Термоэластопласт в дорожном строительстве

Термоэластопласты против резины

Пн, 23 Март 2020 | Тема: Технологии

Стирольные термоэластопласты (ТЭПы) (англ. аббревиатура TPE-S) объединяют класс полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе стирольных блок-сополимеров, таких как СБС (стирол-бутадиен-стирол) (англ. SBS) и СЕБС (стиро-этилен-бутилен-стирол) (англ. SEBS).

В состав ТЭПов входят:

• каучуки СБС, СЕБС — придают требуемую эластичность и мягкость,
• полиолефины — обеспечивают технологическую перерабатываемость материала на типовом экструзионном оборудовании,
• наполнители — улучшают технологичность процесса, снижают усадку,
• масла-мягчители — придают ТЭПам требуемую твердость,
• антиоксиданты — увеличивают стойкость ТЭПов к старению,
• УФ-стабилизаторы — повышают стойкость ТЭПов к воздействию УФ-излучения.

ТЭПы на основе стирольных каучуков в настоящее время успешно заменяют резины в таких областях, как:

1. Строительная отрасль. Замена EPDM-резины в уплотнителях на более технологичный и дешевый ТЭП, уплотняющие кольца для труб.

2. Автомобильная отрасль. Коврики автомобилей уже в большинстве случаев производят из ТЭПов, пыльники, колпаки, кордовые уплотнители для БелАЗов, уплотнители для стекол (в вагонах уплотнители на окнах серого цвета сделаны из ТЭПов) и прочие резиновые детали, у которых нет повышенных требований к эксплуатации.

3. Кабельная отрасль. Производство кабеля КГ, КГ-ХЛ и ПРС.

Средний темп роста потребления ТЭПов в мире составляет 6–7% ежегодно.

Использование ТЭПов в кабельной промышленности для производства кабеля КГ и КГ-ХЛ:
«Традиционная» технология производства кабеля КГ включала в себя «резиновую»
технологию. Процесс состоит из следующих технологических стадий:

1. Резиносмешение и подготовка смеси. Представляет собой резиносмеситель периодического действия с камерой от 200 л, куда оператор загружает брикеты каучука, добавки. Смесь перемешивается и выгружается на следующую стадию.

2. Вальцевание. Представляет собой вальцы, на которых происходит дополнительное перемешивание, снижение вязкости смеси, введение вулканизаторов, подогрев смеси перед последующей переработкой. По готовности смеси оператор делает надрез на вальце и протягивает образованное полотно до следующей стадии.

3. Экструдирование. Представляет собой червячный пресс с большим диаметром шнека (100–200 мм). Резиновая смесь поступает на шнек, далее под давлением выдавливается в формующую головку, через которую постоянно протягивается медная жила, в результате чего накладывается изоляция. Полученное изделие поступает на следующую стадию.

4. Вулканизация. Представляет собой протяженный термошкаф, где поддерживается заданная температура для сшивки (120–200 °С). Лимитирующим фактором на данном этапе (и соответственно — всего процесса) является время пребывания изделия в камере вулканизации. Скорость линии обычно находится в интервале 3–5 м/мин.

Как видно, данный процесс обладает рядом недостатков:
1. Высокая металлоемкость.
2. Большое количество обслуживающего персонала.
3. Вредность, т.к. люди работают и контактируют с вредными веществами (сажа, перекиси).
4. Отсутствие вторичной переработки.
5. Тихоходность процесса.

Процесс производства кабеля КГ из ТЭП состоит из следующих этапов:

1. Загрузка сырья в виде гранул в экструдер для ПВХ.
2. Наложение изоляции и оболочки по типовой технологии наложения.

Данный процесс обладает рядом преимуществ перед «резиновой» технологией:

1. Низкая металлоемкость. Переработка происходит на типовом оборудовании.
2. Низкое количество обслуживающего персонала.
3. Безвредность (при наличии общецеховой вентиляции).
4. Наличие вторичной переработки ТЭПов.
5. Быстроходный процесс.

В чем же отличия кабеля КГ в резиновой оболочке и оболочке из ТЭПа?

Для начала необходимо определить области применения данного кабеля, а это:

1. Шнуры с вилками для электроинструмента, который может работать на улице.
2. Удлинители и переноски, также для работы на улице.
3. Нестационарная прокладка для подключения электрооборудования, например на месторождениях от генератора до буровой установки.
4. Бытовое использование населением.
5. Подключение сварочных станков.

Требования к кабелю КГ и КГ-ХЛ изложены в ГОСТ 24334–80 «Кабели силовые для нестационарной прокладки».
Согласно данному стандарту, кабели подвергаются определенным испытаниям.

Данные испытания кабель из резины и ТЭПа проходят без проблем (кроме испытания на нераспространение горения, т.к. для данного вида кабеля применяются иные материалы).

Особо необходимо отметить следующие отличия:

1. Кабель из ТЭПа может работать при температуре +100 °С, в то время как кабель из резиновой оболочки — только до +75 °С, а некоторые и того меньше. Это связано с наличием в резине сшивающих агентов, которые при повышении температуры начинают «дошивать» резину, и она дубеет и трескается. А учитывая тот момент, что практически все работают по нижней зоне допуска сечения жилы, перегревы в кабеле обеспечены.

2. УФ-стойкость. Кабель из ТЭПа выдерживает испытание на воздействие солнечного излучения (п. 2.5.5) (должно проводиться по ГОСТ 20.57.406 (метод 211–1) или ГОСТ 16962.1 (метод 211–1)), в то время как резиновая оболочка не выдерживает, в результате чего производители пишут в своих стандартах следующую фразу:
«Гарантийный срок эксплуатации кабелей — 6 месяцев со дня ввода в эксплуатацию, но не позднее 12 месяцев со дня изготовления».

Из вышеизложенного следует, что ТЭП на основе СЕБС-каучука является достойным заменителем резины в производстве кабеля КГ и КГ-ХЛ.

Технологии [149]	Изделия [76]
Оборудование [41]	Сырье [111]
Обзоры рынков [176]	Интервью [94]
Репортаж [26]	Все статьи

Статьи публикуются с разрешения автора и обязательным указанием ссылки на источник

Редакция оплачивает на договорной основе
технические статьи, маркетинговые отчеты, рецептуры, обзоры рынка
и другую отраслевую информацию и права не ее размещение

Приглашаем специалистов к сотрудничеству в качестве внештатных авторов и консультантов!

По вопросам публикации и оплаты статей обращайтесь в редакцию:
Тел: +7 (499) 490-77-79
Прислать сообщение

Источник

ВВЕДЕНИЕ

Рост транспортных нагрузок и интенсивности движения диктует необходимость повышения прочности, сдвиго-, трещино- и коррозийной устойчивости асфальтобетонных покрытий в широком интервале эксплуатационных температур. Образование пластических деформаций покрытия в виде волн, наплывов и колей особенно свойственно дорожным одеждам южных регионов России. Низкая сдвигоустойчивость снижает безопасность движения и влечет за собой рост транспортных и эксплуатационных затрат. Повышение качества и сроков службы асфальтобетонных покрытий удается осуществлять за счет создания полимерно-дисперсного армирования асфальтобетонных смесей.

Введение полимерно-дисперсных наполнителей в состав асфальтобетонных смесей (полимерно-дисперсное армирование) повышает вязкость асфальтобетона, увеличивает трещиностойкость и долговечность элементов, применяемых для покрытия дорог и аэродромов, воспринимающих растягивающие усилия, а также длительные динамические нагрузки.

Волокнисто-дисперсные наполнители способствуют определенному возрастанию упругости и эластичности битумоминеральной массы, обеспечивают более эффективное сопротивление сжатию и, особенно, изгибу.

Проведенные в этом направлении в ДорТрансНИИ РГСУ работы и анализ отечественного и зарубежного опыта позволили выбрать доступную полимерную дисперсно-армирующую добавку (резиновый термоэластопласт) РТЭП, способствующую заметному повышению качества асфальтобетонов. РТЭП представлен в основном каучуковым материалом, содержащим в качестве наполнителей тонкодисперсные частицы карбоната кальция и серы.

Опытно-производственные работы, проведенные на объектах Севкавуправтодора, Ростовуправтодора, Краснодаравтодора, Упрдора «Кубань», Ростгоравтодора и др., показали значительные эксплуатационные преимущества применения армированных добавкой РТЭП асфальтобетонных смесей при устройстве верхних слоев покрытий в сравнении с традиционными горячими асфальтобетонными смесями.

Наблюдения показывают, что в процессе эксплуатации асфальтобетонные покрытия, устроенные с применением РТЭП (участки построены 3-5 лет назад), находятся в хорошем состоянии. Какие-либо дефекты и разрушения, включая трещины, пластические деформации, колеи, волны, выбоины, шелушение и т.п., на покрытии отсутствуют.

В настоящих методических рекомендациях показаны особенности использования полимерно-дисперсно-армирующей добавки РТЭП, преимущества полимерно-дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей, приготовленных с использованием этой добавки. Введение РТЭП в асфальтобетонную смесь изложено с учетом свойств добавки и особенностей технологического цикла приготовления смеси. Приведена технология получения полимер-содержащих дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей в условиях АБЗ.

«Методические рекомендации по полимерно-дисперсному армированию асфальтобетонов с использованием резинового термоэластопласта (РТЭП)» составлены на основе исследовательских, опытно-производственных работ по внедрению полимерных дисперсно-армированных смесей с применением РТЭП, а также по материалам обследования участков, построенных по рекомендациям патента на изобретение 149848 от 27.05.2000 г.

Замечания и предложения по настоящей работе направлять по адресу: 129085, г. Москва, ул. Бочкова, 4, Росавтодор, Департамент эксплуатации и сохранности автомобильных дорог, отдел по организации работ по ремонту и содержанию искусственных сооружений.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Анализ состояния асфальтобетонных покрытий на российских дорогах ставит перед дорожниками острую проблему повышения качества и сроков их службы. Дефекты в виде волн, наплывов, колей, низкая трещино- и коррозионная устойчивость приводят к преждевременному разрушению асфальтобетона, что в большинстве случаев обусловлено неудовлетворительным качеством битума.

Одним из перспективных направлений повышения качества асфальтового вяжущего материала является полимерно-дисперсное армирование асфальтобетонов с использованием различных полимерных волокнистых наполнителей, синтетических волокон (полипропиленовых, полистирольных, асбестовых, каучуковых с различными наполнителями и т.п.), пластмасс, целлюлозы и др.

Введение в состав асфальтобетонных смесей небольших добавок искусственных, синтетических и полимерных волокон, которые могут выполнять роль полимерных материалов и дисперсно-армирующих добавок, позволяет получать асфальтобетон с улучшенными свойствами.

1.2. В настоящем стандарте применяют термины с соответствующими определениями:

1.3. ПДА асфальтобетоны являются одним из перспективных конструкционных материалов. Такие асфальтобетоны представляют собой разновидность обширного класса композиционных дорожных материалов, все более широко применяемых в настоящее время при устройстве верхних слоев дорожных покрытий.

1.6. РТЭП способствует структурированию и повышению деформативных свойств асфальтобетона за счет создания коагуляционной структуры вяжущего, обладающего пластическими свойствами. Органичное соединение РТЭП и битума в единое целое обусловлено родством природы компонентов вяжущего и полимерно-дисперсной добавки.

1.7. ПДА асфальтобетонные смеси следует проектировать в зависимости от типа и назначения асфальтобетона в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-97.

1.8. В процессе приготовления асфальтобетонной смеси РТЭП подается в асфальтосмеситель на разогретый минеральный материал при температуре 180-190 °С. В этих условиях РТЭП частично плавится и образует на поверхности минеральных частичек клейкую полимерную пленку. Не растворившаяся составляющая гранул в виде клейких резиноволокнистых дисперсных частиц распределяется среди минерального материала, выполняя роль армирующего наполнителя.

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ТИПЫ ПОЛИМЕРНЫХ ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННЫХ СМЕСЕЙ

2.1. Горячие ПДА асфальтобетонные смеси и ПДА асфальтобетоны в зависимости от вида минеральной составляющей подразделяются на щебеночные и песчаные.

2.2. ПДА асфальтобетонные смеси и ПДА асфальтобетоны в зависимости от размера зерен подразделяются на:

· мелкозернистые с размером зерен до 20 мм;

· песчаные с размером зерен до 5 мм.

2.3. ПДА асфальтобетоны подразделяются на виды:

· высокоплотные с остаточной пористостью от 1,0 до 2,0 %;

· плотные с остаточной пористостью от 2,0 до 4,0 %.

2.4. Щебеночные ПДА смеси в зависимости от содержания в них щебня подразделяются на типы (согласно ГОСТ 9128-97):

А с содержанием щебня св. 50 до 60 %;

Б с содержанием щебня св. 40 до 50 %;

Песчаные ПАД смеси:

2.6. ПДА смеси должны приготавливаться в соответствии с настоящими рекомендациями по техническому регламенту, утвержденному в установленном порядке предприятием-изготовителем.

2.7. Зерновые составы минеральной части ПДА смесей, содержащих РТЭП, должны соответствовать установленным ГОСТ 9128-97 для каждого конкретного типа смесей (таблица 1).

2.8. Показатели физико-механических свойств высокоплотных и плотных ПДА асфальтобетонов из горячих смесей различных марок, применяемых в конкретных дорожно-климатических зонах, должны соответствовать указанным в таблице 2.

2.9. Показатели коэффициента внутреннего трения, сцепления при сдвиге (при температуре 50 °С), предела прочности на растяжение при расколе при температуре 50 °С и скорости деформирования 50 мм/мин для ПДА асфальтобетонов приведены в таблице 3.

Источник

Термоэластопласты против резины

Рекомендации Временные рекомендации по применению полимерно-дисперсного армирования асфальтобетонов с использованием резинового термоэластопласта (РТЭП)

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ТИПЫ ПОЛИМЕРНЫХ ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННЫХ СМЕСЕЙ

Читайте также: