Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Экономия битума

Асфальтобетон на сернобитумном вяжущем


Асфальтобетон на сернобитумном вяжущем

За рубежом применение серы в качестве добавки, улучшающей свойства битума, относится к прошлому столетию. Однако достаточные запасы сырой нефти и большой спрос на серу до 60-х годов нашего столетия не стимулировали ее применение в качестве добавки к битумам. В последующем из-за нехватки нефти и повышения *ее цены, избытка производства серы и снижения ее цены вновь стал проявляться интерес к использованию серы в дорожном строительстве.

Обобщения иностранного опыта применения серы в дорожном строительстве, выполненные И. М. Руденской, позволили выделить три направления использования серы:
- введение серы в битум в относительно небольших количествах (до 20%) для получения серно-битумного вяжущего для производства асфальтобетона и других аналогичных материалов;
- введение большего количества серы в битум, при этом избыточная часть ее при содержании более 20% проявляет себя как своеобразный активный наполнитель в вяжущем;
- пластификация серы органическими пластификаторами с полной заменой битума.

Наиболее широкое распространение в дорожном строительстве получило первое и частично второе направление.

Температура, при которой приготавливается серно-битумное вяжущее, находится в пределах 120-150 °С и зависит от содержания серы. Обычно количество серы в битуме не превышает 30%. Сера плавится при 119 °С и имеет более низкую вязкость, чем вязкий битум. Плотность жидкой серы равна 1,75 г/см3. По данным И. М. Руденской, предельное количество растворенной в битуме серы зависит от содержания в мальтеновой части битума ароматических углеводородов, наиболее активно растворяющих серу. Для серно-битумного вяжущего используют битумы с глубиной проникания иглы 40- 280°.

Как показали исследования И. А. Плотниковой, Е. М. Гурарий и И. В. Степаняна, введение серы в битум марки БН 90/130 до 15% от его массы (кривые 2 и 3) вызывает снижение вязкости битума во всем исследуемом интервале температур (рис. 1). При дальнейшем увеличении содержания серы при температурах 110-120 °С наблюдается обратная зависимость- вязкость битума повышается. Однако с дальнейшим ростом температуры серно-битумного вяжущего вязкость (кривые 4 и 5) значительно падает и становится ниже вязкости исходного битума. Следует отметить, что при 130-160 °С вязкость серно-битумного вяжущего практически не зависит от содержания серы и находится ниже вязкости исходного битума.

Установлены оптимальные технологические температуры приготовления серно-битумных вяжущих и смешения их с минеральными материалами. Так, максимально допустимая температура нагрева серно-битумных вяжущих 140 °С. При этой температуре все вяжущие, независимо от содержания серы, имеют практически минимальную и одинаковую вязкость. Дальнейший нагрев недопустим, так как при температуре около 150 °С начинается выделение токсичного газа — сероводорода, образующегося в результате воздействия двуокиси серы с продуктами дегидрогенизации компонентов битума.

Влияние содержания серы в битуме марки БН 90/130 на свойства асфальтобетона было изучено "на песчаном асфальтобетоне типа Д, приготовленном с использованием песка Дмитровского карьера в количестве 83% и известнякового минерального порошка Обидимского завода в количестве 17% по массе. В качестве вяжущего использовали битум БН 90/130 и серно-битумное. вяжущее с различным содержанием серы.

Вяжущие предварительно приготовляли путем перемешивания битума и расплавленной серы при температуре 140°С, затем серно-битумное вяжущее вводили в работающую мешалку, где находились минеральные материалы, нагретые до той же температуры, всю смесь перемешивали до однородного состояния.

На первом этапе исследования смесей было установлено оптимальное содержание в них серно-битумного вяжущего, что сделано по кривым зависимости прочности асфальтобетона от содержания в нем вяжущего. В результате проведенных экспериментов установлено, что с увеличением количества серы в вяжущем от 0 до 50% оптимальное содержание его в асфальтобетоне увеличилось от 7,5 до 9,8% по массе (табл. 5.4). При этом расход битума соответственно уменьшился и экономия его составила от 4 до 35%.

Если рассчитать оптимальное количество вяжущего не по массе, как это принято для асфальтобетонов на нефтяных битумах, а по объему с учетом плотности серы, окажется, что объем, занимаемый вяжущими, остается постоянным независимо от их состава. Это свидетельствует о том, что замена части битума серой в пределах концентраций, указанных в табл. 5.4, не влияет на перовую структуру асфальтобетона. Все исследуемые смеси имели пористость минерального остова около 20%, из них 16% были заполнены вяжущим, а остаточная пористость составляла 4%.



Рис. 1. Зависимость вязкости битума и битума с серой от температуры:
1-битум; 2 — битум + 10% серы; 3 -битум+15% серы; 4 — битум+30% серы; 5 — битум+60 % серы


Исследованиями И. А. Плотниковой, Е. М. Гурарий и И. В. Степанян установлена закономерность изменения прочности асфальтобетона от содержания серы в вяжущем. Во всем диапазоне температур от 0 до 50°С введение в битум сравнительно небольшого количества серы (до 15%) вызывает снижение прочности асфальтобетона, но затем по мере увеличения содержания серы прочность его возрастает и при 30% уже превышает исходную прочность асфальтобетона, приготовленного на битуме без добавок (рис. 2).

И. М. Руденская приводит данные о том, что обычный дорожный асфальтобетон, приготовленный на известняковом щебне с 6,7% битума, имеет усталостную долговечность при 25° С, равную 1 млн. циклов (что эквивалентно 15 годам эксплуатации при среднем движении) при постоянном уровне напряжений около 0,07 МПа. Асфальтобетоны того же состава, приготовленные с применением серно-битумного вяжущего, имеют такую же усталостную долговечность при более высоком уровне напряжений (0,2-0,3 МПа). Смеси на серно-битумном вяжущем, имеющие улучшенные эксплуатационные характеристики, дадут более долговечные покрытия или же позволят укладывать более тонкие слои дорожного покрытия, что даст экономию битума и каменных материалов.



Рис. 2. Зависимость прочности асфальтобетона от содержания серы в битуме:
1, 2. 3 — прочность асфальтобетона соответственно при 20, 50 и 0 °С; 4 — прочность после водонасыщения при 20 °С


Обобщение опыта применения серы в асфальтобетоне позволило сделать следующие выводы:
- температура смешения серы с битумом и приготовления асфальтобетонной смеси на серобитумном вяжущем не должна превышать 150 °С;
- для приготовления асфальтобетона на серно-битумном вяжущем можно использовать обычные минеральные материалы;
- соотношение между битумом и серой в вяжущем в разных странах принимается различное; наиболее распространенное соотношение от 5: 1 до 1:2;
- при строгом выполнении технологических операций никаких вредных веществ, портящих оборудование и загрязняющих окружающую среду, не выделяется;ровность, текстура и шероховатость асфальтобетона на сер-Тю-битумном вяжущем не ниже обычного асфальтобетона на вязком битуме;
- применение серы в асфальтобетоне позволяет экономить до 30% битума.



Похожие статьи:
Переработка старого асфальтобетона в стационарных установках

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Экономия битума

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум