Установка может применяться на эмульсионно-битумных базах, которые наряду со стандартным оборудованием должны быть обеспечены битумным котлом, нагревателем воды, плавителем эмульгатора, емкостями для хранения разжижителя и готовой продукции.
Установка предназначена для эксплуатации как в помещении, так и на открытых площадках под навесом.
Эмульсии в соответствии с ГОСТ 12.1.007 относятся к IV классу опасности: вещества малоопасные, не пожароопасные и не взрывоопасные.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Количество смешиваемых компонентов | 5 |
Расход битума, м3/час | 1,34 |
Расход изготовленного купажа, м3/час | до 1,1 |
Расход разжижителя, дм3/час | до 30 |
Производительность установки по эмульсии, м3/час | до 2,44 |
Продолжительность цикла работы (ограничена объемом емкости |
до 1 |
Объем емкости эмульгатора, дм3 | 15 |
Объем емкости кислоты, дм3 | 15 |
Объем емкости изготовления купажа, м3 | 1 |
Температура битума, подаваемого к установке, С° | 140-160 |
Температура воды, подаваемой к емкости изготовления купажа, С° | 40-60 |
Температура подготовленного эмульгатора, С° | 65-70 |
Давление нагнетания битума (после насоса), МПа | 1,6 |
Установленная мощность, кВт | 5,2 |
Напряжение питания, В | 380 |
Габаритные размеры, мм, не более: | |
Узел смешивания: | |
длина | 1050 |
ширина | 850 |
высота | 1510 |
Узел изготовления купажа: | |
длина | 1620 |
ширина | 1300 |
высота | 1740 |
Масса, кг, не более | 200 |
]]>
Изначально появление данной технологии было вызвано преимуществами битумных эмульсий перед неэмульгированным битумом, такими как:
Пример «лечения» трещинообразования в покрытии:
1 – существующее асфальтное покрытие;
2 – слой ЛЭМС, уложенный на существующее покрытие.
Перечисленные преимущества применения эмульсий успешно используются во всем мире, а в странах Евросоюза до 30% битумов для дорожного строительства перерабатывается на эмульсии и значительная часть этих эмульсий используется в приготовлении эмульсионно минеральных смесей. Более чем в 50 странах ЛЭМС успешно конкурируют с традиционными методами текущего ремонта и содержания автомобильных дорог, вытесняя с рынка дорожных работ не только традиционную для России поверхностную обработку, но и соперничая с «горячими» смесями.
Опыт эксплуатации автомобильных дорог показывает, что при нормативном сроке службы дорожной одежды 13–15 лет в лучшем случае дороги находятся в удовлетворительном состоянии в течение первых 3–5 лет, после чего начинается резкое его ухудшение. По данным Минтранса России, из 47 тысяч км федеральных дорог в настоящее время 30 тысяч км нуждаются в том или ином виде ремонта.
В последние годы из за систематического недофинансирования уровень содержания дорог в Российской Федерации постоянно снижается. При этом около 13 млрд рублей необходимо ежегодно затрачивать на проведение работ по устранению износа только федеральных дорог. Если вовремя не производится восстановление поверхностного слоя покрытия, оно оказывается незащищенным от погодно-климатических факторов и ежегодно возрастающей колесной нагрузки. А в условиях использования низкокачественных битумов происходит интенсивное растрескивание, шелушение, образование эрозий и колейности, как следствие агрессивного воздействия колесной нагрузки и старения битума. Все это, а к тому еще и не всегда квалифицированное содержание дорог, приводит к «лавинному разрушению» дорожного покрытия в целом. Как показали расчеты, несвоевременный ремонт дорог в конечном счете приводит к увеличению общих затрат на их восстановление в 3–4 раза.
Неудовлетворительное транспортно-эксплуатационное состояние покрытий автомобильных дорог приводит к значительному увеличению себестоимости автомобильных перевозок. При этом государство несет огромные потери. Например, по причине интенсивного износа дорог осредненный коэффициент обеспеченности расчетной скорости снижается на 15%.
В связи с этим Правительством РФ принята двухэтапная программа ликвидации накопившегося «недоремонта», которая включена в Национальную программу совершенствования и развития сети автомобильных дорог на период до 2010 года.
Задачу, поставленную Правительством с учетом значительного объема недоремонта и сравнительно небольшого финансирования, можно решить только на основе использования новых прогрессивных материалов и ресурсосберегающих технологий, а также путем широкого внедрения работ по «превентивному» содержанию проезжей части дорог.
В последние годы в дорожной отрасли России проявляется повышенный интерес к использованию битумно-эмульсионных технологий, а с появлением потребности появляются и новые технологии, использующие и развивающие свойства того или иного материала.
Одной из прогрессивных в настоящее время технологий, позволяющей решить проблемы защиты верхних слоев конструкций дорожных одежд и восстановления их транспортно-эксплуатационных параметров, является устройство слоев износа из литых эмульсионно минеральных смесей (ЛЭМС) типа «Сларри Сил».
Одна из групп эмульсионно минеральных смесей получила название Сларри системы, в которую входят три типа смесей – «Сларри Сил» (Slurry Seal), «Кэйп Сил» (Cape Seal) и «Микросюрфейсинг» (Micro-surfacing). «Сларри»– это смесь определенных долей минерального заполнителя, эмульгированного битума, воды и добавок, регулирующих сроки распада эмульсии, которую распределяют по тщательно подготовленному дорожному покрытию. Группы таких компонентов смешивают в соответствии с определенной формулой, разработанной в лаборатории. В состав более передовых и специализированных смесей могут входить полимеры, например, латекс, волокна или другие материалы. Сларри системы в основном укладывают слоем, толщина которого равна высоте одного камешка самой крупной фракции, входящей в состав минерального заполнителя. Применение различных фракций минерального материала позволяет устраивать слои износа толщиной 3,5; 6; 9,5 мм (в свежеуложенном состоянии) по технологии «Сларри Сил», а при применении технологии «Микросюрфейсинг» – до 25 мм. Возможно использование многослойных конструкций.
Сларри-системы в основном укладывают слоем,
толщина которого равна высоте одного камешка самой крупной фракции,
входящей в состав минерального заполнителя.
Данная технология приготовления и укладки смесей на дороге успешно применяется для содержания и ремонта федеральных автомагистралей, основных и второстепенных территориальных дорог, текущего ремонта городских улиц, подъездов к жилым массивам и устройства тонкослойных покрытий на внутридворовых территориях. Кроме того, такие смеси применяются при устройстве покрытий проезжей части мостов, взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек в аэропортах, при устройстве парковочных площадок супермаркетов, парковых дорожек в зонах отдыха. Однако свое основное применение эта система нашла при продлении срока службы существующих бетонных и асфальтобетонных покрытий.
Ленинградская область,
а/д М10 Санкт-Петербург–Выборг до границы с Финляндией,
км 115+400 – км 128+400.
Работы 2004 г.
Использование полимермодифицированных эмульсий позволяет не только восстановить изношенный верхний слой покрытия, но также выполняет изоляционные функции, предохраняя покрытие от трещинообразования и развития возрастных трещин, защищает верхние слои дорожной одежды от водонасыщения, увеличивает показатели сцепления и ровности. Кроме того, без дополнительных затрат возможно исправление незначительной колейности, продольных и поперечных неровностей.
Изменение параметров коэффициента сцепления до и после устройства слоя износа Сларри Сил. А/д М10 «Скандинавия» Санкт-Петербург–Выборг–граница с Финляндией км 105+400 – 115+400.
Изменение параметров показателя ровности до и после устройства слоя износа Сларри Сил. А/д М10 «Скандинавия» Санкт-Петербург–Выборг–граница с Финляндией км 105+400 – 115+400.
Деятельность по устройству защитного слоя износа из литых эмульсионно минеральных смесей типа «Сларри Сил» регламентируется отраслевой дорожной методикой (ОДМ), утвержденной распоряжением Росавтодора № 377-р от 04.10.2001 г. К сожалению, это пока единственный документ, регламентирующий (нормирующий) данную технологию. Он не лишен некоторых недостатков и требует существенной корректировки с учетом накопленного опыта практического применения этой технологии в дорожной отрасли. Остро необходима разработка обоснованных норм времени и расценок на данный вид дорожной деятельности на все многообразие имеющейся в России дорожной техники. Необходимы также руководства действий Заказчика и Подрядчика. Необходим широкий информационный обмен между существующими исполнителями работ в разных регионах страны.
Совокупность преимуществ:
Недостатки:
Структура поверхности свежеуложенного ЛЭМС.
Анализ эффективности использования данной технологии ремонта автомобильных дорог по сравнению с традиционным применением горячих смесей показывает, что трехкратное применение «Сларри Сил» для ремонта покрытия за 15-летний срок его службы при обеспеченной прочности конструкции дорожной одежды обойдется в 5 раз дешевле двукратного ремонта верхнего слоя с использованием асфальтобетона.
Зарубежный опыт показывает, что при текущем ремонте 1 км городских улиц (при ширине проезжей части 9 м) применение одного слоя смеси «Микросюрфейсинг» толщиной 10–12 мм обходится в 2,2 раза дешевле по сравнению с устройством слоя асфальтобетона толщиной 2,5 см, и в 3,5 раза дешевле при устройстве асфальтобетонного покрытия толщиной 5 см. При этом применение эмульсионно минеральной смеси не требует ни фрезерования, ни перестановки бортового камня, ни огромного объема автотранспортных работ.
При строительстве и ремонте автомобильных дорог в крупных городах особенно актуальным становится вопрос о воздействии той или иной технологии на окружающую среду. Исследования, проведенные компанией BASF, показывают, что при ремонте одного приведенного километра дороги разрушительное воздействие на озоновый слой Сларри систем в 4 раза ниже, чем при применении обычного асфальтобетона. При этом «Сларри Сил» и «Микросюрфейсинг» в 3,8 раза «чище» по уровню СО2 и в 4 раза по уровню NO2 в расчете на приведенный километр. Параметры «шумности» покрытия на 10–15% ниже, чем на традиционном асфальтобетонном покрытии, и на 15–20% ниже, чем на шероховатой поверхностной обработке, устроенной традиционными методами.
Потенциал кислотообразования (в кг NO2-эквивалента на 1 миле-полосу 3,84x1620≈6220 м2).
Влияние на глобальное потепление (в тн CO2 на 1 миле-полосу 3,84x1620≈6220 м2).
Кроме экономических и экологических параметров оценки данной технологии, существует также сравнение с точки зрения безопасности дорожного движения. Критерием оценки безопасности участников движения стал коэффициент сцепления. Измерения лаборатории Национального Аэрокосмического Агентства США (NASA), выполненные на аэродромах с покрытиями «Сларри» и «Микросюрфейсинг», показали, что коэффициент сцепления с покрытием на скорости 30, 60 и 90 км/ч соответственно в 1,12; 1,37; 2,9 раза выше на покрытии типа Сларри, чем на обычном асфальтобетонном покрытии.
Таким образом, кроме преимущества самой по себе эмульсионной технологии, в пользу эмульсионно минеральных смесей выступают экономические, экологические факторы и факторы безопасности движения.
Оперируя некоторыми данными действовавших в 2005 году цен на дорожные работы в Северо-Западном регионе, можно привести такой простейший пример экономического эффекта:
Первые разработки новой технологии в России велись в конце 60х – середине 70х годов и получили название шламовых смесей, однако отсутствие промышленных технологий приготовления и укладки таких смесей не позволяло вести их массовое производство и ограничивалось опытно-конструкторскими работами.
Начало применения ЛЭМС в России можно отнести к середине 90х годов, когда первые попытки внедрения данной технологии начались в Московской, Воронежской областях, Краснодарском крае, г. Санкт-Петербурге и г. Сургуте.
Краснодарский край,г. Сочи,
а/д М27 «Джумба – Сочи до границы с Республикой Грузия»,
км 188+800 – км 202+900.
Работы 2003 г.
По разным причинам, но в основном из за отсутствия необходимых для приготовления таких смесей фракций каменного материала, отсутствия квалифицированного научно-технического сопровождения и несовершенства лабораторных комплексов для подбора рецептур смесей, технология не находила широкого применения в дорожной отрасли, хотя в г. Сургуте ежегодные стабильные объемы работ колеблются в пределах 400000–700000 м2.
Начиная с 2002 года данную технологию при текущем ремонте автомобильных дорог начала использовать группа предприятий «Реновавтодор», которая устранила основные негативные причины, перечисленные выше.
Объемы работ, выполненных ГП «Реновавтодор».
ГП «Реновавтодор» начала свою деятельность со строительства современного завода по производству битумных эмульсий в г. Рязань с производительностью установки 25 тонн катионной эмульсии в час. Заводская лаборатория оснащена самым современным оборудованием для выполнения всего комплекса работ по входному контролю за материалами, подбору и вариантному проектированию рецептуры битумной эмульсии, проектированию составов ЛЭМС и испытаниям этих составов. Кроме стандартного оборудования лаборатория оснащена лабораторной мельницей, приборами «нагруженное колесо» и «мокрое истирание», которые позволяют имитировать воздействие колесной нагрузки на испытываемые образцы. Персонал лаборатории прошел обучение у специалистов США и Франции со стажировкой на фирме «COLAS» (Франция). Полученные в ходе обучения знания позволили спроектировать рецептуру битумной эмульсии с введением в нее натурального латекса и доведением транспортной стабильности до уровня, позволяющего перемещать эмульсию автотранспортом на расстояние более 2500 км и со сроком хранения более 3 месяцев.
В 2002 году предприятиями группы были закуплены установки по приготовлению и укладке ЛЭМС. Поставщиком этого оборудования выступила компания VSS (США), а смонтировано оно было на базе грузового шасси VOLVO. Получено одобрение типа транспортного. Самоходная установка получила обозначение КМ-74000. Высокопроизводительная машина способна приготовлять ЛЭМС и укладывать ее на дорогу со скоростью перемещения около 5 км/час с шириной укладываемой полосы от 2,5 м до 4,2 м. По своей сути эта машина представляет из себя передвижной мини-завод-укладчик, способный производить из набора исходных материалов литую холодную эмульсионно минеральную смесь и одновременно укладывать ее на поверхность дорожного покрытия. За один проход (в зависимости от ширины укладки и толщины слоя) устраивается слой износа длиной 300–400 метров. При расположении промежуточной базы по хранению компонентов ЛЭМС на расстоянии до 5 км от объекта работ производительность комплексной бригады с двумя машинами КМ-74000 составляет ориентировочно 13200 м2 в смену.
Мобильные смесительные установки-укладчики ЛЭМС (КМ-74000) на объекте работ.
ГП «Реновавтодор», располагая шестью такими машинами, работая вахтовым методом за период 2002–2005 гг., уложило более 3,0 млн м2 (более 420 приведенных километров) слоев износа из ЛЭМС в различных регионах РФ от Архангельской области на севере до Краснодарского края на юге.
]]>В Российской Федерации в последние годы в связи с быстрорастущими интенсивностью движения и объемом перевозок (а значит, увеличением осевых нагрузок) вопрос содержания дорог стал особенно актуальным. Повышенная нагрузка на дорожные покрытия при зачастую неудовлетворительной конструкции дорог, недостаточной связи слоев и низком качестве асфальта приводит к образованию колеи, трещин и выбоин. Для обеспечения безопасности дорожного движения и во избежание еще больших повреждений необходимо действовать быстро.
На практике для устранения вышеперечисленных повреждений чаще других применяются следующие три технологии:
Инжекторная технология зарекомендовала себя как очень экономичный и эффективный способ устранения выбоин, трещин и проседания. Поврежденные места приводятся в порядок очень быстро и с минимальными затратами. А движение по санированным участкам можно открывать сразу же после окончания ремонта.
При применении инжекторной технологии щебень сжатым воздухом через подвижный шланг подается в смесительную головку, где он перемешивается с битумной эмульсией. Получившаяся качественная битумно-щебеночная смесь укладывается на поврежденное место. Перед этим оно очищается от пыли и камней сильной воздушной струей. К воздушной струе можно добавить воду, что существенно улучшит эффект от чистки и, кроме того, поможет растворить подсохшую грязь.
После очистки и удаления лишней воды поврежденное место обрызгивается полимермодифицированной битумной эмульсией. Рекомендуется использовать быстро распадающуюся эмульсию с содержанием битума 60–70%. (Температура переработки такой эмульсии находится в диапазоне от 25 °С до 50 °С). Чтобы сделать заплату более устойчивой, при глубоких повреждениях лучше использовать две фракции щебня: в нижней части более крупный – 5–10 мм, в верхней помельче – 2–5 мм. Для мелких выбоин, открытых швов средних размеров или сетчатых трещин щебень фракции 5–10 мм является слишком крупным, и в таких случаях используется только фракция 2–5 мм. Заполнение поврежденного места всегда осуществляется под давлением.
Для того чтобы при проезде автотранспорта через отремонтированные выбоины щебень не прилипал к шинам, эти участки посыпают мелким щебнем без вяжущего. Уплотнение уложенного материала не требуется, поэтому по поврежденному месту сразу после ремонта можно пускать движение.
Укладку смеси осуществляют вручную.
Массу ровно растирают деревянными терками.
Реализовать инжекторный способ ремонта дорог можно с помощью как прицепных, так и навесных машин различных производителей, сегодня широко представленных на рынке. При покупке такой техники следует обращать внимание на то, чтобы бункер для щебня имел две камеры, что позволит использовать щебень двух различных фракций. Щадящее дозирование вяжущего лучше обеспечат машины, оснащенные дозирующими системами, работающими под давлением. Емкость для вяжущего и смесительная головка должны иметь подогрев. Лучше когда пульт, с которого происходит управление потоками минеральной смеси и количеством эмульсии, расположен рядом со смесительной головкой – в этом случае всем процессом ремонта управляет только один оператор.
Реализовать инжекторный способ ремонта
дорог можно с помощью как прицепных,
так и навесных машин.
Еще одним способом устранения выбоин и других поверхностных повреждений дорожного полотна является технология тонкослойной холодной укладки (Microsurfacing) битумосодержащих шламов и смесей.
При этом методе с помощью специальной маленькой, компактной и маневренной машины непосредственно на месте ремонта готовится состав из полимермодифицированной битумной эмульсии, минеральной смеси, цемента, воды и аддитивов. Все компоненты смешиваются в специальном смесителе до кашеобразной консистенции, и готовая смесь через выпуск подается непосредственно на поврежденные места. Затем материал вручную с помощью резиновых шиберов распределяют тонкими слоями, заполняя при этом выбоины, колеи или всплошную санируя поверхность дороги.
Отремонтированные таким способом поврежденные участки открываются для дорожного движения, как правило, через 30 минут после окончания работ.
Технология тонкослойной холодной укладки
(Microsurfacing) позволяет открывать
дорожное движение через 30 минут после
окончания работ.
Для эффективности использования такой техники важно, чтобы емкости для материалов были не ниже определенных размеров. Рекомендуются следующие полезные объемы:
Приобретая оборудование для микросюрфейсинга, следует обратить внимание, оснащена ли она специальной трубчатой мешалкой с поворотным сливом, с тем, чтобы смесь можно было подавать на поврежденное место также и сбоку. Конвейерная лента подачи минералов в смеситель должна регулироваться бесступенчато, а емкость для вяжущего – иметь подогрев. При использовании этого способа ремонта дорог также очень важно, чтобы машина была оснащена очистителем высокого давления (производительностью порядка 15 л при давлении 150 бар). Это нужно не только для того, чтобы очищать поврежденные места при ремонте дорожных поверхностей, но и для чистки смесителя и инструментов.
Такая маленькая компактная машина предполагает разностороннее использование. Так, при оснащении укладочным агрегатом она может применяться для укладки микропокрытий на тротуарах или велосипедных дорожках, а при добавлении в смесь красителей можно изготавливать разноцветные покрытия.
Гораздо дольше прослужит покрытие, если выбоины и сколы ликвидировать с помощью литого асфальта. Однако этот способ сопряжен с большими расходами, и поэтому его рекомендуется применять только, если предполагается, что срок службы всего дорожного покрытия после ремонта составит еще как минимум несколько лет. Кроме того, ремонтные работы с литым асфальтом должны проводиться квалифицированно и качественно, чтобы по окончании зимы отремонтированные места не выламывались и их не приходилось ремонтировать заново. Чтобы обеспечить высокое качество ремонта, необходимо соблюдение целого ряда требований как к самому литому асфальту, так и его укладке. Котел оснащен мешалкой с горизонтальным валом; система обогрева может работать как на масле, так и на газе.
Литой асфальт представляет собой смесь из наполнителя (каменной муки), песка, щебня и битума, фактически лишенную пустот (с тем, чтобы повысить внутреннее трение минеральных зерен, пустоты в минеральном составе полностью заполняются битумом) и разделенную на фракции различного гранулометрического состава. При температуре переработки литого асфальта 220–240 °С вследствие более высокого коэффициента теплового расширения битума появляется необходимый для укладки незначительный избыток вяжущего.
Асфальт с поврежденных участков дорожного покрытия снимается фрезой или взламывается отбойными молотками. Края участка выпрямляются нарезчиком швов, после чего ремонтируемое место очищается от грязи и пыли. Затем для герметизации стыка между укладываемым литым асфальтом и дорожным покрытием к краям необходимо установить приплавляемую битумную ленту. Это крайне важно, т.к. вследствие сжатия литого асфальта при остывании возникает более или менее широкий (несколько миллиметров) зазор у примыкающего дорожного покрытия. Если не установить битумную ленту, туда проникнет вода, что «запрограммирует» скорое новое повреждение.
Укладка литого асфальта фракции 0–10 мм осуществляется вручную – массу ровно растирают деревянными терками. Участок с уложенным асфальтом сверху посыпается предварительно обработанным битумом щебнем фракции 2–5 мм, который прижимается ручным катком.
Работы осуществляются только при сухой погоде. Температура воздуха не должна опускаться ниже +3 °С.
После завершения работ отремонтированное место должно в течение не менее 5–7 часов быть закрытым для дорожного движения, т.к. уложенный литой асфальт должен остыть как минимум до 70 °С.
Как правило, литой асфальт изготавливается в асфальтосмесительной установке и с помощью передвижных котлов доставляется на строительный участок.
Литой асфальт изготавливается в асфальто-
смесительной установке и с помощью
передвижных котлов доставляется
на строительный участок.
Идеальный передвижной котел для всех рецептур литого асфальта оснащен не нуждающейся в техобслуживании вертикальной мешалкой, специальной энергосберегающей системой для масляного или газового обогрева и емкостью для литого асфальта объемом от 8 до 16 т.
Если литой асфальт изготавливается непосредственно на строительном участке, то котел должен быть оснащен горизонтальным валом мешалки с крупногабаритными компонентами. Усиленная система обогрева может работать как на масле, так и на газе. Такие котлы выпускаются емкостью от 8 до 20 т.
Котел оснащен мешалкой с горизонтальным
валом; система обогрева может работать
как на масле, так и на газе.
Все описанные технологии, несомненно, имеют право на существование. Какой способ окажется наиболее эффективным, решается отдельно для каждого конкретного случая.
]]>
Первый способ, с разогревом битума, используется обычно для производства горячих смесей с предварительным нагревом исходных минеральных материалов или розливом горячего битума на холодную поверхность при производстве подгрунтовки или устройстве поверхностной обработки. Этот способ имеет достоинства и недостатки. К достоинствам следует отнести возможность получения конгломерата (асфальтобетона) с высокой прочностью при использовании высоковязких битумов для дорог с тяжелым и интенсивным движением‚ а к недостаткам – затраты энергии на нагрев минеральных материалов при производстве горячих смесей‚ ограниченный период времени на устройство конструктивных слоев дорожной одежды и отрицательное воздействие на окружающую среду в процессе всего цикла производства работ.
Второй способ‚ с разжижением вязких битумов растворителями, как правило‚ дороже из-за весьма дорогостоящих растворителей‚ которые за относительно короткий период времени должны испариться‚ что приводит к загрязнению окружающей среды и повышенной пожароопасности при производстве работ.
Третий способ‚ с использованием битумных эмульсий‚ не требует нагрева и может использоваться с холодными и даже влажными минеральными материалами‚ что позволяет снизить расход энергоносителей до 40% по сравнению с традиционными «горячими» технологиями.
Принципиальная схема производства битумной эмульсии
Эмульсия – неоднородная‚ термодинамическая неустойчивая система с двумя или несколькими жидкими фазами‚ представляющими одну постоянную жидкую фазу (дисперсионную среду) и‚ по меньшей мере‚ вторую жидкую фазу‚ рассеянную в первой в форме мелких капелек (дисперсная фаза). В зависимости от формы‚ битумные эмульсии классифицируются на прямые и обратные.
Прямые эмульсии – это когда битум в виде мелких капелек (от 1 до 20 мкм) находится в водной среде.
Обратная эмульсия – это когда вода в виде мелких капелек находится в битумной среде.
В дорожной практике наибольшее применение находят прямые битумные эмульсии.
В зависимости от требуемых технологических и эксплуатационных свойств связующего материала эмульсии могут быть приготовлены на битумах различной вязкости как с использованием различных добавок (растворители‚ ПАВ‚ полимеры)‚ так и без них. При этом в зависимости от назначения и условий применения могут приготавливаться эмульсии с различной скоростью их распада и устойчивостью при транспортировке и хранении.
Относительно низкая вязкость прямых битумных эмульсий‚ обусловленная наличием водной среды (от 31 до 50%)‚ обеспечивает хорошую способность обработки каменных материалов без их сушки и нагрева. Такие технологические свойства битумных эмульсий обусловливают благоприятное их применение в дорожном строительстве с позиций охраны труда дорожных рабочих и охраны окружающей среды.
В зависимости от применяемых эмульгаторов эмульсии могут быть анионного и катионного видов. При этом за последние годы в мировой практике дорожного строительства производятся и используются главным образом (почти 100%) эмульсии катионного вида‚ как наиболее универсальные и обеспечивающие достаточную адгезию вяжущего к поверхности минеральных материалов кислой и основной природы.
За более чем 60-летний период производства битумных эмульсий катионного вида за рубежом в совершенстве отработаны различные составы и технологии их применения в дорожном строительстве и налажен промышленный выпуск большого ассортимента эмульгаторов для различных составов эмульсий применительно к их назначению.
Наибольший опыт в теоретических разработках и в практическом использовании битумных эмульсий накоплен во Франции‚ которая считается мировым лидером в этих вопросах и где более 30% от общего объема органических вяжущих для дорожных целей применяется в эмульгируемом виде.
В России в середине 60-х годов на основании научно-исследовательских работ и небольшого опыта практического применения были разработаны технические и нормативные документы по приготовлению и использованию битумных эмульсий в дорожном строительстве.
Однако главным образом эти документы отражали вопросы применения эмульсий анионного вида‚ так как химическая промышленность России и в целом Союза ССР не производила катионные эмульгаторы применительно к дорожному строительству. За весь этот период отечественной машиностроительной промышленностью не был налажен выпуск всего комплекта оборудования для эмульсионных баз‚ и только на энтузиазме отдельных специалистов и коллективов дорожников создавались такие базы для производства эмульсий анионного вида. За последние годы в условиях рыночных отношений и открытости границ в России и странах СНГ целый ряд дорожных организаций начал создавать базы по производству катионных битумных эмульсий‚ главным образом‚ на основе импортного оборудования с использованием импортных эмульгаторов. Наряду с этим‚ ряд наших заводов‚ и в частности АО «Дормаш» (г. Верхний Уфалей)‚ начал выпуск комплекта оборудования для приготовления битумных эмульсий.
Несмотря на то‚ что государственный стандарт на эмульсии битумные дорожные действует с 1982 года (ГОСТ 18659-81)‚ первые технические условия на промышленный выпуск отечественных эмульгаторов катионного вида для дорожных целей были разработаны в 1996 году фирмой «Дорос» (г. Ярославль) и фирмой ЗАО «Амдор» (Санкт-Петербург)‚ испытания проб которых показали их конкурентную способность по отношению к лучшими зарубежным аналогам.
Промышленные установки по производству битумных эмульсий имеют производительность‚ как правило‚ от 5 до 40 т/ч. Производство эмульсий обычно осуществляется с помощью коллоидных мельниц‚ основными характеристиками которых являются:
При этом в разных установках подготовка дисперсионной среды (водной фазы) производится либо заранее в отдельной емкости и в готовом виде подается параллельно с битумом в коллоидную мельницу‚ либо с помощью насосов-дозаторов все компоненты эмульсии в определенной пропорции‚ согласно рецепту‚ подаются в коллоидную мельницу с постоянным измерением водородного потенциала рH как дисперсионной среды‚ так и готовой эмульсии.
Прямые битумные эмульсии катионного вида применяются для следующих видов дорожных работ:
Эмульсия наносится разбрызгиванием равномерным слоем на очищенную поверхность основания (покрытия) с помощью гудронатора из расчета 0‚20–0‚30 л/м2 в зависимости от состояния обрабатываемой поверхности. По подгрунтованной полосе нельзя открывать движение‚ так как это может привести к авариям. Однако движение построечного транспорта при устройстве слоя покрытия не вызывает опасений.
После распада эмульсии и испарения воды на поверхности остается равномерная тонкая пленка битума‚ исключающая явление сдвига при уплотнении уложенной по ней асфальтобетонной или подобной ей смеси и обеспечивающая хорошее сцепление между слоями дорожной одежды.
Для подгрунтовки используется быстрораспадающаяся эмульсия 50-процентной концентрации следующего ориентированного состава:
Подгрунтовка наносится за 1–3 часа до начала устройства слоя покрытия из условия времени распада эмульсии и испарения воды. Следует избегать того‚ чтобы обработанная поверхность длительное время оставалась открытой‚ так как из-за пыли и загрязнения связующая роль подгрунтовки ухудшится.
При относительно небольшой скорости технологического потока устройства асфальтобетонного слоя целесообразно иметь в наличии высокоманевренный минигудронатор небольшой производительности.
В прохладную и влажную погоду эмульсии целесообразно подогревать до 40–50 °С.
Холодные эмульсионно-минеральные смеси предназначены для устройства конструктивных слоев дорожных одежд‚ в том числе покрытий на автомобильных дорогах III–IV категорий. Верхние слои оснований допускается устраивать из эмульсионно-минеральных смесей и на автомобильных дорогах II категории. Для устройства оснований рекомендуются смеси с максимальным размером зерен до 40 мм и содержанием частиц менее 0‚071 мм до 4%‚ а для покрытий с максимальным размером зерен до 20 мм и содержанием частиц менее 0‚071 мм – до 9%. При этом глинистых частиц не должно быть более 2%‚ а содержание органических примесей в составе минеральной части смеси не должно превышать 0‚2% по массе.
Ориентировочный состав эмульсий следующий:
Минеральная часть смеси должна иметь непрерывную плавную гранулометрию.
Анализ зернового состава минеральной части смеси для эмульсионно-минеральных материалов‚ по нормативным и информационным документам России‚ Белоруссии‚ Франции и Финляндии‚ позволил составить кумулятивную таблицу гранулометрии минеральной части таких смесей (табл. 1).
Массовая доля, % зерен мин. материала мельче, мм |
Мелкозернистая смесь | Крупнозернистая смесь |
40 | – | 100 |
25 | 100 | 80–100 |
20 | 90–100 | 73–90 |
15 | 80–90 | 63–80 |
10 | 70–80 | 50–70 |
5 | 50–65 | 35–50 |
2,5 | 35–50 | 25–35 |
1,25 | 28–42 | 17–28 |
0,63 | 22–33 | 12–22 |
0,315 | 17–27 | 8–17 |
0,14 | 10–16 | 5–10 |
0,0 | 5–9 | 3–5 |
Смеси‚ в зависимости от назначения‚ могут быть щебеночно-песчаные или гравийно-песчаные. Для обеспечения хорошей обрабатываемости минеральная смесь должна иметь влажность порядка 2–4%.
В качестве исходного битума для эмульсий предпочтение следует отдавать нефтяным битумам из малопарофинистой высокосмолистой тяжелой нефти‚ обеспечивающих стабильность свойств вяжущего во времени.
Из отечественных битумов предпочтение следует отдавать битумам марки БДУ производства АО «Битран» (г.Ухта).
Условная вязкость исходного битума должна быть в пределах 200–300 ед. пенетрации. При этом в зависимости от срока хранения готовой смеси в штабеле и содержания мелких частиц в минеральной части смеси при производстве эмульсии следует вводить пластификаторы из условия достижения и сохранения требуемой удобоукладываемости приготовленной смеси в течение необходимого периода времени. В качестве пластификатора могут использоваться маловязкие гудроны‚ топочный мазут или моторное топливо.
Количество пластификатора устанавливают опытным путем при лабораторных испытаниях. Эмульсия должна быть медленнораспадающаяся с содержанием битума 60–65% по массе.
В случае неудовлетворительного сцепления вяжущего с каменным материалом следует дополнительно в эмульсию вводить ПАВ. Состав эмульсии в каждом конкретном случае уточняется в лаборатории. Расход эмульсии для приготовления холодных смесей составляет 5‚5–6‚5% по массе минеральных материалов. В каждом конкретном случае расход эмульсии уточняется на стадии проектирования состава смеси.
Готовая смесь должна отвечать требованиям табл. 17 ВСН 115-75 (Технические указания по приготовлению и применению дорожных эмульсий. М.‚ 1976 г.).
Работы по устройству конструктивных слоев из эмульсионно-минеральных смесей следует производить при температуре воздуха не ниже 5 °С.
Максимальная толщина слоя‚ укладываемого за один технологический цикл‚ должна составлять не более 10 см.
Смесь укладывают асфальтоукладчиком или любым другим финишером‚ например автогрейдером.
Уплотнение смеси целесообразно производить катками на пневмошинах с последующим выравниванием поверхности слоя 2–3 проходами катком с металлическими вальцами. В случае переувлажненной смеси ее после укладки следует подсушить‚ а затем производить уплотнение.
Движение по уплотненному слою можно открывать сразу же‚ но при этом в течение нескольких дней ограничивают скорость движения транспорта до 30–40 км/ч.
Устройство последующих конструктивных слоев или поверхностной обработки допускается после формирования слоя из эмульсионно-минеральной смеси‚ но не ранее чем через 5–7 суток при сухой теплой погоде.
Работы следует вести в соответствии с положениями СНиП 3.06.03-85 и ВСН 115-75.
Холодный ресайклинг представляет собой укрепление (стабилизацию) грунтов‚ каменных материалов и асфальтовой крошки различными вяжущими‚ в том числе битумной эмульсией путем предварительного фрезерования и смешения на дороге.
Технология холодного ресайклинга весьма эффективна при ремонте и реконструкции существующих дорог‚ когда старая дорожная одежда сфрезеровывается частично или на всю глубину с помощью ресайклера и материал используется для укрепления вяжущим‚ в частности‚ битумной эмульсией в качестве основания.
По оценкам специалистов‚ холодный ресайклинг на 20% дешевле традиционной технологии ремонта и на 40–50% сокращает затраты времени.
Для получения достаточно плотного и прочного укрепленного основания кривая гранулометрического состава смеси отфрезерованного материала должна быть плавной и находиться в пределах‚ указанных в табл. 2.
Массовая доля, % зерен мин. материала мельче, мм |
Отфрезерованная смесь |
40 | 70–100 |
20 | 50–100 |
10 | 35–75 |
5 | 22–56 |
2,5 | 15–40 |
1,25 | 10–30 |
0,63 | 9–21 |
0,315 |
8–18 |
0,14 | 7–10 |
0,071 | 5–8 |
Для стабилизации по способу холодного ресайклинга используются средне- или медленнораспадающиеся эмульсии с содержанием битума порядка 60–65%.
Выбор исходного битума‚ концентрацию эмульсии и ее содержание в смеси осуществляют в каждом конкретном случае на основании предварительных лабораторных испытаний и требований к конечному материалу.
Ориентировочный расход 60-процентной эмульсии находится в пределах 3‚5–5‚5%.
Для устройства слоев дорожных одежд по способу пропитки используют среднераспадающуюся эмульсию.
Устройство конструктивных слоев дорожной одежды по способу пропитки следует производить при температуре воздуха не ниже 5 °C. При этом при температуре воздуха ниже 10 °C эмульсии необходимо подогревать до температуры 40–50 °C.
Ориентировочный состав эмульсии следующий:
Покрытие по способу пропитки следует устраивать из щебня изверженных пород марки не ниже 800 или осадочных и метаморфических пород не ниже 600. Щебень‚ используемый для устройства оснований‚ должен быть марки не ниже 600. Каменные материалы должны быть чистыми и не должны содержать частиц менее 1 мм больше‚ чем 3%.
Количество эмульсии‚ необходимое для пропитки‚ назначается из расчета:
При применении известнякового щебня концентрация эмульсии должна быть 55–60%‚ а гранитного щебня – 60–65%.
Размер фракций и расход щебня‚ а также порядок работы осуществляют в соответствии с положениями СНиП 3.06.03-85 и ВСН 115-75 в зависимости от толщины слоя пропитки.
В каждом конкретном случае необходимо опытным путем уточнять расход эмульсии.
Эмульсию следует разливать по влажному щебню.
Устройство покрытий следует заканчивать за 5–7 суток до наступления осенних дождей.
Поверхностную обработку можно устраивать через 3–5 дней после выполнения работ по пропитке.
Современное устройство поверхностной обработки |
Историческое устройство поверхностной обработки |
Однослойное покрытие
|
|
Однослойное покрытие
|
|
Двухслойное покрытие:
|
|
Покрытие типа «сандвич»:
|
Поверхностную обработку с использованием эмульсии устраивают на автомобильных дорогах II–IV категорий‚ как правило‚ на покрытиях из асфальтобетонных или подобных им смесей.
Для устройства поверхностной обработки используют быстрораспадающуюся эмульсию с концентрацией 67–69%.
Для приготовления эмульсий в Северо-Западном регионе России рекомендуется использовать битум марки БДУ 100/130.
Ориентировочный состав эмульсии следующий:
Исходя из жесткости асфальтобетонных покрытий и наличия производимого щебня для поверхностной обработки с использованием эмульсий возможно применение прочного щебня фракций 10–15 мм и 15–20 мм. В связи с тем‚ что возможны закрупнение щебня‚ повышенные поперечные уклоны проезжей части и большой расход эмульсии при применении щебня фракции 15–20 мм‚ целесообразно использовать щебень фракции 10–15 мм. Щебень по форме зерен должен соответствовать группе 1‚ т. е. содержание зерен игловатой и лещадной формы не должно превышать 15% по массе. Замельчение и закрупнение фракции щебня 10–15 мм не должно нарушать правило Паво и Линкенхейля‚ когда d=0‚6Д (d – наименьший размер зерен‚ а Д – наибольший).
По нормам Франции‚ содержание зерен лещадной и игловатой формы допускается на дорогах с малой интенсивностью движения до 20–25%‚ на дорогах с интенсивным движением – до 15%‚ а на дорогах с высокой интенсивностью движения – до 10% по массе щебня.
Щебень должен быть очень чистым‚ что обусловливает его тщательную мойку либо в процессе производства‚ либо на строительной площадке.
Количество частиц‚ проходящих через сито 0‚5 мм‚ не должно быть больше 2% для дорог с малой интенсивностью движения‚ не более 1‚0% – для дорог с интенсивным движением и не более 0‚5% – для дорог с высокой интенсивностью движения.
При этом в остатке менее 0‚5 мм не должно быть частиц менее 0‚005 мм более чем 0‚05%. Наличие глины исключается совершенно.
Норма расхода щебня фракции 10–15 мм составляет 11‚5–13 кг/м2‚ а эмульсии – 1‚6–1‚8 л/м2.
Перед устройством поверхностной обработки покрытие должно быть тщательно очищено от грязи и пыли.
В необходимых случаях следует промывать покрытие водой. Перед розливом эмульсии поверхность покрытия не должна быть мокрой‚ но может быть слегка влажной.
На подготовленную поверхность автогудронатором с хорошо прочищенными форсунками производят розлив эмульсии всего объема в один прием. Практические дозирования вяжущего в указанных выше объемах являются средними значениями для средних условий состояния покрытия. Сложность состоит в том‚ чтобы оценить конкретное состояние поверхности покрытия: «жирная» и гладкая поверхность‚ пористая‚ шероховатая и очень шероховатая поверхность. Отсюда и норма розлива эмульсии должна быть дифференцирована по отношению к среднему значению‚ равному 1‚7 кг/м2.
В случае с гладкими и «жирными» поверхностями покрытия может быть уменьшение дозировки порядка на 10–20%.
Во всех других случаях возможно увеличение нормы розлива на 10–20% от среднего значения‚ что позволит избежать негативных последствий‚ обусловленных пористой‚ шероховатой или покрытой микротрещинами поверхностью.
В прохладную и пасмурную погоду (менее 20°C) предпочтительно производить розлив эмульсии при ее температуре 40–70°C. В жаркую сухую погоду (25°C и выше) специальный подогрев эмульсии не требуется.
Щебнераспределитель должен следовать за гудронатором не позже чем через 20–40 с. Этот временной промежуток не следует увеличивать‚ так как‚ во-первых‚ это определяется временем распада эмульсии‚ а во-вторых‚ при деформированном (неровном) покрытии эмульсия может стекать в пониженные места.
Особое внимание следует уделять сопряжениям на стыках. Не схватившийся во время обработки предыдущего участка щебень должен сметаться перед розливом эмульсии на последующем участке.
Скорейшее распределение щебня за розливом эмульсии определяет качество будущего слоя поверхностной обработки и дневную производительность отряда на объекте.
Уплотнение поверхностной обработки обеспечивает упаковку зерен щебня и их закрепление на поверхности покрытия посредством пленки вяжущего. Пневматические катки хорошо обеспечивают эти функции. Пневматические шины приспосабливаются к неровностям поверхности и не раздавливают зерна щебня. Этот эффект достигается при давлении в шинах от 7 до 8 бар и нагрузках от 2 до 2‚5 т на колесо за 3–5 проходов по следу со скоростью порядка 3 км/ч в начале укатки и со скоростью до 10 км/ч при последних проходах.
В течение 1–2 суток следует ограничивать скорость движения транспорта для исключения выброса зерен щебня из несформировавшегося полностью слоя поверхностной обработки.
В процессе формирования слоя необходимо тщательно следить за выбросом зерен щебня и вовремя производить их удаление. В противном случае‚ наличие незакрепленных зерен щебня на поверхности «коврика» провоцирует его разрушения и создает опасность для участников движения.
Машины типа «РОСКО» работают по принципу подачи на ремонтируемый участок (в выбоину) эмульсии и щебня‚ обработанного эмульсией в специальной камере с большой скоростью‚ что обеспечивает плотную упаковку смеси‚ благодаря чему не требуется ее последующее уплотнение другими средствами.
Машина типа «РОСКО» позволяет производить продувку выбоин сжатым воздухом‚ предварительную подгрунтовку места ремонта эмульсией и затем подавать обработанный эмульсией мелкий щебень для заделки выбоин и других подобных дефектных мест небольшой площади.
Для технологии ямочного ремонта с использованием машин этого типа в Финляндии используются быстрораспадающиеся эмульсии‚ приготовленные на вязких битумах со значением пенетрации при 25 °C порядка 110–130 ед.
При производстве работ в холодное время года желательно применять эмульсию с температурой +30–60 °C.
Исходя из этого‚ состав эмульсии может быть следующий:
Кроме того‚ ямочный ремонт асфальтобетонных покрытий с использованием эмульсий может производиться способом пропитки либо с применением складируемых и нескладируемых эмульсионно-минеральных смесей.
Для способа пропитки следует использовать щебень различных фракций в зависимости от глубины и площади поврежденных мест‚ при этом максимальный размер зерен щебня‚ как правило‚ должен составлять не более 20–25 мм.
Состав битумных эмульсий для указанных способов ремонта аналогичен составам эмульсий‚ изложенных в соответствующих разделах данной статьи.
]]>Установка может применяться на эмульсионно-битумных базах, которые на ряду со стандартным оборудованием должны быть обеспечены емкостями для хранения эмульгатора, кислот или щелочей и готовой продукции.
Установка предназначена для эксплуатации, как в помещениях, так и на открытых площадках под навесом.
Эмульсии в соответствии с ГОСТ 12.1.007 относятся к IV классу опасности: вещества малоопасные, не пожароопасные и не взрывоопасные.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Количество смешиваемых компонентов | 5 |
Расход битума, м3/час | 10,6 |
Расход воды, м3/час | 4,5-7,1 |
Расход керосина, дм3/час | 50-350 |
Расход кислоты, дм3/час | 10-100 |
Расход эмульгатора, дм3/час | 5-350 |
Производительность установки по эмульсии, м3/час | 15-17,5 |
Давление нагнетания битума (после насоса), МПа | 1,2 |
Давление нагнетания воды (после насоса), МПа | 1,2 |
Объем емкости эмульгатора, дм3 | 350 |
Объем емкости кислоты, дм3 | 300 |
Объем емкости керосина, дм3 | 2300 |
Установленная мощность, кВт | 21,5 |
Габаритные размеры, мм, не более: | |
длина | 3800 |
ширина | 1000 |
высота | 2000 |
Масса, кг, не более | 2500 |
Одним из элементов битумных эмульсий является битум, он не является инертным продуктом в эмульсиях, его эксплуатационные характеристики определяют свойства, как самой эмульсии, так и продукта её распада – пленки на поверхности материала из этого следует, что необходимо создать условия хранения битума, при которых исключается смешивание битумов отличающихся физико-химическими свойствами. Следует отметить, что даже битум с одного и того – же завода изготовителя но изготовленный другой партией может отличаться по свойствам и как следствие потребуется корректировка рецепта эмульсии, а такая корректировка возможна (имеет смысл) лишь при однородности битума по хим. составу.
Из выше изложенного следует, что для хранения битума для эмульсий необходимо отдельное битумохранилище, желательно с несколькими независимыми секциями. Размер хранилища и количество секций (обычно две, три) определяются из расчета периодичности поставок битума, количества поставки и скорости выборки. При малых количествах выборки целесообразно содержать небольшие хранилища, что даст возможность оперативно подготовить необходимое количество битума с меньшими энергозатратами. Если заранее не известно количество потребляемого битума, то обычно хранилище разбивают на большие и малые секции, что обеспечивает некоторую производственную гибкость. В целом нет необходимости в создании, какого – то специального или уникального хранилища, битумохранилище может быть выполнено по типовому проекту, конечно с экономической точки зрения предпочтение следует отдать современным хранилищам закрытого типа с хорошей гидро- и теплоизоляцией, с подогревом днища (как правило - масляными змеевиками).
Ввиду увеличения ж/д тарифов, а также с целью уменьшения энергетических потерь при разгрузке ж/д вагонов и при поднятии битума с хранилищ, некоторые производители осуществляют перевозку битума в автогудронаторах и приступают к переработке битума непосредственно после выгрузки - все это рентабельно при расположении производителей битума на расстоянии до 150 км и объемах потребления битума до 30 т/сутки, а график работы предприятия становится скользящим либо посменным, идеальным можно считать вариант, когда эмульсия производится непосредственно на территории предприятия изготовителя битума, тогда потери на подготовку битума минимальны и существует возможность изготовления битума с необходимыми физическими свойствами т.к. скажем: пенетрация, температура размягчения, температура хрупкости. Конечно, химический состав битума зависит от хим. состава нефти.
“Нефть считается пригодной для производства дорожных битумов по ГОСТ 22245-90, если выдерживается эмпирически установленная зависимость: А+С – 2,5 П > 0“,
где А - количество асфальтенов С - количество силикагелевых смол П – парафины.
Для более четкого представления о предприятии по изготовлению эмульсии приведу структурную схему предприятия.
Подготовка битума включает в себя процесс вываривания битума в котлах, доведения его до рабочей температуры. А также выравнивание температуры битума, т.к. битум зачастую прогревается слоями. То необходимо в битумном котле произвести циркуляцию битума, т.е. перемешать верхние и нижние слои механически. Для этой цели обычно используют агрегат для перекачки битума, который осуществляет забор битума внизу котла и возвращает его в диаметрально противоположную верхнюю часть.
В режиме такой циркуляции нередко представляется возможность введения в битум через смотровой люк котла специальных добавок для модификации битума, что способствует улучшению эксплуатационных характеристик битумов. Как правило, битумные котлы увязываются в единую сливную и заливную магистрали параллельно, тогда указанный выше насосный агрегат может осуществить несколько функций:
Следует отметить, что такая схема подключения котлов особенно актуальна при электрическом обогреве, в случае недостаточной электрической мощности для одновременной работы всех агрегатов. Тогда разогрев котла можно проводить всеми его тэнами, в то время как уже разогретый котел может поддерживаться меньшей мощностью.
Сейчас все чаще используют обогрев котлов газовыми горелками, что дешевле экономически и быстрее в 1,5 – 2 раза по времени в сравнении с электрическим обогревом. На таких котлах должна быть установлена система автоматического слежения за температурой битума ибо перегрев битума ведет к выжиганию органических веществ и следовательно к ухудшению его характеристик .
Что касается производств эмульсий, то необходимо отметить, что эмульсионные установки бывают циклического действия и непрерывного. В установках циклического действия, как правило, идет подготовка определенного количества компонентов, после выработки, которых необходимо определенное время на повторную подготовку.
В установках непрерывного действия (технология in-line) компоненты готовятся непосредственно в ходе работы, хотя некоторые приготовления, такие как разогрев битума и воды осуществляются все же заранее. Процесс подготовки в основном касается водной фазы, т.е. приготовление определенного рецептурой компонентного состава из: воды, кислоты, эмульгатора, прочих добавок.
Как я уже говорил ранее, не зависимо от типа эмульсионной установки, есть общие элементы самой инфраструктуры. Применение той или иной установки может вызвать некоторые технические проблемы, которые и решаются техническими методами. А вот вопросы организации производства, наличие в распоряжении лаборатории, подбор и обучение персонала, подготовка рецептур, ведение учетных записей и т.д. это вопросы, изначально требующие тщательного подхода.
Для более глубокого понимания технологии производства эмульсий приведу общую структурную схему самого производства.
Поскольку эмульсия является сложной совокупностью жидких фаз (битума и водной фазы), то процентное соотношение компонентов зависит от рецепта и их качества, а также важен и сам факт пригодности компонента. С целью получения заключения о пригодности компонентов, для проверки их соответствия паспортным характеристикам, для проведения исследований взаимодействия изготовленной эмульсии с конкретной породой минерального материала необходимым условием является наличие лаборатории по исследованию вяжущих материалов.
Стоимость полной комплектации лаборатории может достигать нескольких десятков тысяч долларов, плюс выполнение технических требований к размещению оборудования, коммуникации и содержание соответствующего персонала. Все это может оказаться малорентабельным для предприятия изготавливающего несколько тысяч тонн эмульсии в год (сезон), но и без лаборатории дороги вперед тоже нет.
Как компромиссный вариант предлагаю следующую схему работы:
Скажу сразу, что мини-лаборатория непосредственно на производстве является необходимостью т.к. позволяет проводить оперативный экспресс-анализ, что в свою очередь вовремя выявит нарушение технологического процесса, а также проверит эмульсию на соответствие основным показателям, например: индекс распада, тип эмульсии, уровень pH, остаток на сите (однородность), вязкость, время распада на материале и т.д.
Я сознательно не указываю номера ГОСТов, по которым проводятся анализы, т.к. это зависит от ГОСТа или ТУ на эмульсию в стране, где используется эмульсия, такие тонкости необходимо согласовывать непосредственно с заказчиком применительно к нормам действующих документов.
Что касается подбора рецепта, то речь не идет в том, чтобы подобрать рецепт более рентабельный или сделать его вообще, эмульсионные технологии не стоят на месте все шире в дорожном строительстве применяются новые материалы, к тому же материалы с разных месторождений (карьеров) отличаются друг от друга, что обосновывает необходимость как проверки старых рецептов, так и разработки (доработки) новых применительно к конкретному материалу. С целью изготовления небольшого количества эмульсии от 200 гр. до десятков килограмм, каждая эмульсионная установка комплектуется так называемой пилотной или лабораторной установкой точно отображающей принцип работы основной установки. Размер пилотной установки может колебаться от размера кухонного комбайна до размеров огромного письменного стола. Выше перечисленное может являться еще одним плюсом в сторону организации собственной мини лаборатории, тогда процесс изготовления эмульсии ляжет на плечи ваших специалистов, а вот внести корректировки или осуществить консультацию (пригласить специалиста) можно всегда извне.
Теперь несколько подробнее о емкостях для хранения эмульсии. Для хранения эмульсии используют вертикальные стальные резервуары. Вертикальный резервуар необходим т.к. площадь контакта эмульсии с воздухом минимальна, кроме этого резервуар может обогреваться изнутри змеевиком, что обеспечивает более длительное хранение. В резервуаре должна быть предусмотрена возможность механического перемешивания эмульсии периодически в течении длительного хранения начиная с одной недели. И конечно желательным является теплоизоляция. Эмульсия является агрессивной жидкостью по отношению к низколегированным сталям, поэтому желательным условием является наличие антикоррозионного слоя, например - эмали. Исходя из практики, могу заметить, что на доморощенных предприятиях используются обычные резервуары РГС – 25, РГС – 50 которые усилены, выставлены на опоры вертикально. Срок службы такого резервуара около 4 – 5 лет. Для производства каждого типа эмульсии нужно использовать отдельный резервуар. При объеме производства эмульсий до нескольких тысяч тонн/год достаточно иметь 4 резервуара емкостью 20 тонн. Для удобства пользования резервуаром он снабжается поплавковой системой с градуировкой.
Касательно хранения эмульсии, исходя из практики, могу сказать, что до двух недель проблем, как правило, не возникает, в хороших резервуарах эмульсия может храниться до нескольких месяцев. Как говорится хорошо, когда все хорошо. К сожалению нередки случаи, когда в силу каких-то обстоятельств эмульсия начала распадаться или уже распалась. Что делать?!
У наблюдательного читателя должен возникнуть вопрос:
Предназначена установка для растворения жидкостей в непрерывном потоке. В базовом исполнении максимальное число смешиваемых компонентов от 2 до 6. Непременным условием является наличие компонента, количество которого не меньше 55% от суммы всех компонентов. Может быть использована для смешивания воды, спирта, нефтяных продуктов, агрессивных жидкостей. Для создания эмульсий (битумных, масляных и т.п.).
П.С.: Технологическая схема может быть адаптирована для именно Ваших условий.
Базовый компонент (1) под воздействием гидростатического давления попадает к электронасосу Н1, который подает этот компонент под давлением > 6 бар к вакуумному насосу Н2. Это приводит в действие вакуумный насос и создает вакуум на вакуумных входах in2, .... in6, распространение вакуума ограничено регулирующими клапанами (вентилями, кранами).
Каждый вакуумный канал имеет свой ротаметр. К ротаметрам жидкость поступает под действием гидростатического давления. Мгновенный расход компонентов К2, .... К6 устанавливается регулировочными кранами и контролируется ротаметрами, расход базового компонента является постоянным, (он определяется заранее). Постоянство расхода базового компонента обеспечено режимом работы электронасоса Н1. Вакуумный насос Н2 включает в себя ультразвуковой кавитатор, в котором осуществляется смешивание, готовый продукт поступает в отдельный резервуар (емкость).
Потребляемая мощность | 11 кВт/час / 380В |
Производительность | 12 - 20 м3/час (зависит от количества компонентов К2 - К6 в рецепте) |
Расход компонента № 1 | 11 - 12 м3/час – постоянный |
Расход К2 | 0,15 - 1 м3/час |
Расход К3 | 0,5 - 7 м3/час |
Расход К4 | 0,3 - 3,5 м3/час |
Расход К5 | 0,3 - 3,5 м3/час |
Расход К6 | 12 - 32 л/час |
*Высота подпора основного компонента (К1) | 0 - 8м |
Высота подпора (К2 - К5) | 0,5 - 30 м |
*Высота подачи готового продукта | до 10 м |
Непрерывное время работы | 6 часов |
* Характеристика может быть иной с помощью вспомогательной технологии.
Себестоимость эмульсии включает в себя себестоимость всех компонентов + энергетические затраты на подготовку компонентов и само производство. Для грубых предварительных расчетов можно отметить, что удорожание тонны эмульсии из-за подготовки и производства составляет примерно 20-60 грн/т .
Наименование | Цена за 1 т |
%-е содержание, | % для ямочного ремонта | % для поверхностной обработки |
---|---|---|---|---|
Битум | $ 284,5 | 55-70 |
60 |
65 |
Эмульгатор |
$ 7 353 |
0,18-0,7 |
0,2 | 0,18 |
H2O технич. |
$ 1 |
27-40 |
37,9 |
32,94 |
Кислота соляная |
$ 200 | 0,2-0,7 | 0,4 | 0,38 |
Керосин | $ 835 | 0,5-2 | 1,5 | 1,5 |
Эмульсия, рыночная цена |
$ 323,5 | $ 386,3 | $ 323,5 |
Возможно добавление и других присадок улучшающих характеристики эмульсии. Расчет себестоимости проводится для каждой такой эмульсии (от цели применения) и может вызвать только удорожание эмульсии, но в этом случае выше и рыночная цена такой эмульсии либо ее потребление конкретным заказчиком мизерное по сравнению с остальным потребляемым объемом - это уже маркетинговая политика...
]]>Водно-битумные эмульсии применяют для гидроизоляции, кровельных работ, в дорожном строительстве.
Водно-битумные эмульсии в дорожном строительстве используют:
Водно-битумные эмульсии имеют следующие преимущества:
Основным конкурентом битумных эмульсий является дорожный битум, разогретый до высоких температур. При использовании такого битума в дорожном строительстве и ремонте невозможно достичь достаточного качества ввиду следующих причин:
В отличие от дорожного битума, использование битумных эмульсий обеспечивает:
На рынке производства битумных эмульсий следует отметить такие компании как международный концерн «AKZO NOBEL», Голландия и фирма «Кемна», Германия. Качество битумных эмульсий, производимых на оборудовании этих фирм, отвечает мировым стандартам. Но имеется определенная специфика при их эксплуатации. В частности, высокие требования к технической подготовке обслуживающего персонала, количество – 12 человек, большие технологические затраты подготовительного этапа, необходимость водоподготовки, невысокая производительность (3-5 м3/час), цикличный характер производства, особенности эксплуатации оборудования в климатических условиях Азии, достаточно громоздкая комплектация, что порождает высокую стоимость – 20 млн. долларов США. Все эти факторы побуждают к поиску альтернативного оборудования для производства битумных эмульсий, новой технологии с более упрощенной и надежной схемой производства.
Фирма «Кварта» изготавливает установки УПЭ для приготовления водно-битумных дорожных эмульсий. Производительность установки по эмульсии – 13-15 м3/час. Установка УПЭ может применяться на эмульсионно-битумных базах, которые наряду со стандартным оборудованием должны быть обеспечены емкостями для хранения эмульгатора, кислот или щелочей и готовой продукции. Установка может эксплуатироваться как в помещениях, так и на открытых площадках под навесом. Получаемая на установке УПЭ эмульсия соответствует требованиям госстандарта на такие эмульсии.
В частности, изготовленная на УПЭ эмульсия имеет следующие показатели:
Компонентный состав водно-битумных эмульсий, получаемых на установке УПЭ фирмы «Кварта»: