Обзор технологий приготовления тёплых асфальтобетонных смесей
Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство
Дата публикации: 12.08.2019 2019-08-12
Статья просмотрена: 376 раз
Библиографическое описание:
Алшахван, Аладдин. Обзор технологий приготовления тёплых асфальтобетонных смесей / Аладдин Алшахван, Ю. И. Калгин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 32 (270). — С. 102-107. — URL: https://moluch.ru/archive/270/61981/ (дата обращения: 17.11.2020).
Применение технологии теплой асфальтобетонной смеси (ТАС)– это возможность для асфальтовой промышленности улучшить качество своей продукции и производительность труда, эффективность строительства и защиту окружающей среды. Более низкая температура производства снижает старение битума на стадии производства, что повышает стойкость смеси к термическому и усталостному растрескиванию. Данная статья представляет собой обзор различных технологий, используемых в производстве ТАС, описывает их преимущества и недостатки, а также подчеркивает необходимость дальнейших исследований в этой области.
Ключевые слова: теплая асфальтобетонная смесь, асфальтобетон, технология теплой асфальтобетонной смеси, парниковый газ.
1- Введение
Асфальтовая промышленность способствует увеличению выбросов CO2 в связи с потребностью в энергии на этапе производства. В настоящее время горячая асфальтобетонная смесь (ГАС) является доминирующим типом среди производимых асфальтобетонных смесей. Производство ГАС проходит в несколько этапов, включая сушку и нагрев агрегата, нагрев вяжущего и смешивание всех компонентов. Конечная температура перемешивания асфальтобетонной смеси обычно составляет около 165°С [1]. При таких повышенных температурах потребляется значительное количество энергии, а в атмосферу выбрасывается большое количество парниковых газов и загрязняющих веществ.
ТАС — это технический термин, используемый для описания асфальтобетонных смесей, производимых при температурах ниже традиционных ГАС обычно на 10–40°C [1].
Преимущества технологий ТАС заключаются в их экономичности и экологичности. Снижение температуры производства асфальта гарантирует экономические и экологические выгоды. Чем ниже температура смешивания, тем ниже выбросы парниковых газов и расход топлива. Многие исследования продемонстрировали преимущества технологий ТАС. К ним относятся снижение выбросов CO2 и расхода топлива, увеличение срока службы дорожного покрытия вследствие уменьшения времени отвердения вяжущего на этапе производства, возможность включения высокого содержания восстановленного асфальтобетона (ВА), улучшение условий труда на асфальтовых заводах и увеличение времени на транспортировку, укладку и уплотнение асфальтобетонных смесей. Технологии ТАС могут снизить выбросы парниковых газов примерно на 33 % по сравнению с ГАС и потребление энергии на этапе производства примерно на 18 % [2,3].
В настоящее время существует три ведущих технологии, которые могут быть реализованы для производства ТАС: использование химических добавок, органических добавок и методов вспенивания [4,5]. Каждая из названных технологий, несмотря на ряд недостатков, имеет много преимуществ как с точки зрения технологии производства, так и с точки зрения технологических и эксплуатационных характеристик. Выбор подходящей технологии связан с экономическим аспектом и рядом факторов (в том числе с классификацией дорог, климатических зон, экологическими и транспортными факторами), которые влияют на качество дорожного покрытия в течение эксплуатационного периода.
2- Цель изадачи
Определение различных технологий, используемых при приготовлении теплых асфальтобетонных смесей, и их различных характеристик, что облегчает производителю выбор подходящей технологии для условий реализуемого проекта.
3- Технология производства ТАС сиспользованием химических добавок
Один из вариантов технологии производства ТАС связан с использованием химических добавок. Химические добавки — это продукты, которые не зависят от пенообразования или уменьшения вязкости для снижения температуры смешивания и уплотнения. Вместо этого они обычно включают комбинацию эмульгирующих агентов, поверхностно-активных веществ, полимеров и добавок для улучшения покрытия, обрабатываемости смеси и уплотнения, а также стимуляторы адгезии (антискользящие агенты). Химические добавки часто используются в США, Франции и Норвегии. Снижение температуры смешивания колеблется в зависимости от типа добавки: например, от 15 до 30°С при применении REVIX и от 50 до 75 °С — при Evotherm ET [7].
Инновационная технология Evotherm ® была разработана в США компанией MeadWestvaco Asphalt Innovations (г. Чарльтон, Южная Каролина). Смесь приготавливают на битумной эмульсии с добавками, предложенными компанией, которые предназначены для улучшения смачиваемости и сцепления битума с каменным материалом, а также для удобоукладываемости смеси. Количество добавок составляет около 0,5 % от массы битумной эмульсии. Концентрация битума в эмульсии — около 70 %. Для смешения каменного заполнителя с эмульсией может быть использован обычный смеситель. Вода, содержащаяся в эмульсии, при смешении с нагретым каменным материалом испаряется. Смесь приготавливают при температуре 80–105°C, а уплотняют при температуре 60–80°C. В связи с этим компания MeadWestvaco сообщает о возможном сокращении затрат топлива на 55 % и снижении количества CO2 и SO2 на 45 %, оксидов азота — на 60 % [7].
Рис. 1. Глубины колеи для агрегата известняка [3]
4- Технология производства ТАС сиспользованием органических добавок
Технологии с использованием органических добавок предусматривает применение в смеси воска. Когда температура поднимается выше температуры плавления восков, обычно происходит снижение вязкости. По мере охлаждения смеси эти добавки затвердевают и образуют микроскопически мелкие и равномерно распределенные частицы, которые увеличивают жесткость вяжущего точно так же, как и армированные волокном материалы. Тип воска должен быть тщательно выбран, чтобы избежать возможных проблем с температурой. Другими словами: если температура плавления воска ниже температуры эксплуатации, это может привести к осложнениям. Правильный выбор воска сводит к минимуму охрупчивание вяжущего при низких температурах. Таким образом, воски должны быть прочными и твердыми при рабочей температуре. Температура, при которой воск плавится, находится в прямой зависимости от длины углеродной цепи (C45 или более) [6]. Количество добавляемого воска обычно составляет 2–4 % от общей массы. Снижение температуры, обычно достигаемое добавлением этих восков, составляет 20–30°С [3]. В настоящее время существуют три основные технологии, которые различаются по типу воска, используемого для уменьшения вязкости: воск Фишера-Тропша, амид жирной кислоты и воск Монтана.
Воск Фишера-Тропша представляет собой метод синтеза углеводородов и других алифатических соединений из газов (CO/H2). Эта добавка представляет собой чистый углеводород без функциональных групп и характеризуется высокой химической стабильностью и устойчивостью к старению. Хотя воск плавится при температуре около 100°С в чистом виде, при смешивании с битумом его температура плавления понижается до 80–85°С, что позволяет уплотнять асфальтобетонную смесь при температуре менее 100°С [6].
Другой технологический процесс с брендовой добавкой Sasobit ® был предложен компанией Sasol Wax (бывшая компания Schümann Sasol из Южной Африки). Sasobit называют средством для увеличения текучести битума. Парафиновый воск Sasobit характеризуется преобладающей длиной углеводородных цепей в диапазоне от 40 до 115 атомов углерода. Для сравнения: у содержащихся в битумах парафинов длина этих цепей — 22–45 атомов углерода. Поэтому Sasobit, в отличие от содержащихся в битумах парафинов, имеет высокую температуру плавления — 102 °C. Sasobit поставляется в виде гранул или порошка. При температуре выше 120 °C он полностью растворяется в битуме, а при температуре же ниже 102 °C образует в битуме кристаллообразную сетчатую структуру. Добавка Sasobit в количестве от 1 до 3 % по массе битума снижает его вязкость, что позволяет понизить температуру приготовления смеси на 18–50°C, а также улучшает уплотняемость смеси [6].
G. Zhao в 2012 году [3,6] исследовал образцы горячего и теплого асфальтобетона при температуре смешения соответственно 175°C и 145°C. Исследователь обнаружил, что разница в процентном содержании пустот в горячей и теплой смесях невелика, а добавка Sasobit может снизить температуру уплотнения смеси примерно на 30°C, о чем свидетельствуют данные таблицы 1.
Характеристики образцов [3,6]
Тип смеси
Температура уплотнения (℃)
Теоретическая максимальная плотность (g/cm 3 )
Объемная плотность (g/cm 3 )
Типы и марки асфальтобетонных смесей
Асфальтобетоном называют обширное семейство строительных материалов, которые, в отличие от природного асфальта, получают искусственным способом. Основная область применения – дорожное строительство. Различные виды искусственного асфальта, предназначенного для создания дорожных покрытий, различаются по технологии изготовления, составу сырьевых материалов и техническим характеристикам. Средняя плотность АБ составляет 2,5 т/м3. Требования ко всем видам асфальтобетонных смесей регламентирует ГОСТ 9128-2013.
Состав асфальтобетона
В зависимости от заполнителя, смеси разделяют на щебеночные, гравийные, песчаные. В зависимости от величины зерен, на крупнозернистые, мелкозернистые, песчаные. По плотности – на высокоплотные, плотные, пористые, высокопористые. По состоянию вяжущего (битума) – на горячие и холодные.
Для придания особых характеристик в состав материала добавляют резиновую крошку, получаемую переработкой старых автомобильных шин и других резиновых изделий. Такой материал отличается высокой стоимостью, поэтому его используют только в определенных случаях и в ограниченных количествах.
Классификация асфальтобетонных смесей по техническим характеристикам и составу
Для упрощения выбора асфальт разделяют на марки и типы. Основные марки асфальтобетона:
Деление на типы осуществляется по соотношению песка и камня, присутствующих в составе асфальтобетонной смеси:
Таблица соотношения марок и типов асфальтобетона
| Марка | Состав | Тип |
| 1 | песок или отсев, щебень, минпорошок, битум | плотные А, Б, Г; высокопористые, пористые, высокоплотные |
| 2 | песок, отсев, щебень, минпорошок, битум | плотные А, Б, В, Г, Д; пористые, высокопористые |
| 3 | песок, отсев дробления, минпорошок, битум | плотные Б, В, Г, Д |
Виды асфальтобетонов по температуре укладки
По температуре укладки выделяют холодный и горячий АБ. Оба этих материала изготавливают на асфальтобетонных заводах, на которых готовят и смешивают сырьевые компоненты. Температура обработки составляющих холодного асфальтобетона значительно ниже температуры, при которой обрабатывают горячие смеси.
Горячие асфальтобетонные смеси
Температура их укладки, в соответствии с ГОСТом 9128-2013, составляет +105 °C и выше. Высокая температура обеспечивает хорошее уплотнение смеси. Чем она ниже, тем сложнее трамбовать и тем больше проходов катка понадобится. Работы по устройству дорожного покрытия с использованием горячей смеси нельзя проводить при отрицательных температурах и высокой влажности. Горячий АБ необходимо укладывать в разогретом виде на сухую поверхность.
Холодные асфальтобетонные смеси
Это разновидность дорожных материалов, для которой характерны: специальный температурный режим производства, присутствие медленно- или среднетвердеющего дорожного битума, модифицирующих добавок. Холодные АБ могут находиться в состоянии, пригодном к употреблению, в течение длительного времени. Такую способность обеспечивает тонкая битумная пленка на зернах компонентов, которая ослабляет структурные связи, и их можно разрушить даже при незначительных усилиях.
Преимущества холодных АБ, по сравнению с горячими смесями:
Недостатками холодных асфальтобетонов являются более низкая прочность, по сравнению с горячими АБ, и высокая стоимость. Поэтому холодные асфальтобетоны востребованы для проведения ямочного ремонта и других ремонтных работ на участках небольшой площади, устройства отмосток, пешеходных дорожек, благоустройства придомовых территорий. Для покрытия автодорог, рассчитанных на значительные транспортные нагрузки, холодный асфальтобетон не применяют.
У нас вы можете заказать:
Асфальтобетоном называют обширное семейство строительных материалов, которые, в отличие от природного асфальта, получают искусственным способом. Основная область применения – дорожное строительство. Различные виды искусственного асфальта, предназначенного для создания дорожных покрытий, различаются по технологии изготовления, составу сырьевых материалов и техническим характеристикам. Средняя плотность АБ составляет 2,5 т/м3. Требования ко всем видам асфальтобетонных смесей регламентирует ГОСТ 9128-2013.
Состав асфальтобетона
В зависимости от заполнителя, смеси разделяют на щебеночные, гравийные, песчаные. В зависимости от величины зерен, на крупнозернистые, мелкозернистые, песчаные. По плотности – на высокоплотные, плотные, пористые, высокопористые. По состоянию вяжущего (битума) – на горячие и холодные.
Для придания особых характеристик в состав материала добавляют резиновую крошку, получаемую переработкой старых автомобильных шин и других резиновых изделий. Такой материал отличается высокой стоимостью, поэтому его используют только в определенных случаях и в ограниченных количествах.
Классификация асфальтобетонных смесей по техническим характеристикам и составу
Для упрощения выбора асфальт разделяют на марки и типы. Основные марки асфальтобетона:
Деление на типы осуществляется по соотношению песка и камня, присутствующих в составе асфальтобетонной смеси:
Таблица соотношения марок и типов асфальтобетона
| Марка | Состав | Тип |
| 1 | песок или отсев, щебень, минпорошок, битум | плотные А, Б, Г; высокопористые, пористые, высокоплотные |
| 2 | песок, отсев, щебень, минпорошок, битум | плотные А, Б, В, Г, Д; пористые, высокопористые |
| 3 | песок, отсев дробления, минпорошок, битум | плотные Б, В, Г, Д |
Виды асфальтобетонов по температуре укладки
По температуре укладки выделяют холодный и горячий АБ. Оба этих материала изготавливают на асфальтобетонных заводах, на которых готовят и смешивают сырьевые компоненты. Температура обработки составляющих холодного асфальтобетона значительно ниже температуры, при которой обрабатывают горячие смеси.
Горячие асфальтобетонные смеси
Температура их укладки, в соответствии с ГОСТом 9128-2013, составляет +105 °C и выше. Высокая температура обеспечивает хорошее уплотнение смеси. Чем она ниже, тем сложнее трамбовать и тем больше проходов катка понадобится. Работы по устройству дорожного покрытия с использованием горячей смеси нельзя проводить при отрицательных температурах и высокой влажности. Горячий АБ необходимо укладывать в разогретом виде на сухую поверхность.
Холодные асфальтобетонные смеси
Это разновидность дорожных материалов, для которой характерны: специальный температурный режим производства, присутствие медленно- или среднетвердеющего дорожного битума, модифицирующих добавок. Холодные АБ могут находиться в состоянии, пригодном к употреблению, в течение длительного времени. Такую способность обеспечивает тонкая битумная пленка на зернах компонентов, которая ослабляет структурные связи, и их можно разрушить даже при незначительных усилиях.
Преимущества холодных АБ, по сравнению с горячими смесями:
Недостатками холодных асфальтобетонов являются более низкая прочность, по сравнению с горячими АБ, и высокая стоимость. Поэтому холодные асфальтобетоны востребованы для проведения ямочного ремонта и других ремонтных работ на участках небольшой площади, устройства отмосток, пешеходных дорожек, благоустройства придомовых территорий. Для покрытия автодорог, рассчитанных на значительные транспортные нагрузки, холодный асфальтобетон не применяют.