Новые добавки для производства теплых асфальтобетонов: CECABASE ® RT Жиль Баррето Исследовательский Центр

Уровень технологии
Горячие смеси используются всюду потому что:
С ними просто работать: легко контролируемые физические параметры
Процесс прост и отработан
Обеспечивают высший уровень качества: технологичность, пористость, когезия, модуль упругости
Горячие смеси требуют больших затрат, так как:
Требуется большая производительность заводов (100-200 т/час)
Необходимы высокие температуры (160-220°C)
Требуется сушка щебня
Горячие смеси воздействуют на среду и людей
Нагрева щебня от температуры среды до 160°C
Сушки щебня
Высокое потребление топлива и выбросы (CO2, NOx, пыль, летучие органические компоненты)
Это воздействие связано с температурами процесса

Социальная эволюция
Появление рынка выбросов CO2
Ограничения выбросов в зависимости от допустимого уровня
загрязнения атмосферы (например: смог в Калифорнии)
Рост цен на топливо
Ожидание обществом уменьшения отрицательного воздействия АБЗ на окружающую среду
Европейская норма по бензолу 3,26мг/м3 (1ппм)
Рекоммендации : США ACGIH 1,6мг/м3
(0,5ппм) – NIOSH 0,32мг/м3 (0,1ппм)
Для строителей дорог Европы, США, Китая (в больших городах) выходом из создавшейся ситуации становится снижение температуры горячих асфальтобетонов, делающее их теплыми.

Особенности горячих смесей
Работа при высокой температуре вынуждена:
Необходимость полного удаления влаги из щебня
Необходимость полного обволакивания щебня битумом
Необходимость вести процесс в сжатых временных рамках
t
Обеспечение технологичности
Обеспечение плотности
Обеспечение когезии
Предотвращение колейности
ЩЕБЕНЬ

Особенности теплых смесей(1)
Так как масса щебня составляет 95% массы смеси, охлаждение битума до температуры щебня идет очень быстро, оно происходит в ходе распределения битума по поверхности щебня
Для теплых смесей необходимо обеспечивать их хорошую обволакиваемость и технологичность, а также решить связанные с ними проблемы
Рабочая температура битума зависит от процесса вакуумной перегонки на НПЗ
Для снижения выбросов необходимо снизить температуру щебня

Особенности теплых смесей (2)
Ожидаемые преимущества теплых битумных смесей:
Замедление старения битума при смешивании, транспортировке и укладке
Уменьшение трещинообразования при охлаждении слоя
Более легкое формирование стыков
Облегчение очистки оборудования
Более безопасное проведение работ
Снижение потребления топлива
Снижение выбросов CO2, NOx, пыли, VOC
Расширение зоны обслуживания АБЗ: производство в горячем виде – укладка в теплом
Продление строительного сезона
Ускоренное открытие движения
С 2002 года проведен большой объем НИР и полевых испытаний теплых смесей, в основном в Европе, главным образом на битумных смесях

Возможные способы производства (1)
Решения в области технологии
Теплая смесь по методике Шелл - Коло Вейдеке: смешивание в два этапа – обволакивание мягким битумом при низкой температуре + пена из твердого битума
Изменение технологии процесса – снижение производительности
Использование двух типов битума
Применение для незагруженных дорог
Низкоэнергетический процесс Леако: смешение в 2 этапа, введение влажного песка на горячий крупный покрытый битумом щебень, в результате чего образуется пар, вспенивающий битум для улучшения обволакивания песка
Изменение технологии процесса
Необходимость использования добавок

Возможные способы производства (2)
Добавки
Методика фирмы Сассол: парафины с высокой tº плавления (100°C) - ввод 2-3 % расплавленного парафина в битум снижает его вязкость , способствуя обволакиванию и росту технологичности
Введение парафинов - риск ухудшения низкотемпературных характеристик
Твердение парафинов при 100°C исключает использование процесса при t< 100°C
Методика фирмы Евровия: цеолиты - ввод 1% в непросушенный щебень, удаление воды при контакте с горячим битумом, переводящим тепло в механическую энергию пара с образованием пены для обволакивания
Модификация процесса (нужны специальная емкость и подающее оборудование)
Высокая стоимость цеолитов
Сильное воздействие производства цеолитов на окружающую среду
Технология MeadWestvaco: на АБЗ производится ввод эмульсии вместо чистого битума при температуре до 140 °С, испарение воды
Необходимость эмульсионной установки
Дополнительные расходы на эмульсию
Использование воды: необходимость эмульгирования, затем необходимость испарения
Проблемы адгезии щебня при контакте с водой

Возможные способы производства (3)
Добавки
СЕКАБАЗ РТ от СЕКА: ввод в битум 2 – 5 кг/т, улучшает обволакивание и технологичность смеси вне зависимости от процесса производства
Как при циклическом, так и при непрерывном вводе добавки
Дает эффект без модификации процесса как на циклических, так и на непрерывных заводах
Допускает модификацию процесса
При повышении температуры обеспечивает производственный процесс в плохую погоду и допускает длительную транспортировку
Увеличивает производительность АБЗ

Новая линия реагентов СЕКАБАЗ РТ
Поставляются 3 реагента: СЕКАБАЗ РТ 91, 92, 93
Температура застывания > 5°C
Может вводится в битумную емкость или трубопровод
Расход 2-5 кг на тонну битума
Стабильность при хранении в составе битума свыше 7 дней (подтверждена лабораторными испытаниями)
Не изменяют классификационных характеристик битума:
Пенетрации
Температуры размягчения (КиШ)
Содержания парафинов
С 2004 в США и Европе выпущено более 80000 тонн асфальтобетона с добавлением СЕКАБАЗ РТ, испытания которых дали положительные результаты.

Данные по реологии битума
0.1
1
10
100
80
100
120
140
160
Температура (°C)
Вязкость (Пас)
Чистый битум
+ 0.3% добавки
+ 0.5% добавки
Без модификации

Промышленные теплые асфальтобетонные
смеси – проведенные лабораторные исследования

Пример 1 : сравнение горячих/холодных смесей
Под действием нагрузки 65kN деформация составила 0,8мм.
Французский мелкий завод производительностью 100т/час, не модифицированный процесс
Содержание вяжущего с пенетрацией 35/50 6,1ppc – модуль насыщенности 3,7

Пример 1 : Лабораторное сравнение подвижности верхнего слоя из горячих и теплых асфальтобетонов
Горячая смесь: нагрев до 160°C, перемешивание при 160°C (ГАБС)
Теплая смесь (ТАБС): нагрев до 120°C, перемешивание при 100°C
Подвижность щебня N°1 BBSG
0
20
40
60
80
100
120
ГАБС 160-160
ТАБС битум без добавки
120-100°C
ТАБС CBRT91 3кг/т
120-100°C

Лабораторное
сравнение
Когезия: NFP98.251.1
Колейность: NFP 98.253.1
Соответствует стандарту
Колейность % спустя 30000 циклов
Когезия воздух (Мпа)
Пористость %
ГАБС 160-160оС
ГАБС 160-160оС
ТАБС 120_100оС
RT91 3 кг/т
ТАБС 120_100оС
RT91 3 кг/т
ТАБС 120_100оС RTBio9 3 кг/т
ТАБС 20_100оС
RTBio9 3 кг/т
Пористость%
Когезия
в воздухе
(Мпа)
Когезия
в воде
(Мпа)

Промышленное производство

Параметры, характеризующие теплую асфальтобетонную смесь:
Выбросы в атмосферу
Энергопотребление (топливо, газ)
Производительность перемешивания при постоянной скорости подачи
Конечная пористость
Результаты испытаний кернов на пористость и когезию
Однородность поверхности
Проверяются в лаборатории : технологичность (подвижность), пористость, когезия (в воздухе, в воде), колейность, прочие характеристики

Непрерывный процесс сушки-перемешивания
Добавление партий битума
Стандартное оборудование

Пример1: Определение пористости покрытия
Укатка одним и тем же катком
Проверка плотности покрытия датчиком Трокслера
На каждой полосе–не менее 20 замеров
Проверка на вырубленных кернах
ГАБС 160-135 оС
ТАБС 120-90оС
в чистом виде
ТАБС РТ91 5кг/т
120-90оС
ТАБС РТ БИО 9
СЕКА 5 кг/т120-90оС
ТАБС парафины 2,5% 120-89оС

Пример 1: Когезия дороги
Испытания на вырубленных кернах
Все керны постоянной толщины
ГАБС
160-135 оС ТАБС 120-90оС
в чистом виде
ТАБС РТ91 5 кг/т
120-90оС
ТАБС РТ БИО 9
5 кг/т
120-90оС

Пример 1 : данные по процессу
Каток Dynapac CC422 – сделано 8 проходов вибро-катком – при укладке слоя толщиной 5 см использован укладчик Marini MF905
Tвоздуха 20°C, ветер 30 км/час

Пример 1: Снижение пыли из-за воздействия воды?
-90% выделения пыли
Из-за того, что вода остается на щебне?
Влияет ли это на конечные механические характеристики?
Исследования Департамента Исследований СЕКА
Электронный микроскоп
Промышленные образцы, замороженные жидким азотом для прекращения каких-либо процессов

Пример 1 : Пример исследования под электронным микроскопом

Пример 2
Щебень 0-8mm + 0,4% волокон
Битум проницаемостью 50 + SBS 3% - содержание вяжущего 6,3%
Cecabase RT91 5кг/т в линию – сушка + мешалка постоянного действия
Tтеплая смесь = 130°C, Tукладки = 120°C, Tукатки = 100°C

Увеличение времени транспортировки для битума 35/50: ×3,5
Время перевозки (мин)
Горячая АБС
Теплая АБС

Обобщение – Виды проведенных промышленных испытаний
Пенетрация от 10/20 до 70/100
Поставка битума: основные поставщики Европы и США
Содержание вяжущего : 4,5 – 7,2 %
Модификация полимерами : 3-5% SBS (+ волокна)
Способ производства : непрерывный или циклический
Испытанные добавки : RT91, RT Bio9
Типы щебня : кислый/щелочной 0-14, более высокое содержание RAP
Тип завода : циклического и непрерывного типа
Температура смешивания: 135-110°C
Температура укатки : 120 – 90°C
Длительность хранения - перевозки: до 4х часов
Плохие погодные условия : температура поверхности земли 3°C, дождь + 7°C битум проницаемостью 35/50
Открытие для движения : немедленно

Промышленные испытания СЕКАБАЗ РТ

Премия 2007 Министерства Промышленности Франции
Экзаменационная комиссия под председательством Проф. Шовена, лауреата Нобелевской Премии в области химии 2005г.
Химия на службе защиты окружающей среды

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Теплые асфальтобетоны все больше и больше заинтересовывают дорожных строителей по всему миру
Теплые асфальтобетонные смеси можно производить
Изменив технологию производства
С помощью введения добавок
Только добавки CECABASE RT можно применять не внося изменения в процесс и при температуре ниже 100°C
Характеристики теплых смесей в стандартных тестах аналогичны характеристикам горячих смесей
Дозировка добавки в смесь : 2-5 кг/т
Добавки СЕКА обеспечивают проведение процесса при низкой температуре (длительной транспортировке / плохой погоде)
Добавки СЕКА увеличивают производительность завода (до 20%)
СЕКА предоставляет техническое содействие по правильному подбору добавок для Вашего предприятия