Резиновая крошка для автомобильных дорог: производство, применение, плюсы

Применение резиновой крошки в дорожном строительстве носит ряд неоспоримых плюсов не только для отдельных участников отрасли, — государственных компаний, осуществляющих управление автомобильными дорогами, поставщиков сырья, подрядных организаций и других, — но и для каждого из нас. Резиновая крошка — это улучшение качества покрытия, снижение уровня шума от проезжающего транспорта, и, конечно же, уменьшение негативного влияния на экологию — за счет использования переработанных шин при выпуске новой продукции.

Этому направлению еще в советские времена уделяли внимание, — доказательством тому служит, к примеру, документ 1985 года «Методические рекомендации по строительству асфальтобетонных покрытий с применением дробленой резины», созданный СоюзДорНИИ, — а сегодня использование вторичного материала при выпуске асфальта — только набирающий обороты тренд.

Более того, актуальность вопроса применения резиновой крошки, в том числе в дорожно-строительной сфере, подтверждают многие государственные инициативы: федеральный проект «Экономика замкнутого цикла», отраслевая программа "Применение вторичных ресурсов, вторичного сырья из отходов в сфере строительства и жилищно-коммунального хозяйства на 2022‒2030 годы", Стратегия развития инновационной деятельности в области дорожного хозяйства на период 2021‒2025 годов, сформированная Федеральным дорожным агентством (Росавтодором), и многие другие.

Производство резиновой крошки

Производство резиновой крошки — относительно простой технологический процесс. Для получения качественного материала, основное сырье — отработанную покрышку — очищают от загрязнений и измельчают в шредере (валковой дробилке): либо целиком, либо предварительно порезав шину на гидравлических ножницах на крупные части. В зависимости от производственной линии этапов измельчения может быть несколько. К примеру: сначала изношенная резина может пройти через два последовательно установленных шредера, а после — через роторную дробилку с горизонтальным валом.

В целях очистки резиновой крошки от посторонних включений — металлического и текстильного корда — на линии устанавливают магнитные сепараторы, а также «текстильное» вибросито.

Последним этапом производства готовой продукции служит сортировка: полученную крошку разных фракций разделяют по группам размеров с помощью виброгрохота. После этого материал расфасовывают по 25-килограмовым мешкам или бег-бэгам, — большим мягким контейнерам, — например по 1000 кг. К слову, стоимость одного такого мешка весом в 1 тонну в среднем составляет чуть больше 20 000 рублей, — точная цифра всегда зависит от фракции, особенностей производства и качества продукции.

С одной автомобильной шины выходит 60‒75% резиновой крошки. Все остальное — это бортовые кольца, текстильный и металлический корды, — их реализуют промышленным предприятиям для создания новой продукции.

По итогу производитель резиновой крошки получает 5 или 6 фракций материала, например:

• 0‒0,6
• 1‒2
• 2‒4
• 3‒5
• 5‒6
• 6‒12 мм — так называемые резиновые «чипсы»

Разные фракции крошки используют для разных целей: одни — для создания напольных плит, устройства бесшовных покрытий на детских площадках, реализации химическим предприятиями, другие — для отсыпки искусственных футбольных полей, третьи — самой мелкой фракции до 1 мм — в том числе для выпуска асфальтобетонных смесей с улучшенными свойствами.

Почему именно резиновая крошка

Как известно, покрышки для колес автомобилей характеризуются особыми чертами. Они прочные, износостойкие, обладают высокой устойчивостью к воздействию воды и солевых растворов, и так далее. Для достижения этих качеств в процессе производства шин применяют разное сырье: смолы, технический углерод, вулканизирующие активаторы, каучук. Последний, уже после переработки шин в виде частиц резины, при соединении с горячим битумом — вяжущим компонентом асфальтобетонной смеси — выполняет функцию дисперсно-эластичного армирования, тем самым улучшая характеристики битума.

В процессе взаимодействия с вяжущим частицы резины сначала набухают, потом распределяются, а после — химически объединяются как между собой, так и с высокомолекулярными компонентами битума в полимерную пространственную структуру. Она придает вяжущему эластичность, повышает максимальную и понижает минимальную температуру эксплуатации битума, при котором он будет сохранять свои свойства.

Исследования отечественных ученых, в том числе представителей Федерального исследовательского центра химической физики имени Н.Н. Семенова Российской академии наук, показали, что наилучшее взаимодействие крошки с битумом осуществляется в том случае, если микроструктура частицы резины имеет форму, если так можно выразиться, «цветной капусты», которая характеризуется большой удельной поверхностью. Для получения такой структуры мало измельчить шину на стандартных дробилках, — шредерах и фрезах, — необходимо использовать специальное оборудование — роторный диспергатор, применяемый для выполнения высокотемпературного сдвигового измельчения.

Модификаторы с резиновой крошкой

Резиновую крошку редко используют в чистом виде: обычно она является основным компонентом добавки — модификатора, который представляет собой композитный материал.

Для примера, в одном из патентов на такую добавку перечислен следующий состав модификатора:

• Резиновая крошка — 80‒82%. Улучшает сопротивляемость к пластическим деформациям, повышает усталостную долговечность и трещиностойкость асфальта
• Полиэтилен низкого давления — 5‒7%. Повышает термостабильность битумного вяжущего
• Битум строительный — 3‒5%. Используется для формирования гранулы длиной от 3 до 6 мм
• Полиэтилен высокого давления — 5‒7%. Применяется для повышения технологичности асфальтобетонной смеси
• Полиэтиленовый воск — 0,5‒1%. Необходим для улучшения показателя истираемости асфальтобетонных покрытий
• Пластификатор из возобновляемых источников — 0,5‒1%. Совершенствует низкотемпературные свойства асфальтобетонных покрытий
• Тальк — 1‒2%. Выполняет функции антиагломерируюшей добавки

Сегодня требования к модификаторам, содержащим резиновую крошку, определяет стандарт ГОСТ Р 55419-2013 «Материал композиционный на основе активного резинового порошка, модифицирующий асфальтобетонные смеси. Технические требования и методы испытаний».

Способы ввода резиновой крошки в технологический процесс

Применение резиновой крошки в дорожном строительстве в основном сводится к ее использованию при производстве асфальтобетонных смесей. Ее подают в технологический процесс одним из двух способов:

• «сухим»
• «мокрым»

В первом случае резиновая крошка, — в виде гранул или порошка, — поступает в смеситель асфальтобетонного завода через установку для подачи добавок или, в случае использования мелкодисперсного материала, — через дозатор минерального порошка. Последний вариант не совсем удобен: для его реализации крошку необходимо предварительно смешать с минеральным порошком.

При «сухом» способе, как, впрочем, и при «мокром», количество вводимого модификатора в среднем составляет 10‒15% от массы битумного вяжущего, — об этом говорят стандарты организаций на добавки Эладорм, Унирем, Полидорм, Полиэпор и другие.

Во втором случае — при подаче резиновой крошки «мокрым» способом — в технологической цикл поступает уже резинобитумное или резино-полимерно-битумное вяжущее. Такой «супербитум» создают заранее: в отдельных емкостях с планетарными мешалками или на установке для производства полимерно-битумного вяжущего — либо непосредственно на асфальтобетонном заводе, либо на предприятии-поставщике продукта нефтепереработки. Стоит отметить, что при выпуске такого вида битума, как и в случае с модификаторами в виде гранул, применяют не только резиновую крошку, но и другие компоненты.

К примеру, в одном из патентов на резино-полимерно-битумное вяжущее указано, что готовую продукцию создают при температуре не выше 145°С в течение 60‒80 минут, а основными компонентами служат:

• Порошок девулканизированной резины — 9,8‒13,9%
• Газойль тяжелый вакуумный — 8,5‒13,1%
• Полимер группы дивинилстирольных термоэластопластов — 2,8‒6,1%
• Поверхностно-активное вещество с активными малеиновыми группами — 0,7‒1,1%
• Битум — все остальное

Стоит отметить, что в приведенным выше примере в составе вяжущего присутствует не только резина, но и термоэластопласт, в качестве которого может выступать популярный в нашей стране стирол-бутадиен-стирол (СБС). В связке эти материалы позволяют создать пространственную решетку, способствующую повышению сопротивления битума воздействию сдвиговых напряжений, увеличению его усталостной долговечности и низкотемпературной трещиностойкости.

Применение резиновой крошки

Резиновая крошка — перспективный материал для дорожного строительства. Сегодня ее применяют при производстве:

• Асфальтобетонных и щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей по стандартам серий 58401 и 58406
• Теплых асфальтов — по ГОСТам 70396-2022 и 70397-2022
• Литых асфальтов — по стандарту ГОСТ Р 54401-2020
• Слоев износа и защитных слоев дорожных одежд, например горячих битумоминеральных смесей — в соответствии с ГОСТ Р 58422.1-2021

Широкий спектр применения резиновой крошки, а также внимание государства к вопросам необходимости использования вторичных материалов при создании новой продукции в дорожной отрасли, очевидно, обусловлены не только экологическими, но и технологическими мотивами.

Плюсы использования резиновой крошки

К плюсам внедрения резиновой крошки в дорожное строительство можно отнести:

• экологический эффект: повторное использование старых материалов — отработанных покрышек
• улучшение физико-механических свойств асфальтобетона, ведущих к уменьшению ежегодных затрат на ремонт и содержание автомобильных дорог
• изменение толщины слоев дорожных одежд в меньшую сторону, — за счет увеличения прочности, — то есть уменьшение стоимости конструкции
• снижение уровня шума от проезжающего транспорта на 4‒10 дБ — это важно с точки зрения обеспечения определенного уровня комфорта для жителей близлежащих к дороге домов
• увеличение коэффициента сцепления покрытия с колесом, а значит — повышение безопасности участников дорожного движения
• увеличение времени сохранения асфальтом темного цвета: разметка будет дольше оставаться яркой, — это так же связано с безопасностью
• снижение стоимости применяемых модификаторов вяжущего — за счет возможности частичного замещения резиновой крошкой более дорогого термоэластопласта — стирол-бутадиен-стирола

Современное оборудование для работы с резиновой крошкой

Компания SOLOMATIC — поставщик высокотехнологичных комплексов из Китая — предлагает участникам дорожно-строительной отрасли надежное оборудование для работы с резиновой крошкой:

— для «сухого» способа ввода на асфальтобетонном заводе — установку целлюлозной добавки, которая в том числе подходит для подачи гранулированных модификаторов, содержащих в себе резиновую крошку, в смеситель.

Отличительными особенностями данной установки являются наличие двух бункеров с крышками объемом по 2,5 м3, тензометрического принципа дозирования, пневмомагистрали с износостойким напылением, качественных комплектующих (Mettler Toledo, WAM и других), микропроцессорной системы управления с возможностью автоматического режима работы, интеграция с асфальтосмесительными установками разных производителей.

— для «мокрого» способа ввода, при котором применяется модифицированный битум, компания SOLOMATIC предлагает установки для выпуска полимерно-битумного вяжущего производительностью до 5, 10, 20, 30 и 40 т/ч.

Оборудование серии PMB характеризуется наличием огромного бункера, двух последовательно установленных коллоидных мельниц, обеспечивающих высокое качество готовой продукции, теплых масляных рубашек для всех емкостей, системы быстрого нагрева битума — Speed Heater, надежных компонентов (Siemens, Mettler Toledo, ABO, Festo и других), микропроцессорной системы управления с возможностью автоматического режима работы, кабины оператора — с компьютером и интуитивно понятным программным обеспечением.

Если ваше предприятие планирует применять резиновую крошку в производстве асфальта, то обратите внимание на оборудование от компании SOLOMATIC. Опыт работы с отечественными предприятиями, а также тесное сотрудничество с инженерами фабрики из Поднебесной позволяют нам поставлять установки, сконструированные с учетом индивидуальных требований заказчика.

Оборудование от компании SOLOMATIC — залог высокого качества готовой продукции в соответствии с требованиями стандартов на вяжущее и асфальтобетонные смеси.