВ при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте и ремонте объектов транспортной инфраструктуры является гарантом повышения их долговечности.

 

 

Полимерно-битумные вяжущие, в том числе созданные на основе блоксополимеров типа СБС, используют для приготовления:

• асфальтобетонных и щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей — «Евроасфальта» — по ГОСТ Р 58406.2-2020 и ГОСТ Р 58406.1-2020

• асфальтобетонных и щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей — «Суперпейва» — по ГОСТ Р 58401.1-2019 и ГОСТ Р 58406.2-2019 (при классификации вяжущего по характеристикам PG)

• теплых асфальтобетонных смесей — по ГОСТ Р 70396-2022

• холодных асфальтобетонных смесей — по ГОСТ Р 70648-2023

• литых асфальтобетонных смесей — по ГОСТ Р 54401-2020

• щебеночно-гравийно-песчаных смесей, обработанных органическим вяжущим — по ГОСТ Р 70454-2022

• органоминеральных смесей и грунтов, укрепленных органическим вяжущим — по ГОСТ 30491-2012 — через приготовление битумно-полимерной эмульсии на основе ПБВ

• смесей, предназначенных для устройства защитных слоев и слоев износа — по ГОСТ Р 58422.1-2021 — через приготовление битумно-полимерной эмульсии на основе ПБВ

 

Асфальтобетоны, одним из компонентов которых является полимерно-битумное вяжущее, менее чувствительны к перепадам температур, более прочны, сдвигоустойчивы, водостойки, — такой набор качеств обеспечивает повышение срока службы дорожных одежд в 2‒3 раза по сравнению с асфальтобетонами, созданными на дорожных битумах без модификации.

 

Какие бывают установки для производства ПБВ

На рынке производителей установок для приготовления полимерно-битумного вяжущего можно встретить абсолютно разные модели, как по конструктиву, так и по комплектации, например наличию или отсутствию кабины оператора.

 

 

Тем не менее все установки для приготовления ПБВ можно разделить на установки непрерывного и циклического действия.

В первом случае — менее популярном в дорожно-строительной отрасли — смешивание горячего битума с добавками осуществляется в гидродинамических смесителях, расположенных на трубопроводе по ходу движения смеси к коллойдной мельнице.

В случае с установками циклического действия перемешивание битума и добавок происходит в отдельном резервуаре, и только после этого смесь поступает в коллойдную мельницу.

Очевидно, что для приготовления модифицированного вяжущего на установке циклического действия необходимо затратить больше времени, чем для производства того же объема продукции на «непрерывнике». И в этом есть свои плюсы: во-первых, в этом случае готовая продукция будет отличаться повышенным уровнем однородности; во-вторых, за время перемешивания битума и добавок в отдельном баке, успевают пройти столь необходимые для высокомолекулярных соединений химические процессы.

Комплексы непрерывного и циклического действия могут быть однопроходными и многопроходными. В первом случае смесь битума с добавками проходит по технологической линии только один раз, после чего ПБВ выгружают в отдельный резервуар или транспорт; во втором случае смесь может быть принудительно отправлена на дополнительный «круг» для повторного прохождения через смесительное оборудование — сначала в резервуар с лопастями или, в случае с «непрерывниками», в гидродинамические смесители, а после — в коллойдную мельницу.

Многопроходные установки гарантируют лучшую однородность готовой продукции, но при этом не могут обеспечить заявленную работоспособность оборудования. К примеру, если номинальная производительность комплекса составляет 10 т/ч, то использование функции двух проходов смеси по технологической линии, снизит выпуск продукции до 5 т/ч.

 

Современные технологии на установках для производства ПБВ

Сегодня компания SOLOMATIC — российский поставщик оборудования из Китая — предлагает дорожно-строительной отрасли высокотехнологичные установки циклического действия для приготовления ПБВ за один проход.

 

К плюсам каждой из пяти моделей серии PMB — производительностью до 5, 10, 20, 30 и 40 тонн готовой продукции в час — можно смело отнести:

• Наличие элеватора и большого бункера под полимер, наверное, самого большого бункера под добавки, представленного на российском рынке

• Применение двух резервуаров-смесителей в теплой масляной рубашке, необходимых для перемешивания битума с полимером и пластификатором

• Устройство на технологической линии не одной коллойдной мельницы для диспергирования, а двух последовательных, гарантирующих высокий уровень гомогенности ПБВ

• Оснащение установки двумя резервуарами-смесителями в теплой масляной рубашке, предназначенными для перемешивания готового модифицированного вяжущего со стабилизатором

• Наличие тензодатчиков, установленных на резервуарах под битум, бункере под полимер, бункерах под стабилизатор

• Использование в качестве компонентов комплекса оборудования, созданного надежными производителями: компаниями Siemens, Mettler Toledo, ABO, Festo и другими

• Оснащение комплекса системой быстрого нагрева битума — Speed Heater — благодаря ей нагревается только тот объем вяжущего, который необходим для приготовления продукции здесь и сейчас

• Комплектацию установки кабиной оператора — с компьютером и интуитивно понятным программным обеспечением

• Наличие функции автоматического режима производства ПБВ

 

Два резервуара-смесителя под битум, реализованные на моделях от компании SOLOMATIC, позволяют превратить установку циклического действия в установку условно непрерывного действия. После полной загрузки вяжущего в первый резервуар, постепенно начинает заполняться второй. После опорожнения первого резервуара, происходит опорожнение второго. И так далее.

 

 

Если ваше предприятие планирует приобрести современную установку для приготовления полимерно-битумного вяжущего, то обратите внимание на модели серии PMB.

Для получения более подробной информации обо всех условиях поставки и возможностях оборудования от компании SOLOMATIC, позвоните по телефону 8 (800) 555 73 40, напишите в чате или отправьте заявку на sale@solomatic.ru

Установки серии PMB — это гарантия стабильного производства ПБВ в точном соответствии с заданным рецептом.