Разработка эффективных составов и технологии получения битумных композиций полифункционального назначения

С учётом специфики производственных условий и наличия тех или иных компонентов, были разработаны упрощенные рецептуры битумных композиций. При этом были учтены их взаимозаменяемость без ухудшения основных физико-механических характеристик битумных композиций.

В таблице 2 приведены результаты исследований физико-механических свойств упрощенных вариантов разработанных битумных композиций. Как видно из таблицы 2, физико-механические свойства битумных композиций, содержащих 5-6 компонентов в различных соотношениях, близки друг-другу и отвечают требованиям, предъявляемым к битумным композициям, и определяемые климатическими условиями нашей республики.

Технология получения эффективных битумных композиций с использованием ингредиентов на основе местного сырья и техногенных отходов

Результаты исследований проведенных в лабораторных условиях, легли в основу разработки технологии получения битумных композиций для использования в дорожном, гражданском и промышленном строительстве на основе местных сырьевых ресурсов и техногенных отходов.

На рис. 7 приведена схема разработанной нами опытно-производственной технологической линии, позволяющей вырабатывать порядка 5-6 т. битумных композиций в сутки.

Технологический процесс получения битумных композиций состоит из следующих стадий: подготовка сыпучих ингредиентов (очистка от нежелательных примесей, тонкое измельчение, мехноактивация); подготовка битума; модификация госсиполовой смолы и подача для смешивания; дозировка ингредиентов и подача для их смешения; смешение ингредиентов для получения битумных композиций; выгрузка битумных композиций на поддоны, охлаждение и передача в склад готовой продукции.

Полный технологический процесс включает в себя следующие вспомогательные и основные операции: подготовка сыпучих ингредиентов осуществляется на подготовительном участке, где осуществляется измельчение таких ингредиентов, как отработанная резина, гидролизный лигнин, вторичный полиэтилен и поливинилхлорид, до порошкообразного состояния, а базальтовые волокна, гашеная известь и волластонит, кроме их измельчения, мехоноактивируются.

Минеральные ингредиенты и гидролизный лигнин измельчаются до размеров частиц не более 0,2 мм, а вторичный полиэтилен вторичный поливинилхлорид - до размеров частиц 5-7 мм.

1- реактор расплавления битума; 2- реактор для модификации госсиполовой смолы; 3, 4 - расходомеры; 5- весы; 6- реактор получения эффективной битумной композиции; 7- вентили; 8- поддон; 9- склад готовой продукции

Рис. 7. Технологическая схема получения эффективных битумных композиций

Битум марки БН-90/10 в участок поступает в виде рулона, обёрнутого в крафт-бумагу. Сначала он освобождается от бумаги и измельчается до небольших размеров. Затем взвешивается согласно рецептурной карты и загружается в реактор 1, снабженный регулируемым паровым или электрическим обогревом, позволяющим поддерживать температуру в пределах 110-1200С.

Госсиполовая смола и модифицирующие добавки поступают и загружаются в реактор 2, который изготовлен аналогично реактору 1 с обогреваемой рубашкой до температуры 170-1800С, где госсиполвая смола модифицируется.

Из реакторов 1 и 2 расплавленный до текучего состояния битум БН-90/10 и модифицированная госсиполовая смола через дозаторы 3 и 4 поступают в реактор 6 для смешения с остальными ингредиентами. В свою очередь ингредиенты взвешиваются на весах 5 по рецептуре, также одновременно загружаются в реактор 6.

Смешение загруженных в реактор компонентов продолжается в течение 2,5 часов при температуре 180100С.

Затем готовая битумная композиция, открывая вентеля 7, выгружается на поддоны 8 размерами 70505 см и охлаждается до комнатной температуры на стеллажах и передается на склад готовой продукции 9.

Практические и экономические аспекты разработанных битумных композиции с использованием ингредиентов на основе местного сырья и техногенных отходов

Организация выпуска опытно-промышленных партий разработанных битумных композиций, определение их физико-механических свойств и проведение дорожно-эксплуатационных испытаний. Опытные партии разработанных битумных композиций на основе местного сырья и техногенных отходов были выпущены на опытной базе ГП по РЭДХ Узбекистанского района Ферганской области ГАК «УЗАВТОЙУЛ». Подготовку необходимых ингредиентов осуществляли на производственном участке NTTS «KOMPOZIT» и НТК «Фан ва тараккиёт». Были выпущены 25 тонн битумных композиций по разным рецептурам, отличающиеся соотношением ингредиентов, затем были испытаны их физико-механические и эксплуатационные свойства.

Как показали результаты исследований, физико-механические свойства выпущенных опытно-промышленных партии битумных композиций находятся на уровне требований разработанных нами технических условий.

Дорожно-эксплуатационные испытания опытно-промышленных партий битумных композиций в количестве 25 тонн были проведены путем заполнения деформационных швов бетонного и трещин асфальтобетонного покрытия на автомобильной дороге М-39 «Алматы-Бишкек-Ташкент-Самарканд-Термез-Душанбе».

Технико-экономический эффект от применения разработанных битумных композиций в качестве герметизирующих материалов деформационных швов и трещин бетонных и асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог рассчитали по следующей формуле:

Э = (ЦБ-ЦБК) QВБК КДВ

где: ЦБ - цена выпускаемого заводами республики;

ЦБК - цена битумной композиции;

QВБК - количество битумной композиции;

КДВ - коэффициент долговечности разработанной битумной композиции.

Необходимо отметить, что проведенные дорожно-эксплуатационные испытания опытно-промышленных партий выпущенных битумных композиций показали, что их срок службы в 2-2,5 раза больше в условиях нашей республики по сравнению с отечественными выпускаемыми битумами. В силу этого коэффициент долговечности разработанных битумных композиций принят равным 2, т.е. КДВ= 2. При этом реальный экономический эффект от использования разработанных битумных композиций в количестве 25 тонн с учетом их долговечности составил 15 млн.сум.

При производстве 1000 тонн разработанной композиции, при цене 1 тонны битумной композиции 350 тысяч сум и использовании её только для герметизации деформационных швов бетонных и трещин асфальтобетонных покрытий дорог, ожидаемый экономический эффект при цене 1 тонны отечественного битума 650 тысяч сум, за счет дешевезны битумной композиции и повышенного срока её эксплуатации в два раза, составляет 600 млн.сум.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Впервые научно обоснована возможность получения эффективных битумных композиций путём модификации их при температуре от 120 до 1800С полифункциональными соединениями и структурообразователями как органического, так и неорганического происхождения (модифицированная госсиполовая смола, гидролизный лигнин, гашёная известь, гексаметилентетрамин, резиновая крошка, вторичные полиэтилен и поливинилхлорид, базальтовое волокно и механоактивированный волластонит) в количестве обеспечивающим создание полиструктурных звеньев в битумной композиции, благоприятно сказывающееся на возрастание температуры размягчения, тепло- и морозостойкости битумных композиций.

2. Установлена, корреляционная зависимость «состав - свойство», выявлены закономерности формирования физико-механических свойств битумных композиций в зависимости от вида и содержания органических и неорганических ингредиентов. Отмечено, что с увеличением содержания органических ингредиентов от 5 до 30 мас.ч. минеральных ингредиентов от 1 до 6 мас.ч. наблюдается тенденция улучшения комплексных свойств битумной композиции, которое обеспечивается за счёт химического взаимодействия между матрицей и ингредиентами, т.е. за счет поликонденсационных процессов, протекающих между гидроксильными группами госсиполовой смолы, гидролизного лигнина, гашёной извести, гексаметилентетрамина с образованием эфирных химических связей, приводящих к увеличению общей молекулярной массы с образованием олигомерных и полимерных соединений, а наполнители минерального происхождения, такие как базальтовое волокно и механоактивированный волластонит способствуют образованию водородных связей между компонентами, входящими в состав битумных композиций.

3. Разработаны оптимальные составы битумных композиций с учетом взаимозаменяемости используемых ингредиентов без ухудшения их технологических, физико-механических и эксплуатационных характеристик и обладающие повышенной работоспособностью и долговечностью, за счет взаимодействия компонентов между собой и образования физико-химических связей на межфазной границе, приводящих к улучшению комплекса физико-механических свойств получаемых битумных композиций.

4. На основе выявленных закономерностей разработаны научно- технологические принципы создания и получения эффективных битумных композиций с заранее заданными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

5. Разработана технологическая схема производства битумных композиций. Данная технология налажена на опытной базе ГП и РЭДХ Узбекистанского района Ферганской области ГАК «Узавтойул» и выпущены 5 опытно-промышленных партий разработанных битумных композиций в количестве 25 тонн, проведены их дорожно-эксплуатационные испытания путем герметизации деформационных швов бетонных и трещин асфальтобетонных дорог.

6. На основании проведенных комплексных исследований и полученных результатов разработаны технологический регламент ТР-БК-2009 на промышленное производство разработанных битумных композиций и технические условия TSh14-22:2009. Технико-экономическими расчетами установлено, что реальный экономический эффект от использования выпущенных опытных партий разработанных битумных композиций в количестве 25 тонн составил 15 млн. сум, а при производстве 1000 тонн разработанной битумной композиции достигается экономический эффект в размере 600 млн. сум за счет снижения себестоимости и повышения срока их эксплуатации 2-2,5 раза.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1.Собиров Б.Б., Абдуллаев А.Х., Негматов С.С., Юлдашов Д.Я., Салимсаков Ю.А., Кабулов Н.С. Исследование физико-химических свойств техничиского гидролизного лигнина и продуктов его модификации // Журнал «Композиционные материалы». -Ташкент, 2007. -№4.- С.91-92.

2. Абдуллаев А.Х., Собиров Б.Б., Негматов С.С., Салимсаков Ю.А., Кабулов Н.С. Модификация дорожно-строительных битумов гидролизным лигнином из хлопковой шелухи и исследование их свойств // Журнал «Композиционные материалы». -Ташкент, 2008. -№1.- С.30-31.

3. Абдуллаев А.Х., Собиров Б.Б., Негматов С.С. Исследование свойств госсиполовой смолы, модифицированной известью и гексаметилентетрамином // Журнал «Композиционные материалы». -Ташкент, 2008. -№2.- С.86-87.

4. Абдуллаев А.Х., Собиров Б.Б., Негматов С.С.. Исследование свойств битумов модифицированных различными ингредиентами // Материалы Республиканской научно-технической конференции. - Ташкент: Композиционные материалы: структура, свойства и применение, 2008.

5. Негматов С.С., Собиров Б.Б., Абдуллаев А.Х., Салимсаков Ю.А., Рахмонов Б.Ш Негматова К.С., Эргашев Э., Жонузаков А.А. Повышение долговечности высоконаполненных композиционных полимерных материалов предназначенных для покрытия автомобильных дорог // Материалы IV Международной научно-технической конференции. - Италия: Полимеры и композиционные материалы, 2008. - С. 150-151.

6. Собиров Б.Б., Негматов С.С., Абдуллаев А.Х., Салимсаков Ю.А., Иноятов К.М. Повышение эксплуатационной долговечности высоконаполненных композиционных полимерных материалов, предназначенных для покрытия автомобильных дорог. // Сб. науч. трудов Ташкентского государственного технического университета «Инновация -2008». - Ташкент, 2008. - С. 134

7. Негматов С.С., Собиров Б.Б., Абдуллаев А.Х., Солиев В.Х., Махкамов Д.И. Улучшение экологического состояния республики путем утилизации техногенных отходов химической и горно-металлургической промышленности. // Кимёнинг долзарб муаммолари: Тез. докл. Респ. илмий-амалий конф. - Самарканд, 2009. - С. 64-65.

8. Абдуллаев Д.И., Собиров Б.Б., Негматов С.С., Абдуллаев А.Х., Салимсаков Ю.А., Солиев Р.Х., Махкамов Д.И., Рахимов Х.Ю., Гулямов Г.Г. Тепло-износостойкие композиционные материалы для ремонта и герметизации швов асфальтобетонных дорог // Журнал «Композиционные материалы». - Ташкент, 2009. -№ 1. - С. 74-75.

9. Абдуллаев А.Х. Модификация битумно-госсиполовой композиции вторичным поливинилхлоридом для применения в асфальтобетонных покрытиях дорог и герметизации их деформационных швов // Материалы Республиканской межвузовской научно-технической конференции молодых ученых. -Ташкент: 2009. - С. 43-44.

10. Собиров Б.Б., Абдуллаев А.Х., Махкамов Д., Солиев Р., Иноятов К.

Исследование физико-химических свойств битумных композиций, от содержания активированных наполнителей минерального происхождения. // Материалы республиканской научно-технической конференции. - Ташкент: Композиционные материалы на основе техногенных отходов и местного сырья: состав, свойства и применение, 2010. - С. 70-71.

11. Абдуллаев А.Х. Битумные композиции для дорожного строительства. // Материалы республиканской научно-технической конференции. - Ташкент: Композиционные материалы на основе техногенных отходов и местного сырья: состав, свойства и применение, 2010. - С. 215-216.

12. Абдуллаев А.Х. Технология получения эффективных битумных композиций с использованием ингредиентов на основе местного и вторичного сырья // Материалы Международной научно-технической конференции. - Навоий: Современные техника и технологии горно-металлургической отрасли и пути их развития, 2010. - С. 299-401.

Размещено на Allbest.ur