авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

В. С. Прокопец, Т. Л. Иванова

МОДИФИКАЦИЯ

ДОРОЖНОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА

РЕЗИНОВЫМИ ПОРОШКАМИ

МЕХАНОАКТИВАЦИОННОГО

СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ

Омск –

2012

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)»

В. С. Прокопец, Т. Л. Иванова

МОДИФИКАЦИЯ ДОРОЖНОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА РЕЗИНОВЫМИ ПОРОШКАМИ МЕХАНОАКТИВАЦИОННОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ Монография Омск СибАДИ 2012 УДК 625.7.06.07 ББК 39.311+38.3 П78 Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. М.Е. Заяханов (Восточно-Сибирский государственно технологический университет);

д-р техн. наук, проф. Б.С. Баталин (Пермский национальный исследовательский политехнический университет) Прокопец В.С.

П78 Модификация дорожного асфальтобетона резиновыми порошками механоактивационного способа получения: монография / В.С. Прокопец, Т.Л.

Иванова. – Омск: СибАДИ, 2012. –116 с.

Показана перспектива использования механоактивационного способа модифицирования минеральных веществ для целей дорожного строительства.

Рассмотрена взаимосвязь тонкости измельчения материалов в аппаратах ударно-скоростного принципа действия, определяемая свойствами исходного материала, конструктивными и кинематическими параметрами аппарата, позволившая обоснованно подойти к проблеме выбора рациональных параметров механической обработки, степени активации измельчаемых материалов, на практике получить резиновый порошок с заданными свойствами, тем самым обеспечивая более широкое использование отработанных автопокрышек при производстве асфальтобетона.

Особое внимание уделено теоретической разработке вопросов тонкого измельчения и механоактивации дорожно-строительных материалов.

Рассмотрены физико-механические свойства асфальтобетонов, полученных на основе резинопесчаных порошков, механоактивированных по дезинтеграторной технологии.

Монография предназначена для инженерно-технических работников дорожно-строительных организаций, научных сотрудников, аспирантов, докторантов, для специалистов, занимающихся вопросами тонкого и сверхтонкого измельчения минеральных и органических веществ, а также может быть использована в качестве учебного пособия для бакалавров и магистров направления «Строительство».

Табл. 24. Ил. 38. Прил. 2. Библиогр: 116 назв.

© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ………………………………………………………….. Глава 1. Анализ модифицирующего эффекта применения дроблёной резины в составах асфальтобетонных смесей ………………………….. 1.1. Проблемы вторичного использования и переработки изношенных шин………………................................................... 1.2. Способы модифицирования органических вяжущих с помощью добавок……………………………………………….. 1.3. Способы ввода резины в асфальтобетон ……………………… Выводы………………………………………………………………….. Глава 2. Теоретические исследования повышения эффективности механической активации резиновой крошки в дезинтеграторе……... 2.1. Разрывные напряжения и долговечность материалов 2.2. Критерий интенсивности измельчения материала в дезинтеграторе………………………………………………….. 2.3. Затраты энергии на измельчение материала………………….. 2.4. Степень активации материала при измельчении в зависимости от критерия интенсивности измельчения КI…………………………………………………………………. Выводы………………………………………………………………….. Глава 3. Экспериментальные исследования эксплуатационных характеристик асфальтобетона с добавлением механоактивированной резиновой крошки……………………….…… 3.1. Материалы………………………………………………………. 3.2. Применяемое оборудование……………………………………. 3.3. Выбор методики планирования эксперимента………………... 3.4. Влияние способов введения и количества активированного резинового порошка на свойства асфальтобетона………………………………………………….. 3.5. Анализ уравнений регрессии…………………………………… 3.6. Обобщенное уравнение регрессии……………………………... 3.7. Физическое объяснение полученных результатов……………. 3.8. Опытно-производственные исследования…………………….. Выводы……………………………………………………….................. Заключение …………………………………………………………………... Библиографический список …………………………………….................... Приложения…………………………………………………………………... ВВЕДЕНИЕ В связи с ежегодным увеличением количества автотранспорта, объемов перевозок пассажиров и грузов нагрузка на покрытие из асфальтобетона постоянно возрастает. Это приводит к более быстрому разрушению дороги. Встает задача повышения надежности дорожных одежд, которая связана с необходимостью повышения качества асфальтобетона в покрытиях автомобильных дорог.

Повысить качество асфальтобетона, его прочностные свойства можно следующими методами:

– путем улучшения качественных характеристик крупного и мелкого заполнителя;

– путем улучшения качества битума введением добавок, улучшающих его эксплуатационные свойства.

Для областей, не имеющих месторождений каменных материалов, более перспективно применение модифицированных битумов полимерами, в число которых входит резиновая крошка.

Технология применения полимерно-битумных вяжущих (в частности, на основе блоксополимеров класса СБС) не всегда может быть реализована из-за недостатка финансовых средств, отсутствия необходимого оборудования.

Использование в качестве модификатора битума резиновой крошки, получаемой из отходов старых автопокрышек, позволяет решить экологическую проблему засорения окружающей среды отходами резино-технических изделий.

Существует два основных способа введения резиновой крошки в асфальтобетон: сухой способ и влажный. При сухом способе добавление резиновой крошки производится в состав минеральной части асфальтобетонной смеси. При влажном способе резиновая крошка добавляется непосредственно в битум.

Основной проблемой использования резиновой крошки является растворение резины в битуме, т.к. каучук находится в вулканизированном состоянии.

В настоящее время для решения этой проблемы предлагаются различные технологии химического модифицирования битумов резиновой крошкой. К основным недостаткам данных технологий можно отнести:

– использование дорогостоящих реагентов;

– необходимость предварительного ввода модификатора (резиновой крошки) в битум при высоких температурах;

выдержка в течение длительного времени, что требует установки на заводах специального дополнительного оборудования;

– проблема хранения модифицированного битума;

– снижение смачивающей способности битума вследствие его длительного нагрева с резиновой крошкой, что приводит к дополнительному структурированию резины.

Другим направлением создания резинобитумных вяжущих является использование механических методов активации резиновой крошки.

Изучение процесса измельчения материалов, в том числе и резиновой крошки, показал, что повышение реакционной способности материала при его диспергировании в углеводородном сырье происходит за счет усвоения им части механической энергии, подводимой при измельчении.

Установлено, что степень растворения резины в битуме увеличивается с уменьшением размеров частиц резины и при более развитой поверхности частиц.

Сравнительный анализ свойств вяжущих с использованием резинового порошка, полученного разными методами измельчения, показывает, что лучшие характеристики имеют вяжущие с добавлением резиновой крошки, полученной упруго деформационными методами, которые реализуются в аппаратах ударно-скоростного принципа действия (дезинтеграторы, дисмембраторы и др).

Основные достоинства дезинтеграторной технологии для измельчения резиносодержащих отходов, по сравнению с известным измельчающим оборудованием, заключаются в следующем:

– при относительно низких энергозатратах образуются тонкодисперсные порошки, в которых фракция со средним диаметром частиц 0,1 – 0,2 мм составляет 60 – 70%;

– частицы измельченного резинового порошка приобретают губчатую разветвленную поверхность;

– в результате измельчения резиновой крошки в дезинтеграторной установке происходит активация частиц, которая выражается в возрастании реакционной способности резинового порошка с углеводородным вяжущим.

Основные недостатки:

– коагуляция мельчайших частиц резины, препятствующая получению тонкодисперсных резиновых порошков;

– применение бил специальной конфигурации для измельчения резины вместо бил стандартной цилиндрической формы, что усложняет технологическое оборудование.

Таким образом, в настоящее время перспективным направлением исследований является изучение влияния механоактивированного резинового порошка на структуру и свойства дорожного асфальтобетона.

Работа посвящена проблеме повышения эффективности дорожного асфальтобетона с применением резиновых порошков механоактивационного способа получения.

Рассматриваются следующие вопросы.

1. Анализ модифицирующего эффекта применения дроблёной резины в составах асфальтобетонных смесей.

2. Теоретическое обоснование способа получения высокодисперсного порошка на основе резины путем совместного измельчения в аппаратах ударно-скоростного принципа действия резиновой крошки и абразивного компонента.

3. Влияние кинематических и конструктивных параметров измельчителя ударно-скоростного принципа действия и свойств исходных материалов на характеристики получаемого порошка.

4. Исследование физико-механических свойств асфальтобетона, модифицированного высокодисперсным порошком на основе резины, полученным путем совместного измельчения резиновой крошки и абразивного компонента в аппаратах ударно скоростного принципа действия.

Внедрение результатов работы осуществлено в 2007 г. при строительстве опытного участка а/д «Куйбышев-Северное» км 57-60 в Куйбышевском районе Новосибирской области с применением резинопесчаного порошка. Получен патент [61].

Глава 1. АНАЛИЗ МОДИФИЦИРУЮЩЕГО ЭФФЕКТА ПРИМЕНЕНИЯ ДРОБЛЁНОЙ РЕЗИНЫ В СОСТАВАХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ 1.1. Проблемы вторичного использования и переработки изношенных шин Важнейшим направлением в создании и совершенствовании существующих дорожно-строительных технологий является использование вторичных материальных и топливно-энергетических ресурсов. Эффективность комплексного использования природных и техногенных сырьевых ресурсов доказана многочисленными исследованиями и подтверждена практикой [65, 67].

С другой стороны, многочисленные отходы производства и потребления создают большие экологические проблемы во всех регионах России и за рубежом. В настоящее время объемы захоронения отходов на свалках и полигонах значительно возрастают.

В этой связи все более остро встает вопрос об увеличении доли утилизации отходов.

Использование того или иного вида отхода определяется рядом факторов [26]:

- объемом образования отхода;

- составом отхода;

наличием технологий для переработки;

- спросом на продукцию с использованием отхода.

При этом, как отмечают авторы работы [26], необходимо учитывать объем образования отходов на территории, радиус которой равен максимальному экономически рентабельному расстоянию перевозки.

В последние годы во многих странах большое внимание уделяется проблемам использования изношенных шин, которые являются одним из самых многотоннажных отходов. Согласно ориентировочным данным, в Европе ежегодно образуется около 2 млн т, а в США – 2,8 млн т изношенных шин [76].

Данная проблема имеет важное экологическое значение. В настоящее время изношенные шины практически полностью уничтожаются путем сжигания или захоронения в оврагах, свалках, что сильно загрязняет окружающую среду.

Например, в Швейцарии отходы автопокрышек сжигаются почти полностью, а в США – 75 – 80 % [57]. В России 96 % отработанных автопокрышек просто вывозится на свалки [76].

Кроме того, места скопления отработанных шин служат благоприятной средой обитания и размножения грызунов и насекомых, которые часто являются разносчиками различных заболеваний. Необходимо также учитывать тот факт, что шины обладают высокой пожароопасностью.

Экономическое значение данной проблемы заключается в том, что изношенные шины содержат резины, технические свойства которых близки к первоначальным, большое количество армирующих текстильных и металлических материалов, что является источником экономии природных ресурсов.

В связи с ежегодным увеличением количества изношенных шин, в рамках Европейского экономического сообщества была разработана программа, основные задачи которой заключаются в следующем:

- увеличение доли шин с восстановленным протектором;

- увеличение переработанных утильных шин с получением резиновой крошки;

- прекращение вывоза на свалки.

Важной проблемой изношенных шин является область применения резиновой крошки различной степени измельчения.

Наиболее целесообразным считается использование резиновой крошки в качестве добавки к резиновым смесям.

Представления о влиянии размера частиц измельченного вулканизата на свойства резин развивались противоречиво, что свидетельствует о сложности проблемы. Из анализа результатов исследований, проведенных ФГУП «НИИ шинной промышленности», следует, что добавка резинового порошка с размерами частиц до 0, мм в соотношении 10 масс. долей резинового порошка на 100 масс.

долей каучука не оказывает существенного отрицательного влияния на упругогистерезисные свойства резин для автобусных шин [76].

Более того, наблюдалось улучшение таких показателей, как сопротивление раздиру и истираемость. Применение более грубой резиновой крошки, с размерами частиц до 1 мм в рецептуре смесей для шин, снижает уровень всех физико-механических показателей.

Всесторонний анализ экспериментальных данных, проделанный в работе [97], подтверждает вышеперечисленные выводы и позволяет утверждать о неоднозначном влиянии количества и размера частиц резинового порошка на комплекс основных физико-механических показателей резины.

Анализ литературных данных показывает, что работы по использованию резиновых порошков в рецептуре протекторных резин, резин для черных боковин в настоящее время интенсивно ведутся и в США, и в Западной Европе. Так, фирмой «Мишлен»

опубликованы результаты проводимых исследований, подтверждающих возможность применения от 18 до 25 масс. долей резиновой крошки на 100 масс. долей каучука в рецептуре различных деталей шин при условии проведения модификации поверхности частиц резиновых порошков с целью уменьшения отрицательного влияния добавки порошков на свойства резин [76].

Аналогичные работы осуществляются и в России [49, 65, 68, 81, 91]. В частности, были проведены специальные исследования по разработке шинных резин, содержащих измельченный вулканизат с крупными частицами до 2 мм.

Найденные способы применения резинового порошка для производства шин используют только небольшую его часть.

Поэтому в связи с прогнозируемым увеличением объемов изношенных шин актуален поиск путей использования дробленой резины в других областях, в частности: в дорожном строительстве в качестве модификатора битума;

для изготовления резинобитумных мастик, кровельных материалов, композиционных материалов;

для изготовления резиновых изделий с высокой стойкостью к истиранию, для изготовления плит различного назначения (для животноводческих помещений, для трамвайных и железнодорожных переездов, для покрытий спортивных и детских игровых площадок) (табл. 1.1).

В настоящее время уже начато промышленное производство резиновых изделий с высоким содержанием активного шинного порошка. Например, для выпуска блока торможения магистрального (лежачего полицейского) используют до 50 – 60 масс.% порошка шинной резины.

Анализ возможных объемов применения резиновой крошки по различным областям ее использования позволяет утверждать в качестве одного из самых перспективных направлений – дорожное строительство как модификатор битума [94].

Таблица 1. Область применения резины Область применения Размер резиновых частиц Грубоизмельченная резина, полосы размером Настил для пола, матов до нескольких сантиметров Пластины для спортивных площадок, Резиновая крошка с укрепление откосов размером частиц 3–5 мм Резиновая крошка с Материал для фильтров по очистке воды, размером частиц 0,5– адсорбент токсичных материалов мм Протекторные резины при восстановительном Резиновый порошок с ремонте шин (Чеховский резинорегенератный, размером частиц до 0, Невинномысский шиноремонтный заводы) мм Резиновая крошка с Дорожные основания и дорожные покрытия размером частиц до 3– мм Дефицитность и высокая стоимость битума явились главной причиной отказа от толстых слоев дорожных покрытий, которые одно время широко практиковались для конструирования дорожных одежд. Для повышения тепло- и сдвигоустойчивости тонких слоев покрытий, которые работают в более тяжелых условиях, чем толстые, в битумы (гудрон) вводят различные добавки, в частности резиновую крошку из отработанных старых автомобильных шин [68].

Первые попытки создания резиногудронового вяжущего были предприняты в конце 60-х – нач. 70-х фирмами Sahuro Petroleum, Asphalt Compan и Mc. Donald, позднее Arizona Refining Company (Arco). В конце 70-х в Европе, особенно в Бельгии, наблюдался повышенный интерес к соединению битума и резины. В 1979 г. в Бельгии в качестве уличного покрытия впервые был опробован пористый асфальт из смеси резины с битумом (Arco-технология) [94].

Позднее смеси на основе резины и битума стали применять в различных странах Европы (Австрия, Франция, Германия, Венгрия, Италия, Нидерланды, Швейцария и т.д.).

В результате дальнейших исследований фирмой Rouse Rubber Industries (Флорида) были разработаны технологии, позволяющие смешивать очень мелкую резиновую пыль (0,180 мм) при производстве битума с помощью экспериментального оборудования.

Данный метод позволил сократить время протекания реакции [94].

Аналогичные исследования резинобитумных вяжущих проводились и в России [91]. Известен способ получения вяжущего с добавлением резиновой крошки в количестве 10 – 20 %(масс.), которая в смеси с мазутом и 5 – 20 %(масс.) кислого гудрона предварительно выдерживается при температуре 130 С в течение 1– 3 часов с последующим окислением смеси при 180 – 200 С [6].

В настоящее время основным направлением исследования в области повышения качества и долговечности дорожных покрытий является модификация битумов путем введения различных добавок с целью улучшения основных свойств асфальта: однородности, прочности, морозо-, трещино- и влагостойкости, устойчивости к высоким температурам и т.д. [45].

Одним из наиболее эффективных способов модификации органических вяжущих является введение в них резины в виде резинового порошка. По мере увеличения количества резинового порошка резинобитумные смеси все больше приближаются по физико-механическим свойствам к каучуковым материалам [58, 68].

Таким образом, применение порошковой резины с размерами частиц от 0,5 до 1 мм в качестве добавки для модификации нефтяного битума в асфальтобетонных смесях, используемых при строительстве автомобильных дорог, позволяет, с одной стороны, улучшить деформационные и фрикционные свойства дорожных покрытий, увеличить их прочность, стойкость к удару, морозостойкость и стойкость к растрескиванию полотна при температурных перепадах;

с другой стороны, решается проблема утилизации старой отработанной резины. Так, по приведенным данным исследований [94], при вводе дробленой резины в количестве всего 2 % от массы минерального материала на 1 км дорожного полотна расходуется до 60 – 70 т резиновой крошки. При этом срок эксплуатации дорожного покрытия увеличивается по разным источникам в 1,5 – 3 раза [94, 57].

Наиболее распространенным методом переработки изношенных автомобильных шин является способ их механического измельчения.

Но из-за высокого расхода и стоимости энергии в настоящее время перерабатывается по разным источникам [34, 76] 3 – 5 %.

Все известные технологии измельчения отработанных автомобильных шин можно условно разделить на три большие группы [76]: измельчение при положительных температурах;

измельчение криогенным способом с использованием в качестве хладоагентов жидкого азота или холодного воздуха, который генерируется турбодетандерами или турбохолодильными машинами;

пиролиз.

Криогенный процесс позволяет успешно разделять композит покрышки на резину, металл и текстиль. Перед механическим измельчением шин с целью снижения расхода энергии на само измельчение применяется глубокое охлаждение шин (до –100 °С и ниже). Это требует применение дорогостоящего азота или достаточно энергоемкой и дорогой системы получения и очистки холодного воздуха;

наличия специальной холодильной камеры для замораживания кусков шины. Так как расход жидкого азота на охлаждение составляет не менее 50 % массы шин, то расход энергии на получение самого жидкого азота резко возрастает и составляет кВт/ч на 1 кг жидкого азота [61], это ведет к существенному увеличению себестоимости получаемой резиновой крошки.

В настоящее время разработана технология глубокого охлаждения с помощью воздушных турбодетандеров, которая значительно менее энергоемкая, чем технология использования жидкого азота. Но для быстрого и эффективного охлаждения в турбоохладителях необходимо предварительное измельчение использованных шин.

Данное противоречие свидетельствует об отсутствии в настоящее время оптимальной технологии переработки отработанных шин и необходимости совершенствования уже существующих способов механического измельчения шин. Актуальность этой проблемы подтверждается возросшим количеством научных публикаций за последний период в России и за рубежом.

К другим недостаткам низкотемпературного или криогенного измельчения следует отнести тот факт, что образующиеся при данном способе измельчения резиновые частицы имеют слишком гладкую поверхность [57, 76]. Это ухудшает совместимость резиновой крошки с другими полимерами, и в первую очередь, с каучуком. В результате свойства конечного продукта заметно снижаются.

Переработка целых шин при положительных температурах требует многостадийной очистки резиновой крошки от металла и текстиля и наличия оборудования с высокоизносостойкими режущими элементами. Данный способ измельчения также энергоемок [57].

Кроме того, на используемых в Европе линиях типа «Хотлап», «Симс», «Регупласт» и другие, где покрышки подвергаются разрезанию и каскадному разрушению при нормальных температурах, удается получить только грубую резиновую крошку, частицы которой имеют преимущественно тоже гладкую поверхность [57].

Более 30 лет применяется способ термического разложения резины и превращения ее в пластичный девулканизат, но так как процесс получения девулканизата сопровождается выделением большого количества токсичных газов, то данный способ неэкологичен. Кроме того, введение полученного девулканизата в сырую резину заметно ухудшает свойства получаемых изделий.

В 1980-е гг. в ИХФ РАН был разработан метод высокотемпературного сдвигового измельчения (ВСИ), который относится к методам комбинированного воздействия на отработанную покрышку с помощью нагрева, сжатия и сдвига.

Метод ВСИ основан на открытом ранее явлении «реологического взрыва», которое заключается в быстром разрушении и измельчении материала в интенсивном силовом поле.

При помещении твердого полимера или резины в условия интенсивного сжатия и деформации сдвигом происходит множественное растрескивание материала, которое заканчивается быстрым его разрушением и образованием полимерного порошка.

Причем для каждого полимера или полимерного композита наиболее эффективное измельчение с образованием высокодисперсного порошка при минимальных энергозатратах наблюдается в определенном температурном интервале, ширина которого обычно не превышает 20 С. Значение самого температурного интервала зависит от многих факторов, в частности, от типа полимера, наполнителей, пластификаторов. Например, как показано в работе [56], резины рекомендуется измельчать при температурах термоактивированного распада межмолекулярных связей: изопреновые резины – при 150 – 180 С, резины на основе этиленпропиленового каучука – при 210 – 230 и т.д.

Метод высокотемпературного сдвигового измельчения позволяет получать высокодисперсные порошки с размером частиц от 0,03 до 1,5 мм, имеющих развитую поверхность и рыхлую пористую структуру. Необходимо отметить, что при данном способе измельчения, реализуемом в роторном диспергаторе, 5–20 %(масс.) резиновых частиц имеют не рыхлую структуру, а монолитное строение и по форме похожи на частицы, полученные измельчением при криогенных температурах, т.е. возникает необходимость в повторном измельчении частиц с гладкой поверхностью. Другим затруднением при применении метода ВСИ является обязательное предварительное тщательное отделение шинной резины от корда.

Таким образом, несмотря на множество запатентованных решений, наличие в промышленности различных агрегатов для измельчения резин, эффективного, экономичного и надежного оборудования для получения тонкодисперсных порошков из отработанных шин до настоящего времени не создано ни в России, ни за рубежом.

1.2. Способы модифицирования органических вяжущих с помощью добавок Самым дешевым и наиболее универсальным материалом для применения в качестве вяжущего при устройстве дорожных покрытий является нефтяной битум, благодаря способности выдерживать без разрушения воздействие низких температур, температурных перепадов, различных деформационных нагрузок.

Битумы – это органические вещества черного или бурого цвета, состоящие из смесей сравнительно высокомолекулярных углеводородов и неметаллических производных, т.е. соединений углеводородов с серой, азотом или кислородом [30, 32, 37, 51, 87].

Однако свойства обычного немодифицированного битума не позволяют получать дорожные покрытия с нужным комплексом свойств, что наиболее сильно проявляется при высоких и пониженных температурах [57, 86, 109].

Практика эксплуатации дорожных покрытий с использованием битумов дорожных вязких марки БНД, изготавливаемых российскими НПЗ, свидетельствует о том, что разрушение покрытия начинается уже в первый год эксплуатации из-за недостаточной способности битумного вяжущего к растяжению, хотя существующие требования к дорожным битумам, сформулированные в ГОСТ 22245, выполняются [86, 109].

Основными причинами разрушения асфальтобетонов в дорожном покрытии являются климатические условия, нагрузки от транспортных потоков, в результате чего происходит старение битума, т.е. он становится хрупким, шелушится и растрескивается.

Наиболее негативным климатическим фактором, воздействующим на дорожное покрытие, является вода, т.к. увлажнение покрытия неизменно приводит к потере прочности [43, 108]:

1) из-за увеличения давления в порах асфальтобетона, в результате чего снижается сдвигоустойчивость;

2) всплывания частиц, приводящего к уменьшению рабочей массы и снижению трения между частицами;

3) пучения дорожных одежд, появляющихся в результате чередования морозов и оттепелей, набухания почвы.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что проблема качества дорожных покрытий в России реально существует и для ее решения недостаточно скорректировать нормативные требования к физико-механическим свойствам дорожных битумов.

Необходимы разработка, внедрение в практику строительства новых материалов на основе битума, способных обеспечить более высокую прочность, долговечность дорожных покрытий по сравнению с принципиальными возможностями нефтяных битумов.

Наиболее эффективные способы создания таких материалов основаны на модификации вяжущего (битума) путем введения в его состав добавок (модификаторов), улучшающих его эксплуатационные свойства [19, 20, 46, 68, 75, 84, 92, 108, 109].

Большой вклад в изучение вопросов придания битумам специфических свойств и использования модифицированных битумов в дорожном строительстве внесли ученые Л.Б.Гезенцвей, Н.В.Горелышев, В.А.Золотарев, А.С.Колбановская, И.В.Королев, А.В.Руденский, И.М.Руденская, В.М.Смирнов и другие [22, 23, 25, 39, 40, 41, 62, 64, 83].

Установлено, что экономически эффективными модификато рами являются те, которые доступны и недороги.

С технической точки зрения для создания на основе битумов композиционных материалов с заданным комплексом свойств могут применяться только те модификаторы, которые [109]:

1) не разрушаются при температуре приготовления асфальтобетонной смеси;

2) совместимы с битумом при проведении процесса смешения на обычном оборудовании при температурах, традиционных для приготовления асфальтобетонной смеси;

3) не придают битуму жесткость или ломкость при низких температурах в покрытии, а в летнее время повышают сопротивление битумов в составе дорожного покрытия к воздействию сдвиговых напряжений и при этом не увеличивают вязкость при температурах смешения и укладки;

4) химически и физически стабильны, сохраняют свои свойства при хранении, переработке и в составе дорожного покрытия.

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике дорожного строительства используют в качестве модификаторов битума серу, каучук (полибутадиеновый, натуральный, бутилкаучук, хлоропрен и др.), органо-марганцевые компаунды, термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол, этилен винилацетат (EVA)), термопластичные каучуки (полиуретан, олефиновые сополимеры, блоксополимеры стирол-бутадиен-стирола (СБС)), целесообразность применения которых в каждом конкретном случае обосновывается с технической и экономической точек зрения, поскольку стоимость модифицированного битума намного превосходит стоимость обычного битума [48, 52, 84, 87, 108, 109].

По данным ЕАРА, за последнее десятилетие во всем мире наблюдается рост потребления модифицированных битумов, используемых для строительства и ремонта дорожных покрытий (рис.

1.1), причем в 2001 г. их доля составила около 7 % [108].

Наиболее используемым в европейских государствах полимером для модификации битума является полимер типа СБС – %, доля потребления которого в некоторых странах достигает 100 % (рис. 1.2). Также широко применяются полиолефины–9 %, EVA–12 %, полибутадиен –14 % [108].

Доля модифицированных битумов в общем объеме дорожных битумов, % Доля потребления, % 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Бельгия Словения Италия Япония Чехия Дания Франция Рис. 1.1. Рост потребления модифицированных битумов в различных странах мира Доля потребления битумов, модифицированных полимерами типа СБС, % Доля потребления, % 80 Франция Германия Испания Бельгия Италия Рис.1.2. Доля потребления битумов, модифицированных блоксополимерами стирол-бутадиен-стирола (СБС) в некоторых европейских государствах Рост объемов потребления в дорожном строительстве полимеров типа СБС обусловлен двумя причинами: способностью повышать прочность битума и способностью увеличивать эластичность полимерно-битумного вяжущего 108].

В результате при введении небольшого количества полимера типа СБС (3 – 5 % от массы битума) дорожное покрытие приобретает способность к быстрому снятию напряжений, возникающих под действием движущегося транспорта, что позволило успешно применять данный тип модификатора для устройства дорожных покрытий, работающих в особо сложных условиях (на мостах, дорожных развязках и т.д.), обеспечивая длительные сроки работы самого покрытия.

Процесс смешения битума с полимерами любой химической природы, происходящий при высокой температуре, схематично можно представить следующим образом [85, 108]:

1-я стадия – эмульгирование размягченного полимера в жидком битуме;

2-я стадия – последующее частичное (набухание) или полное растворение полимера в битуме.

Глубина процесса диспергирования полимера в битуме зависит от химической природы и молекулярной массы полимера, химического состава битума, от соотношения компонентов в смеси.

Кроме того, выбранный тип полимера для модифицирования битума определяет такую очень важную характеристику, как совместимость с изменяемым вяжущим [27, 85, 108].

Как указывают авторы работы [108], совместимость систем «битум – полимер» может быть определена несколькими путями:

с точки зрения получения определенной морфологии, т.е.

структурной схемы полимерных частиц, цепей или групп в битумной матрице;

с точки зрения термодинамической стабильности, т.е.

необходимо определить, находится ли структура полимерных частиц или цепей в низком энергетическом состоянии, другими словами, существует ли движущая сила для увеличения энтропии;

с точки зрения стабильности хранения на практике, т.е. не разделяются ли исходные компоненты при хранении;

с точки зрения достижения какого-либо заданного свойства или комбинации свойств, которые могут сохраняться значительный период времени (как правило, до момента укладки).

Свойства систем, модифицированных полимерами, зависят от совместимости исходных материалов. Совместимые системы имеют более высокую степень дисперсности [108].

Известно, что система «полимер – битум» при повышенной температуре представляет собой смесь двух жидкостей, различающихся по вязкости.

Процесс смешения этих жидкостей сводится к процессу диспергирования одной жидкости в другую.

Степень дисперсности таких систем при прочих равных условиях определяется соотношением вязкости жидкостей и их взаимной растворимостью [109].

В случае термодинамически несовместимых (нерастворимых или частично растворимых) компонентов степень дисперсности будет зависеть только от соотношения вязкостей и условий перемешивания.

При повышенной температуре полученная смесь будет представлять собой эмульсию (рис. 1. 3) [109].

Если приложить нагрузку к такой системе, то произойдет деформация (вытягивание) капель полимера по направлению действия силы. При повышенном содержании полимера в битуме размер капель увеличивается, что может привести к их коалесценсии (слиянию) и образованию новой фазы в системе (рис. 1.4) [109].

В случае термодинамически совместимых (взаимно растворимых) компонентов системы на границе раздела фаз происходит взаимодействие компонентов, в результате чего степень дисперсности системы возрастает и образующаяся структура битумных композиций становится гомогенной, оптически однородной, т.е. принципиально отличается от структуры в случае несовместимых систем. Результаты оптических исследований структуры, полученной при введении в битум полимера типа СБС при температуре 175–185 °С, показали, что образуется гомогенная композиция оптически однородная при увеличении в 600 раз [109].

Концентрационный предел взаимной растворимости битума и полимера снижается с увеличением молекулярной массы полимера [109]. При дальнейшем повышении концентрации полимера в битуме происходит образование новой фазы (рис. 1.5) [109].

Рис. 1.3. Микроструктура композиций битума с 1 % масс СКЭПТ-Э- Рис. 1.4. Микроструктура композиций битума с 20 % масс СКЭПТ-Э- Рис. 1.5. Микроструктура композиции битума с 10 % масс ДСТ-30 при 25 °C При охлаждении приготовленного полимерно-битумного материала происходит увеличение вязкости системы, которое препятствует расслоению дисперсной системы, т.е. структура битумов, модифицированных совместимыми полимерами, как правило, сохраняется [108, 109], поэтому совместимые системы имеют более широкий диапазон рабочих температур и более высокое качество.

В случае микро- и макронеоднородных систем их механические свойства определяются свойствами непрерывной фазы. Например, образующий непрерывную фазу полимер, обладающий эластичностью (этилен-пропиленовый каучук, полиэтилен, полипропилен и др.), придает битуму дополнительную эластичность.

Полимер, образующий дисперсную фазу в битуме, увеличивает прочность композиционного материала только за счет наполнения его частицами [46, 109].

Так как стоимость модифициронного битума намного превосходит стоимость самого битума, то в каждом конкретном случае применения модифицированного полимером битума необходимо технико-экономическое обоснование [6, 20, 108, 109].

Поэтому наиболее перспективным направлением является использование отходов полимерных материалов.

Одним из наиболее эффективных способов модификации органических вяжущих является внедрение в них резины в виде резинового порошка.

Основной трудностью при создании резинобитума является растворение резины в органическом вяжущем (битуме, гудроне).

Технологические режимы растворения резины в битуме зависят от типа каучука, входящего в состав резины;

состава битума (органического вяжущего);

вида пластификаторов;

гранулометрии резиновой крошки;

времени и температуры смешивания [68, 108].

При термомеханической пластификации резины рекомендуется в качестве пластификаторов использовать поверхностно-активные вещества: сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ), смачиватель ОП-7.

В результате совместной термомеханической обработки резины и битума происходит:

1) набухание резины в масляных фракциях битума;

2) ослабление межмолекулярных связей в резине;

3) девулканизация резины (т.е. разрыв по ослабленным связям), в результате чего образующееся каучуковое вещество структурирует битум.

Известно, что с увеличением концентрации каучукового вещества в углеводородной среде растет количество связей между макромолекулами каучука и асфальтенами органического вяжущего, что может привести к образованию сетчатой структуры.

Однако при использовании резиновой крошки приходится учитывать тот факт, что каучук находится в основном в вулканизированном состоянии и даже при самом мелком помоле (менее 1мм) крошка полностью не растворяется в битуме.

В результате взаимодействия битума и частиц резины получается резинобитумная матрица (рис. 1.6) [108], являющая трехфазовой системой, состоящей:

1) из резины;

2) смеси резины и битума (набухшие частицы резины, покрытые гелем);

3) битума.

Данная система содержит крупные агрегаты, называемые центрами эластичности, которые мало влияют на эластичность и упругость вяжущего [68]. Механизм работы этой системы аналогичен работе системы «полимер – битум».

Исследования показывают, что основной эффект использования резиновой крошки заключается в увеличении вязкости и улучшении термической чувствительности.

На рис. 1.7 графически показана зависимость Е=Е (t), где Е модуль упругости, МПа;

t – температура, С;

Ер – модуль упругости битума, модифицированного резиной, МПа;

Еб – модуль упругости немодифицированного битума, МПа.

При низких температурах резинобитум намного эластичнее немодифицированного битума, т.к. модуль упругости резинобитума на несколько порядков меньше модуля упругости немодифицированного битума Ер Еб.

При высоких температурах модуль упругости резинобитума во много раз больше модуля упругости немодифицированного битума ЕрЕб, следовательно, модифицированное вяжущее более жесткое.

Рис. 1.6. Стадии реакции частиц резины и битума Модуль упругости вяжущих 1 000 000 000, 1 000 000, Е, МПа 1 000, 1, -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 t, C Резинобитум Немодифицированное вяжущее Рис. 1.7. Влияние температуры на модуль упругости вяжущих Температура размягчения по кольцу и шару, температура хрупкости по Фраасу и интервал t, oC пластичности для различных вяжущих Температура - - - 1 2 3 4 5 6 7 Тип вяжущего - Температура размягчения по кольцу и шару - Температура хрупкости по Фраасу - Интервал пластичности Рис. 1.8. Свойства вяжущих: 1 битум с пенетрацией П25=120;

2-резинобитум, приготовленный на основе битума с пенетрацией 120 П25=120 и 15 % резиновой крошки;

3 битум с пенетрацией 80 П25=80;

4 резинобитум, приготовленный на основе битума с пенетрацией 80 П25=80 и 15 % резиновой крошки;

5 гудрон с пенетрацией П25=300 и П0=99;

6 гудрон с пенетрацией П25=300, П0=99 и с 20 % резиновой крошки;

и П0=250;

8 гудрон с гудрон с пенетрацией П25= пенетрацией П25=300, П0=250 и с 20 % резиновой крошки Точка перенесения кривых Ер(t) и Еб(t) показывает идентичность свойств модифицированного и немодифицированного вяжущих при данной температуре.

На рис. 1.8 приведены температура размягчения по кольцу и шару, температура хрупкости по Фраасу и интервал пластичности различных вяжущих [68, 108].

Сравнительный анализ этих характеристик позволяет сделать вывод, что вяжущие, полученные с добавлением резиновой крошки, менее хрупки при отрицательных температурах (т.к. имеют более низкую температуру хрупкости) и менее подвержены деформациям при высоких температурах (т.к. имеют более высокую температуру размягчения), т.е. более устойчивы к неблагоприятным погодным условиям.

В работах [19, 20] приводятся результаты исследований асфальтобетонных покрытий на дорожном битуме марки БНД 60/90 и битуме, модифицированном резиновой крошкой в количестве 9 % от общей массы битума, с частицами резины размером 0,8 – 1 мм.

Анализ свойств модифицированного и немодифицированного вяжущих показал:

1) резинобитумное вяжущее имело более низкий индекс пенетрации, что свидетельствует об увеличении вязкости системы;

2) температура размягчения резинобитумного вяжущего выше, чем у исходного битума;

3) резиновая крошка улучшает адгезионные свойства битума.

На основе полученных вяжущих были спроектированы асфальтобетонные смеси марки Б для дорог II категории в условиях III дорожно-климатической зоны. Испытания показали [20]:

1) трещиностойкость образцов асфальтобетона с модифицирован ным битумом выросла на 15 – 20 %;

2) значения прочностных показателей образцов асфальтобетона на основе резинобитумного вяжущего при 50 С в 1,5 -2,5 раза превышают значения ГОСТа;

3) морозостойкость образцов асфальтобетона на основе резинобитумного вяжущего увеличилась на 5 –10 % по сравнению с образцами стандартной технологии;

4) использование битума, модифицированного резиновой крошкой, позволяет сократить содержание битума в смеси на 2 –3 % без потери эксплуатационных свойств.

Многочисленными исследованиями установлено, что свойства резинобитумных композиций в значительной мере зависят от состояния поверхности резиновой крошки, которое определяется способом измельчения резины [57, 68, 76, 109]. Доказано, что чем более развита поверхность частиц, т.е. чем больше удельная поверхность резиновой крошки, тем она более химически активна.

Это проявляется в более быстром набухании частиц резиновой крошки в углеводородной среде.

Таким образом, для получения высококачественного органического вяжущего на основе резиносодержащих отходов необходимо получение из резиновой крошки как можно более высокой тонкости помола резинового порошка с более рыхлой структурой поверхности частиц.

1.3. Способы ввода резины в асфальтобетон В нашей стране исследования по введению резиновой крошки в дорожный битум и битумоминеральные смеси проводились Н.В.

Горелышевым, А.И. Лысихиной, Г.К. Сюньи, И.М. Руденской, Б.М.

Слепой, Б.Г. Печеным, Л.Б. Гезенцвеем, В.С. Прокопцом и другими исследователями.

Были разработаны два основных направления использования резиновой крошки: технологические схемы «сухого» введения частиц резины в асфальтобетонные смеси и «мокрого» метода добавления резиновой крошки непосредственно в дорожный битум.

«Сухие» способы введения частиц резины в асфальтобетонные смеси являются наиболее простыми и низкозатратными. Основной недостаток заключается в постепенном набухании резиновой крошки, вследствие чего покрытие разуплотняется и разрушается, а крошка выкрашивается.

«Мокрые» методы основаны на разложении и девулканизации резины в битумах. Основными недостатками являются: выброс токсичных веществ, содержащихся в резине;

снижение адгезии вяжущего, сдвиговых показателей асфальтобетона и его водостойкости;

необходимость использования дорогостоящих добавок и дополнительного специального оборудования.

Отечественные и зарубежные исследования показывают, что для повышения физико-механических свойств дорожного асфальтобетона при любой схеме введения резиновых частиц необходимо тонкое измельчение резины.

Известно, что даже при самом мелком измельчении резины (например, до размера 1 мм и менее), крошка не растворяется в битуме, а находится в нём в виде частично набухшей дисперсии [21, 66, 68, 73, 74]. Она не образует однородной эластичной структурной сетки в объёме вяжущего, так как вулканизированный каучук распределён не в виде макромолекул между мицеллами битума, а в виде крупных агрегатов или “центров эластичности”, мало влияющих на упругость и эластичность вяжущего.

Более полное проявление свойств резины можно достичь путём деструкции её структуры, т.е. разрывом вулканизирующих связей и получением исходного каучука в виде развёрнутых, не связанных друг с другом отдельных молекул. Затем, после распределения каучука на молекулярном уровне в среде вяжущего, повторно сшить его вулканизацией.

В свою очередь, известно, что активация процесса деструкции (разрушения) состоит в генерировании свободных радикалов при механическом обрыве макромолекул [1, 13, 35, 36, 38, 53, 63, 72, 77, 82, 99, 101, 112]. Энергия, необходимая для этого, равна энергии образования свободных радикалов, затраченной при разрыве цепей, которая, как известно, может быть существенно меньше полной энергии связи [49].

В данном случае таким источником может быть механическое воздействие. [1, 8, 47]. Для резин это имеет практическое значение главным образом в случае механической активации химической деструкции. Современные способы механического измельчения резин представлены в табл. 1.2.

Анализ закономерности развития систем измельчающих машин, выполненный в НИИцементе В.И.Акуновым, показал, что, несмотря на высокое системное совершенство семейства мельниц с мелющими телами, их дальнейшее развитие исчерпало себя полностью. В связи с этим возникла необходимость перехода к новому, более экономичному и эффективному методу измельчения.

Таблица 1. Способы механического измельчения резины Основной Механизм Достоинства Недостатки принцип помола Резание Большая Налипание Контрножи удельная резины на орган Авт. свид. производитель ГДР №60231 ность 1968г.

Протыкание с Эффективное Частая замена Иглофреза микровырывом измельчение рабочего органа Авт. свид.

СССР № 1968г.

Резание с Возможность Высокая Двузубые истиранием помола металлоемкость дисковые крупных ножи кусков резины Авт. свид.

ГДР № 1977г.

Резание Высокая Невозможен Наклонные удельная тонкий помол ножи производитель Авт. свид.

ность СССР № 1981г.

Ударное Высокая Частая замена воздействие тонкость била, налипание помола, резины на бил Ножевой бил разветвленная поверхность частиц Одним из таких методов является использование скоростных ударно-многократных силовых нагрузок, реализуемых в дезинтеграторах [2, 44].

Основными преимуществами дезинтеграторных установок по сравнению с известным измельчающим оборудованием являются следующие [65]:

- при относительно низких энергозатратах образуются тонкодисперсные порошки, в которых фракция со средним диаметром частиц 0,1-0,2 мм составляет 60–70 % (при криогенном измельчении);

- форма частиц резиновой крошки обеспечивает хорошую текучесть таких порошков;

- в результате дезинтеграции происходит так называемая активация частиц, включающая ряд эффектов: образование статического заряда, влияющего на упаковку молекул при вторичной переработке;

образование активных свободных радикалов;

образование ювенальной поверхности макрочастиц, улучшающей их когезию.

Последними работами, выполненными в МАДИ, доказывается улучшение свойств асфальтобетона при «сухом» способе введения резиновой крошки [67]. В то же время, как отмечается в работе [56], многие виды резин не поддаются эффективному измельчению без охлаждения при использовании штатного комплекта пальцевых и лопастных роторов.

Исследованиями, проведенными в СибАДИ под руководством проф. В.С. Прокопца [58, 65, 71], установлено, что для достижения удовлетворительного качества измельчения резиновой крошки необходимо использование специальной конфигурации бил дезинтегратора. Повторное измельчение резинового порошка в дезинтеграторной установке не приводит к заметному увеличению тонкости помола. Это объясняется возникшими электростатическими полями, приведшими к коагуляции мельчайших частиц резины.

Поэтому было предложено произвести измельчение резиновой крошки в присутствии добавки ПАВ. Экспериментальные исследования по использованию отхода завода моющих средств в качестве гидрофильной добавки ПАВ показало, что тонкость помола резиновой крошки увеличивается [58, 97].

Таким образом, основными недостатками данного способа получения тонкоизмельченного резинового порошка для последующего ввода в асфальтобетонную смесь являются:

– значительное усложнение технологического процесса;

– использование специального технологического оборудования (особой клиновидной конфигурации измельчающего элемента);

– возникновение процессов коагуляции мельчайших частиц резины, препятствующих получению тонкодисперсных резиновых порошков;

– налипание резины на измельчающие элементы-билы дезинтеграторной установки.

Можно предположить, что измельчение и активация резиновой крошки в дезинтеграторной установке совместно с абразивным позволит получить тонкодисперсный компонентом механоактивированный порошок, введение которого в асфальтобетонную смесь будет способствовать повышению физико механических показателей асфальтобетона [32].


Использование в качестве такого компонента песка позволит получить механоактивированный резинопесчаный порошок с еще более разветвленной, губчатой поверхностью резиновых частиц без значительного усложнения технологического процесса, что особенно важно для применения в промышленности.

Таким образом, в настоящее время актуальны теоретические и практические исследования в области дальнейшего совершенствования способов измельчения резиновой крошки в аппаратах ударного принципа действия с целью преодоления недостатков существующих методов и последующего использования для повышения качества асфальтобетона в покрытиях автомобильных дорог.

Выводы Одним из путей повышения качества дорожных 1.

асфальтобетонов является применение битумов, модифицированных полимерами. Анализ научно-технической литературы свидетельствует, что подобное вяжущее не позволяет значительно повысить физико-механические свойства дорожных композиционных материалов.

Наиболее перспективным методом управления свойствами вяжущего может являться способ, заключающийся в воздействии на нефтяные битумы резиновой крошкой. В свою очередь, резиновая крошка должна обладать свойствами, которые позволили бы ей эффективно осуществлять подобное воздействие.

Большое число проводимых исследований, научных публикаций 2.

в России и за рубежом свидетельствуют о больших трудностях в решении проблемы использования, переработки и утилизации старых автопокрышек. Наиболее актуальной областью применения отработанных автомобильных покрышек является дорожное строительство.

В то же время существует ряд проблем, препятствующих широкому применению резиновой крошки. Основной трудностью в технологии изготовления органических вяжущих с использованием резиновой крошки является создание условий для эффективной девулканизации изношенных шин и последующего образования каучукового вещества, которое структурирует битумное сырье.

Литературные источники указывают на высокую энергоемкость существующих способов растворения резиновой крошки из отработанных автопокрышек в органических материалах.

Одним из путей решения проблемы является применение 3.

механоактивации материалов.

Анализ современных измельчающих аппаратов позволяет рассматривать дезинтеграторную технологию как одну из самых перспективных, важнейшее преимущество которой заключается в наименьшей энергоемкости процесса, получении резиновых частиц с развитой губчатой поверхностью.

Однако при этом требуется использование специального технологического оборудования (клиновидной формы бил), значительное усложнение технологического процесса, в частности, использование гидрофильной добавки ПАВ с целью уменьшения процессов коагуляции мельчайших частиц резины, наблюдается значительное налипание резины на измельчающие органы, что препятствует получению тонкодисперсных резиновых порошков.

Использование абразивного компонента для совместного 4.

измельчения с резиновой крошкой позволит применить стандартное технологическое оборудование (цилиндрические билы), решить проблему налипания резины на измельчающие элементы за счет самоочищения в процессе помола.

Дополнительные ударные и истирающие воздействия со стороны песка позволят получить сильноразветвленную губчатую поверхность резиновых частиц, повысить тонкость помола резинового порошка.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ РЕЗИНОВОЙ КРОШКИ В ДЕЗИНТЕГРАТОРЕ Проведенный анализ показал, что теоретические и практические исследования в области улучшения физико-механических свойств дорожного асфальтобетона введением порошков на основе резины до настоящего времени являются актуальными.

Это позволило выдвинуть гипотезу, заключающуюся в разработке способа получения механоактивированных порошков на основе резины путем совместного измельчения резиновой крошки с абразивным компонентом для последующего введения в асфальтобетонную смесь с целью улучшения его физико механических свойств. Использование абразивного компонента (песка) для увеличения дисперсности резинопесчаного порошка за счет уменьшения процесса коагуляции мельчайших резиновых частиц также снизит налипание резины на билы в процессе помола вследствие очищения их частицами песка.

Были поставлены следующие задачи [32] теоретических исследований:

– дальнейшее изучение влияния кинематических и конструктивных параметров измельчителя ударно-скоростного принципа действия и свойств исходных материалов на характеристики получаемого порошка;

– теоретическое обоснование способа получения высокодисперсного порошка на основе резины путем совместного измельчения резиновой крошки и абразивного компонента в аппаратах ударно-скоростного принципа действия.

Эти вопросы подробно рассмотрены в работе [33].

Основная задача экспериментальных исследований по применению техногенного сырья (резинового порошка) в составе асфальтобетона - изучение влияния механоактивированной резино песчаной смеси на эксплуатационные характеристики асфальтобетона (предел прочности при сжатии, водостойкость при длительном водонасыщении).

Результаты теоретических исследований процесса измельчения материала, приведенные ниже, позволили обосновать способ сов местного помола и механоактивации резиновой крошки с песком в ус тановках ударного принципа действия (дезинтеграторы и др.) с целью повышения физико-механических свойств асфальтобетона [33].

2.1. Разрывные напряжения и долговечность материалов В настоящее время расчет на прочность элементов в машинах и механизмах осуществляется исходя из теории предельных напряжений с учетом коэффициентов запаса.

В то же время все теории прочности можно разделить на два больших класса: теории предельного состояния и кинетические теории механического разрушения.

Концепция теорий предельного состояния базируется на том, что если величина усилия меньше предельного допускаемого, то конструкция не разрушается и будет сохраняться целой сколь угодно долго. Если же нагрузка достигает предела прочности или превосходит его, то конструкция теряет устойчивость и разрушается.

Величине предела прочности придается смысл физической константы данного твердого тела, которая определяет условия наступления разрыва.

Найдем динамическое разрушающее напряжение при ударе дин.Примем допущение, что в мельницах ударного принципа действия разрушение материала происходит при возникновении напряжений, больших предела прочности материала.

Таблица 2. Значения коэффициентов a, b, c для некоторых материалов Значения коэффициентов Материал a b c Жесткая резина из 1,409106 0,037 0, бутадиеннитрильного каучука 3, Песок 1,869 0, 2, Гранит 0,11 0, Все теории предельного состояния направлены на отыскание в качестве критериев разрушения тех критических предельных условий, при достижении которых должно происходить разрушение.

Кинетические теории механического разрушения базируются на временной и температурной зависимости прочности твердых тел.

Разрушение материала рассматривается как развивающийся во времени процесс.

Многочисленные эксперименты с различными материалами дают возможность предложить для нахождения долговечности (времени разрушения) формулу[33]:

a П b e c, (2.1) a, b, c – положительные постоянные величины при данной где температуре;

П – предел пропорциональности данного материала по теории предельного состояния.

Значения коэффициентов a, b, c для некоторых материалов найдены и приведены в табл. 2.1.

В кинетической теории прочности принимается, что разрушающие напряжения линейно зависят от температуры Т.

Рис. 2.1. Время разрушения от разрушающего напряжения s при температурах: Т1=291 К;

Т2=373 К, Т3=573 К;

Т4=923 К Тогда (2.1) можно записать [33]:

b Пком e c, Т пл Т a (2.2) Т пл Т ком Тком комнатная температура, равная 293 К (20 С);

где Тпл–температура плавления;

Пком –предел пропорциональности при комнатной температуре.

Формула (2.2) позволяет находить время разрушения в зависимости от напряжения, температуры и свойств материала Тпл.

График зависимости времени разрушения от разрушающего напряжения при различных температурах приведен на рис. 2.1.

С другой стороны, при взаимодействии частицы с билом частицу радиусом r можно рассматривать как упругую систему, которая совершает колебания.

Тогда с учетом (2.2) получаем уравнение [33]:

b П 0, e c, Т пл Т (2.3) a Т пл Т ком 3 E 2 r 2 p П где Т – температура при ударе;

– динамические разрушающие напряжения при ударе;

= дин.

Используя средства компьютерной алгебры MathCad, Maple, символьно-графическим способом определяется дин и значение дин отношения (табл.2.2) используемого для расчета x(t ) Y, а эффективной энергии активации Uф [66, 69], где а – локальные напряжения, действующие непосредственно на межатомные связи в отдельных местах тела при статической нагрузке) для определения эффективной энергии активации Uф материала при помоле в дезинтеграторе [66, 69];

x(t) – временной коэффициент. При времени удара t, стремящемуся к бесконечности, функция x(t) стремится к единице [66, 69];

Y– коэффициент, учитывающий потери энергии при измельчении материала в дезинтеграторе [66, 69].

Таблица 2. Значение коэффициента x(t ) Y дин а для некоторых материалов Резина Песок Гранит Т, К дин, дин, дин, xt Y xt Y xt Y МПа МПа МПа 293 63,2 42 210,55 4,21 280,9 4, 373 63,2 42 210,3 4,21 280,89 4, 573 209,75 4,20 280,87 4, - 923 208,75 4,20 280,84 4, - Из табл. 2.2 видно, что значения коэффициентов x (t ) Y мало зависят от температуры, но существенно зависят от материала измельчаемого вещества. Для резины этот показатель на порядок отличается от других материалов.

2.2. Критерий интенсивности измельчения материала в дезинтеграторе Анализ процесса измельчения минеральных материалов в установках ударного принципа действия показал, что наряду с общими закономерностями его протекания существуют особенности, определяемые свойствами материала, характеристиками измельчающего устройства.


В работе [33] получен показатель KI (критерий интенсивности измельчения материала), связывающий характеристики дезинтегратора, исходные свойства материала и степень измельчения.

KI введен как отношение максимальной площади F возможного разрушения силой P при напряжении, равном динамическому пределу прочности, к среднему сечению частицы l2 :

F KI. (2.4) l Для разрушения частицы необходимо выполнение условия m a X max (2.5) дин, F m –масса частицы;

где аХ –ускорение центра масс частицы в проекции на ось х;

дин –минимальное динамическое разрушающее напряжение при ударе.

Дифференциальное уравнение движения центра масс частицы при ударе будет иметь вид (расчетная схема приведена на рис. 2.2):

d 2 xc P. (2.6) m dt С другой стороны, рассматривая частицу массой m как упругую систему и проведя ряд преобразований, уравнение (2.6) можно записать в виде Рис. 2.2. Расчетная схема d 2x k 2x 0, (2.7) dt E l k2 ;

где m х – деформация (смещение центра масс частицы в сторону била);

Е – модуль упругости.

Общее решение уравнения (2.7) имеет вид (2.8) x c1 cos( k t ) c 2 sin( k t ), где с1 и с2 – постоянные интегрирования.

Из (2.8) максимальное значение ускорения, соответствующее максимальному значению силы при ударе, равно v E l k (2.9) a X max, m где k1 – косинус угла падения (угол между нормалью к поверхности била и направлением вектора скорости v подлета частицы).

Из (2.5) с учетом (2.9) получим v E F, (2.10) KI k дин l где KI – безразмерный критерий интенсивности разрушения частицы;

– плотность материала частицы;

k – коэффициент, зависящий от конструкции (конфигурации билов, их количества, скорости вращения роторов относительно друг друга, среднего угла удара частиц о билы).

Если принять k =1 для ДУ с цилиндрическими билами, то для ДУ с билами, имеющими на рабочей стороне срез k =1,2, а для ДУ, имеющей билы с ножевыми рассекателями, k =1,5 [33].

Выразив из формулы (2.10) линейную скорость v через угловую скорость вращения ротора и его радиус R и проведя ряд преобразований, получим KI как функцию конструктивных параметров ДУ и параметров измельчаемого материала n R E k1 k (2.11) KI, 30 дин R – радиус окружности ротора, на котором закреплены билы;

где k2 – коэффициент, учитывающий отличие линейной скорости соударения частицы с билом от линейной скорости била и зависящий от разности скоростей соседних рядов бил;

n – количество оборотов в минуту ротора, на котором закреплены билы.

Из выражений (2.10), (2.11) следует, что интенсивное разрушение частиц будет наступать при достижении критерием KI определенного значения. При меньших значениях измельчение материала будет недостаточным, а при больших – измельчение наступит не в конце цикла прохождения материала через дезинтегратор, а раньше, т.е. потребуется дополнительная энергия для завершения цикла прохождения уже измельченного материала через дезинтегратор.

Таблица 2. Расчетные значения KI для некоторых строительных материалов при однократном измельчении в дезинтеграторе УИС-2У Номер ряда билов Суммарное Материал значение 1 2 3 4 5 KIсум 0,196 0,25 0,289 0,366 0,416 1, Резина 0,294* 0,375* 0,434* 0,549* 0,624* 2,276* Песок 2,108 2,687 3,1 3,927 4,465 16, Цемент 0,887 1,131 1,305 1,635 1,879 6, * Примечание. Билы с ножевыми рассекателями.

В табл.2.3 приведены значения KI для резины, песка и цемента [33], измельченных в ДУ марки УИС-2У с пятью рядами цилиндрических бил.

Суммарное значение критерия интенсивности измельчения для песка KIсум в 7–10 раз больше, чем KIсум для резины. После измельчения песка процент прохождения порошка через сито с размером ячейки 0,08 мм составляет 45 %, а резина практически не измельчается.

Таким образом, критерий интенсивности измельчения KI и дисперсность получаемого материала являются функцией конструктивных параметров ДУ (v, R, k), параметров измельчаемого материала (E, дин, ), технологических особенностей (количество проходов измельчения). Критерий KI позволяет проектировать дезинтеграторы с оптимальными параметрами для измельчения конкретного материала.

2.3. Затраты энергии на измельчение материала Практика измельчения материалов в дезинтеграторе показывает, что степень измельчения функционально зависит от свойств материала.

Найдем кинетическую энергию Т, необходимую для достижения определенного значения величины критерия интенсивности измельчения материала КI [32].

mv 2 T E E 4 v E 2V V (2.12) KI k k k, дин дин дин где V – объем частицы;

Т–кинетическая энергия, необходимая для достижения определенного значения критерием интенсивности измельчения материала КI.

Из уравнения (2.12) получим T µ KI 2, (2.13) где µ – постоянная для данного измельчителя и материала величина.

Пусть значение суммарного критерия интенсивности измельчения KI1 достигается при затрате кинетической энергии T1, а значение суммарного критерия интенсивности измельчения KI2 – при затрате кинетической энергии T2. Тогда T2 KI 2 (2.14), T1 KI 1 KI T2 T1 2 или.

KI Из формулы (2.13), (2.14) видно, что затраты кинетической энергии для измельчения материала с заданными свойствами пропорциональны квадрату критерия интенсивности измельчения КI, т.е. для получения высокодисперсного порошка путем многократного помола резиновой крошки требуется значительное количество энергии (рис. 2.3).

Резина Кинетическая энергия 7. Гранит 510.

Песок 2. 0 2 4 6 8 10 12 14 KI Рис. 2.3. Зависимость кинетической энергии Т от суммарного критерия интенсивности измельчения KI 2.4. Степень активации материала при измельчении в зависимости от критерия интенсивности измельчения КI При измельчении материала происходит его активация, которая существенно изменяет свойства материала, его активность при взаимодействии с другими материалами. Используя формулу эффективной энергии активации материала Uф [66, 69] при помоле в дезинтеграторе, после несложных преобразований получим величину Dk, характеризующую убывание энергии активации разрушения материала в результате измельчения [33]:

N ц t 0 2 3 дин R T r 2 KI 2 D V0 V 2 V 3 сТ R 2 S k ц p (2.15) Dk, U где Dk – декремент активации материала;

Uф – эффективная энергия активации;

U0 – энергия активации разрушения материала;

Nц – количество ударов бил дезинтегратора на измельчаемый материал;

t0 – период одного цикла;

ц – время протекания кинетической реакции в материале;

R – газовая постоянная;

Rp – предел прочности материала при растяжении;

r – радиус обрабатываемой частицы;

Т – абсолютная температура частицы при ударе;

S – S(r) – удельная поверхность;

V0 –скорость частицы до удара, т.е. скорость частицы, приобретенная при столкновении с внешним ротором дезинтегратора;

V1–скорость частицы, приобретенная при столкновении с внутренним ротором дезинтегратора;

D – коэффициент перенапряжения.

Связь между декрементом активации материала Dk и эффективной энергией активации разрушения материала Uф будет иметь вид U ф 1 Dk U 0, или (2.16) U ф U 0 Dk U 0, Dk пропорционален квадрату суммарного критерия где интенсивности измельчения материала КI по формуле (2.15).

Анализ полученных аналитических и графических зависимостей кинетической энергии от КI (рис. 2.3), экспериментальных зависимостей свойств измельченного песка и резины (рис. 2.4, 2.5) позволяет сделать выводы:

1) для получения песка и резины одинаковой крупности необходимы затраты энергии для измельчения резины значительно большие, чем для песка;

2) с увеличением величины Dk в результате помола получается порошок более активированный [31, 33].

Из табл. 2.3 видно, что суммарный при одном проходе резиновой крошки через дезинтегратор критерий интенсивности измельчения KI в несколько раз меньше, чем для других материалов.

При таком низком KI невозможно получить обычным способом необходимое измельчение.

а) б) Рис. 2.4. Зависимость параметров песка при 4-кратном помоле от суммарного критерия интенсивности измельчения KI: а) модуль крупности Mk(KI);

б) проход через сито 008, N(KI), % а) б) Рис. 2.5. Зависимость параметров резины при 2-кратном помоле от суммарного критерия интенсивности измельчения KI: а) модуль крупности Mk(KI );

б) проход через сито 015, N (KI ), % Декремент активации для резины, характеризующий степень активации,еще больше отличается от декремента активации других материалов, т.к. он пропорционален квадрату KI.

Увеличение значений KI и Dk за счет повышения скорости вращения роторов или увеличения количества рядов бил связано с конструктивными трудностями.

В работах Хинта [102-105] отмечается, что активация материала зависит не только от степени измельчения, но и от материала, с которым сталкиваются частицы измельчаемого вещества.

На основании вышеизложенного был предложен способ измельчения резиновой крошки совместно с песком.

Использование абразивного компонента (песка) позволяет:

- значительно уменьшить коагуляцию мельчайших резиновых частиц, что увеличивает дисперсность резинопесчаного порошка;

- исключить налипание резины на билы в процессе помола вследствие очищения их частицами песка;

- обеспечить дополнительное ударное и истирающее воздействие частиц песка на резиновую крошку, что упрощает технологическое оборудование за счет отказа от применения бил специальной клиновидной формы и использования взамен измельчающих элементов стандартной цилиндрической конфигурации.

В итоге, предложенный метод значительно снизит энергозатраты, необходимые для получения тонкодисперсных резиновых порошков, а следовательно, и стоимость асфальтобетонов с добавками этих порошков.

Выводы 1. В результате теоретических исследований процессов измельчения и активации материалов в дезинтеграторных установках:

а) предложен способ определения коэффициентов x (t ) Y в формуле эффективной энергии активации Uф материала;

б) теоретически получен безразмерный критерий интенсивности измельчения частицы KI, который эффективно отражает качество измельчения материала;

связывает конструктивные параметры (v, R, k1, k2) дезинтегратора, параметры измельчаемого материала (E, дин, ), технологические особенности (количество проходов измельчения) с дисперсностью измельчения материала;

в) найдена связь между затратами кинетической энергии для измельчения материала с заданными свойствами и суммарным критерием интенсивности измельчения КI;

г) установлено, что величина суммарного критерия КI интенсивности измельчения материала прямо пропорциональна корню квадратному из кинетической энергии, необходимой для измельчения материала;

д) получен декремент активации, характеризующий степень активации материала, пропорциональный квадрату KI.

2. Применение полученных теоретических результатов позволяет:

а) задавать необходимый режим измельчения, обуславливающий получение высокодисперсных порошков с целью улучшения физико-механических и последующих эксплуатационных свойств материала;

б) проектировать дезинтеграторы с оптимальными параметрами для измельчения конкретного материала.

Полученные значения KI и Dk для резины позволяют сделать 3.

вывод о недостаточной эффективности измельчения резиновой крошки в дезинтеграторной установке.

4. Предложен способ совместного измельчения резиновой крошки с песком для получения механоактивированного резинопесчаного порошка для последующего использования в асфальтобетонной смеси с целью улучшения физико-механических свойств асфальтобетона.

5. Предложенный способ совместного измельчения резиновой крошки с песком позволит:

а) значительно уменьшить коагуляцию мельчайших резиновых частиц, что увеличит дисперсность резинопесчаного порошка;

б) исключить налипание резины на билы в процессе помола вследствие очищения их частицами песка;

в) упростить технологическое оборудование за счет отказа от применения бил специальной клиновидной формы и использования взамен измельчающих элементов стандартной цилиндрической конфигурации;

г) упростить технологический процесс получения тонкодисперсного механоактивированного порошка на основе резины;

д) снизить энергозатраты, необходимые для получения тонкодисперсных резиновых порошков.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АСФАЛЬТОБЕТОНА С ДОБАВЛЕНИЕМ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОЙ РЕЗИНОВОЙ КРОШКИ Согласно теоретическим исследованиям основной задачей экспериментальных исследований является изучение влияния механоактивированной резинопесчаной смеси на эксплуатационные характеристики асфальтобетона (предел прочности при сжатии, водостойкость при длительном водонасыщении).

3.1. Материалы При решении задачи применения техногенного сырья (резинового порошка) в составе органического вяжущего с помощью механоактивационного воздействия измельчителя-дезинтегратора необходимо предварительное исследование свойств исходных материалов.

Химические, физические свойства песка и гранулометрический составы песка и щебня приведены в табл. 3.1-3.4.

Таблица 3. Физические свойства песка р. Иртыша и щебня Показатель Песок р. Иртыша Щебень Истинная плотность, кг/м3 2604 Насыпная плотность, кг/м3 1500 Модуль крупности 1, Таблица 3. Химический состав песка р. Иртыша Содержание окислов, % по массе SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 прочее 94,4 1,0 3,1 0,5 0,2 0,1 0, При приготовлении асфальтовяжущего был использован битум БНД 60/90 Омского НПЗ ( табл. 3.5).

Резиновая крошка является отходом производства шинного завода г. Омска и представляет собой порошок черного цвета с плотностью 0,7 т/м3 и насыпной массой 1,905 т/м3. Температура воспламенения 320 оС, температура самовоспламенения 396 оС.

Характеристика и гранулометрический состав резиновой крошки Омского шинного завода приведены в табл. 3.6 - 3.7.

Таблица 3. Гранулометрический состав песка Остатки на Размеры отверстий сит, мм ситах 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,071 0, Частный 15 60 100 250 480 85 остаток,г Полный 1,5 7,5 17,5 42,5 90,5 99 остаток, % Проход, % 98,5 92,5 82,5 57,5 9,5 1 Таблица 3. Гранулометрический состав щебня Размеры отверстий сит, мм Остатки на ситах 40 20 15 10 5 2,5 1, Частный 0 760 1210 1560 860 610 остаток,г Полный 0 15,2 39,4 70,6 87,8 100 остаток, % Проход, % 100 84,8 60,6 29,4 12,2 0 Таблица 3. Физические свойства битума Значение Показатель показателя Глубина проникновения иглы при 25 0С, усл.

град Растяжимость при 25 0С, см Температура размягчения по КиШ, 0С Плотность при 20 0С, кг/м3 Таблица 3. Физико-механические показатели резиновой крошки Омского шинного завода Физико-механические показатели Плотность 0,35 -0, Вулканизация, 0С Время, мин Условное напряжение 3,9 -6, 300 %, мин Условная прочность растяжения, МПа 14, Относительное удлинение, % 500 - Сопротивление раздиру, кН/м 59 - Температурный предел хрупкости, оС - Плотность, кг/м3 1120 - Таблица 3. Состав резины Омского шинного завода Состав резины К-во на 100 массовых долей Компонент смеси каучука, м.ч СКИ-3 16, СКД 33, СКМС-30, АРКМ-15 50, Смола стир.-инд. 3, Диафен Ф.П. 1, Ацетонанил Р 2, Белила цинковые 3, Масло ПН-6Ш 16, Защитный воск 2, Кислота олеиновая 2, Техуглерод П245 65, Сера 1, Сульфенамид, ц 1, Сантогард PVJ 0, Маточная смесь 194, В качестве минерального порошка использовался гурьевский минеральный порошок Гурьевской фабрики инертной пыли с истинной плотностью 2710 кг/м3.

При строительстве асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог используются смеси следующих типов: А, Б, В, Д. Наибольшее распространение для покрытий дорог I и II категорий получили смеси типа А, а для дорог III и IV категорий – смеси типа Б.

Для проведения лабораторных исследований был запроектирован асфальтобетон типа Б. Образцы формовались из плотной асфальтобетонной смеси типа Б марки II.

Состав смеси контрольного образца представлен в табл. 3.8.

Таблица 3. Состав асфальтобетонной смеси контрольного образца Состав минеральной части смеси по Материал фракциям, % (битум сверх 100 %) Щебень Песок Минеральный порошок Битум БНД 60/90 3.2. Применяемое оборудование 1. Выбор измельчающего оборудования.

Современная технологическая практика располагает различными способами и аппаратами, позволяющими не только измельчать материал до крупности частиц менее 0,1 мкм, но и активировать его, повышая его реакционную способность.

Механоактивация относится к числу новых технологических методов, влияющих на процессы структурообразования в материалах и позволяющих увеличить реакционную способность твердых тел путем дефектности в кристаллической структуре и активного состояния развитой поверхности [78, 79].

Одним из главных критериев выбора оптимального типа измельчителя является величина механохимической активации получаемых порошков. Этот критерий становится одним из определяющих в случае, если получаемые порошки используются в последующих технологических процессах [60].

К настоящему времени в СибАДИ (кафедра СМиСТ) разработано большое количество конструкций мельниц на основе дезинтеграторного принципа действия, отличительной особенностью которых является повышение активационного воздействия на измельчаемый материал и снижение при этом степени износа рабочих элементов.

Производственный вариант механоактивационной установки приведен на рис. 3.1, схема дезинтеграторной установки УИС-2.0У представлена на рис. 3.2. Схема промышленного дезинтегратора УИС-2У – на рис. П.2. Основные технико-экономические показатели приведены в табл. 3.9.

Рис. 3.1. Производственный вариант механоактивационной установки УИС – 2.0У Рис. 3.2. Схема лабораторной дезинтеграторной установки:

1 – электродвигатель;

2 – тахометр: 3 – корпус;

4 – диск;

5 – приемный бункер;

6 – шнек;

7 – полумуфты сцепления;

8 – палец;

9 – патрубок;

10 – уплотнительное устройство;

11 – накопительный бункер Таблица 3. Номенклатура разработанных в СибАДИ измельчителей-активаторов Типы измельчителей Показатель УИС-0.25У УИС' - 2.0У УИС – 5.0У Потребляемая мощность, 2 х2,5 2 х 22 2 х кВт Частота вращения 3000(1500) 3000(1500) 3000(1500) э/двигателей, об/мин Размер частиц исходного До 5,0 До 10,0 До 20, материала, мм Производительность, т/ч 0,25 2,0 5, Габаритные размеры, мм 1600 х 750 х 1900 х 825 х 750 х 550 х 650 Масса, кг 85,0 450,0 950, Эл. питание 380 В;

50 Гц 380 В;

50 Гц 380 В;

50 Гц Установленный ресурс до 10000 7000 кап. ремонта Установленная наработка на 500 500 отказ, ч 2. Оборудование для изготовления и испытания образцов.

Формование образцов из асфальтобетонных смесей проводилось по ГОСТ 9128-97. Уплотнение образцов производили прессованием под давлением на гидравлическом прессе МС-500 в формах. При уплотнении необходимо обеспечить двустороннее приложение нагрузки, что достигается передачей давления на уплотняемую смесь через два вкладыша, свободно передвигающихся в форме навстречу друг другу.

Формы и вкладыши нагревали до температуры 90 – 100 °С, наполняли смесью форму со вставленным нижним вкладышем.

Верхнюю плиту пресса доводили до соприкосновения с верхним вкладышем и включали электродвигатель пресса. Давление на уплотняемую смесь доводили до заданного значения (40 МПа) в течение 5 - 10 с. Через 3,0 мин нагрузку снимали, а образец извлекали из формы выжимным приспособлением.

Для определения предела прочности асфальтобетона при сжатии использовался пресс с механическим приводом 1-ИР 5057-50 (рис.

3.3). Испытания проводились по ГОСТ 12801-98.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.