РАЗРАБОТКИ BASF ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ БИТУМОВ
В течение уже целого ряда лет стирол-бутадиеновые высоконаполненные дисперсии (SBR-HSL), известные под маркой Бутонал, способствуют значительному улучшению эксплуатационных свойств битумов в дорожном строительстве (горячая и холодная укладка).
В Германии и США продукты, реализуемые под маркой Бутонал, являются стандартными материалами для модификации битумов. Изготовление битумов, модифицированных латексами Butonal NS 175 (анионный) и Butonal NS 198(катионный), осуществляется на асфальтобетонных заводах, битумных базах или нефтеперерабатывающих заводах, которые должны иметь:
а) установки для приготовления модифицированных битумов, которые оснащены механическими мешалками, коллоидными мельницами или другими системами смешивания компонентов;
б) системы нагрева, подачи и дозирования исходных компонентов и готовой продукции;
в) емкости для хранения исходных и модифицированных битумов, а также пластификаторов;
г) специальное помещение с обогревом для хранения модификаторов.
Содержимое латексов в битуме зависит от свойств исходного битума и особенностей производства и представляет для латексов 1,8...2...2,3%, в перерасчете на твердый полимер(Butonal NS 175 содержит (71±1) % твердого полимера, Butonal NS 198 - (64±1)%).
Точный состав и технологические параметры приготовления модифицированного битума определяются в лаборатории путем подбора на основе результатов испытаний. Модифицированный битум подобранного состава должен удовлетворять требованиям и нормам на ПБВ (по ОСТ 21.810-98 и ГОСТ 52056-2003).
Процесс приготовления модифицированного битума в установках, которые оснащены механическими мешалками, состоит из таких технологических операций:
- подача нагретого битума в установку для модификации;
- введение в битум через дозирующее устройство при постоянном интенсивном перемешивании нужного количества латекса;
- после завершения ввода модификатора интенсивное перемешивание вяжущего на
протяжении 1,5...3,0 часов;
- выгрузка модифицированного битума для потребления или хранение.
Дозирование латексов выполняется весовым или объемным способами. В последнем случае учитывается плотность латекса. Для Butonal NS 175 она составляет 1,0 г/см3, для Butonal NS 198 - 0,94 г/см3.
Вводить латекс следует постепенно и равномерно. Скорость введения модификатора зависит от того, как интенсивно будет испаряться вода, и составляет не больше 6 л за минуту. Смесительная емкость с большой поверхностью ускоряет процесс выпаривания.
При большей скорости ввода вода, которая содержится в латексах, может образовывать пласт пены на поверхности битума. Для устранения пенообразования следует применять пеногасители ПЕНТА. Следует иметь в виду, что при введении латекса температура битума в установке может снижаться на 5...10 С.
После введения, латекс с помощью механических мешалок перемешивается с битумом на протяжении 1,5...2,5 часов. Продолжительность перемешивания устанавливается в лаборатории и уточняется во время выпуска первой партии модифицированного битума.
Завершение процесса модификации устанавливается по однородности вяжущего, которая определяется согласно требованиям и нормам на ПБВ (по ОСТ 21.810 -98 и ГОСТ 52056-2003) , и стабилизацией значений пенетрации при 25 °С и температуры размягчения вяжущего. Отбор проб и испытание вяжущего после одного часа перемешивания проводят через каждые полчаса.
Процесс приготовления модифицированного битума на оборудовании, оснащенном коллоидной мельницей и двумя смесительными установками, состоит из таких технологических операций:
- подача битума, нагретого до 180...185 °С, в смесительную установку № 1;
- постепенное введение в битум через дозирующее устройство при постоянном перемешивании необходимого количества латекса;
- подача вяжущего со смесительной установки № 1 в коллоидную мельницу, где происходит диспергирование битума с латексом, и дальше в смесительную установку № 2;
(повторное прохождение битума с латексом через коллоидную мельницу со следующей подачей в смесительную установку № 1 (при необходимости);
(при необходимости повторения технологического цикла прохождения вяжущего через коллоидную мельницу;
- подача модифицированного битума в выгружаемую магистраль.
Битум, нагретый до 180...185 °С, подается с помощью насоса в смесительную установку № 1. После заполнения смесительной установки № 1 на одну треть одновременно с битумом, при постоянном перемешивании, подается необходимое количество латекса.
Дозирование осуществляется весовым способом. Латекс вводится в битум постепенно и равномерно со скоростью до 6 кг/мин. В зависимости от емкости смесительной установки введение модификатора длится от 20 мин до 60 мин.
После завершения ввода компонентов с помощью насоса смесь битума с латексом подается в коллоидную мельницу, где происходит диспергирование латекса в битуме и гомогенизация вяжущего.
После коллоидной мельницы вяжущее попадается в смесительную установку № 2, после заполнения которой на одну треть начинается перемешивание. Перемешивание длится пока весь объем вяжущего не поступит к смесительной установке № 2. Если латекс полностью совместился с битумом, вяжущее поступает в выгружаемую магистраль. Если модификация происходит не полностью, смесь повторно проходит через коллоидную мельницу и попадает в смесительную установку № 1. После заполнения ее на одну треть начинается перемешивание.
Если после этого процесс модификации завершен, вяжущее поступает в выгружаемую магистраль. В другом случае технологический цикл повторяется. Процесс приготовления модифицированного битума в коллоидной мельнице с одной смесительной установкой происходит по несколько измененной технологической схеме. Смесь битума с латексом из смесительной установки проходит через коллоидную мельницу и снова возвращается в смесительную установку предыдущего перемешивания компонентов. Цикл длится до тех пор, пока не произойдет полное совмещение полимера с битумом. Время, необходимое для прохождения всей массы вяжущего через коллоидную мельницу, зависит от производительности насоса и количества битума с латексом.
Достаточным для модификации битума есть такое количество проходов (при использовании двух смесительных установок), или продолжительность процесса (приводной смесительной установке), которое обеспечивают стабилизацию значений пенетрации при 25 °С и температуры размягчения вяжущего. Нужное количество проходов или продолжительность модификации определяют при выпуске первой (пробной) партии модифицированного битума. Отбор проб и испытания вяжущего выполняется после каждого прохождения вяжущего через коллоидную мельниц у, а в случае применения одной смесительной установки, отбор проб и испытания вяжущего выполняется через время, необходимое для прохождения через коллоидную мельницу всей массы вяжущего.
Модификация битумных эмульсий латексами Butonal NS175 и ButonalNS 198
Модификация битумных эмульсий латексами осуществляется путем:
(эмульгирования модифицированных битумов (аналогично использованию твердых полимеров - процесс энергоемкий));
(модификации латексом готовой эмульсии);
(введение латекса во время приготовления эмульсии).
Катионный латекс Butonal NS 198 используется для модификации катионной эмульсии, анионный Butonal NS 175 - для анионной эмульсии. Эмульгирование битумов, модифицированных латексами, осуществляется как и не модифицированных с учетом необходимости повышения температуры эмульгирования и реализации связанных с этим мероприятий по предотвращению кипения эмульсии (применение в установке для охлаждения эмульсий устройств, повышение давления и т.п.).
При модификации готовой эмульсии латексы в количестве 2,0...2,5 % от массы битума (в перерасчете на сухое вещество) вводятся в горячую (сразу после приготовления) или холодную эмульсию.
При модификации эмульсии во время ее приготовления 2,0...2,5 % латекса от массы битума (в перерасчете на сухое вещество) вводятся в горячий битум или водную фазу.
Для лучшего совмещения латекс и горячий битум перед коллоидной мельницей проходят через статический смеситель типа "In Line".
Точное содержимое латекса и технологическиепараметры приготовления модифицированной эмульсии определяются в лаборатории утем подбора по результатам испытаний. Модифицированные эмульсии подобранного состава должны отвечать требованиям ГОСТ Р 52128-2003.
Модификация асфальтобетонных сме сей латексами Butonal NS 175 и Butonal NS 198
Модификация асфальтобетонных смесей латексами серии Butonal можно осуществлять на асфальтобетонных заводах, которые дополнительно должны быть оборудованы системами дозирования и подачи добавки.
Процесс приготовления асфальтобетона, модифицированного латексами серии Butonal, состоит из таких технологических операций:
- приготовление асфальтобетонной смеси при температуре 155...175 (С (приблизительно на 10...15 (С выше, чем при приготовлении немодифицированного асфальтобетона);
- введение в готовую асфальтобетонную смесь, которая находится в смесителе, латекса в количестве 2,3...2,8 % от массы вяжущего (в перерасчете на твердый полимер);
- дополнительное перемешивание асфальтобетонной смеси с латексом на протяжении 10...15 с;
- выгрузка модифицированной асфальтобетонной смеси из асфальтосмесителя в бункер для хранения или автомобиль;
Точное содержимое латексов серии Butonal устанавливают в производственной лаборатории путем подбора по результатам испытаний, которое зависит от необходимых характеристик полимерасфальтобетона, свойств исходного асфальтобетона и особенностей производства.
Латекс из бочек подают в асфальтосмеситель с помощью оборудования, которое со стоит из дозирующего устройства: насоса, расходомера и трубопровода. Трубопровод заканчивается насадкой, подобной насадке душа или гребенке гудронатора, через которую Butonal разбрызгивается на готовую асфальтобетонную смесь при ее перемешивании. Латексы могут также подаваться в трубопровод с битумом приблизительно за 1 м от асфальтосмесителя.
Дозируют их весовым или объемным способом. При дозировании объемным способом следует учитывать плотность латекса.
При необходимости, для лучшего распределения в битум е анионный латекс Butonal NS 175 разбавляют водой до концентрации 55...65 %.
При возникновении продолжительных пауз в подаче латекса и в конце рабочей смены систему его подачи следует промыть водой для предотвращения ее закупоривания латексом.