Новые добавки для производства теплых асфальтобетонов : CECABASE ® RT Жиль Баррето Исследовательский Центр 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 ( т/час) Необходимы высокие температуры ( °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 (CO 2, NO x, пыль, летучие органические компоненты) Это воздействие связано с температурами процесса

Социальная эволюция Появление рынка выбросов CO 2 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/м 3 (1ппм) Рекоммендации : США ACGIH 1,6мг/м 3 (0,5ппм) – NIOSH 0,32мг/м 3 (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 тонн асфальтобетона с добавлением СЕКАБАЗ РТ, испытания которых дали положительные результаты.

Данные по реологии битума 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 Использованн ый щебень Минераль- ный состав асфальтобе- тона Минераль- ный порошок 5% 0/234% 2/612% 6/1049%

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 ГАБС ТАБС битум без добавки °C ТАБС CBRT91 3кг/т °C

Лабораторное сравнение Когезия: NFP Колейность: NFP Соответствует стандарту Колейность % спустя циклов Когезия воздух (Мпа) Пористость % ГАБС оС 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 Изменение параметров ГОРЯЧИЕ асфальтобетон- ные смеси ТЕПЛЫЕ асфальтобетон- ные смеси Температура щебня 160 оС120 оС Температура укатки 140 оС90 оС Битум чистыйс добавкой

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 оС ТАБС оС в чистом виде ТАБС РТ91 5кг/т оС ТАБС РТ БИО 9 СЕКА 5 кг/т120-90оС ТАБС парафины 2,5% оС

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

Пример 1 : данные по процессу Каток Dynapac CC422 – сделано 8 проходов вибро-катком – при укладке слоя толщиной 5 см использован укладчик Marini MF905 T воздуха 20°C, ветер 30 км/час БитумТ°Т° Температу- ра щебня Относитель ное снижение потребления топлива (на тонну АБ смеси) Произво- дитель- ность завода Температу- ра АБ смеси на этапе укатки Сниже- ние выбросов Чистый битум 35/50 160°C - 135т/час 140°C - Чистый битум 35/50 160°C120°C-50% 150т/час (+11%) 90°C +CECABASE RT91 5кг / тонну битума 35/50 160°C 120°C -50% 150т/час (+11%) 90°C -50% CO2, CO, NOx, -90% пыль

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 T теплая смесь = 130°C, T укладки = 120°C, T укатки = 100°C

135 Теплая АБСс Cecabase RT Горячая АБС без Cecabase RT Увеличение времени транспортировки для битума 35/50: 3,5 Горячая АБС с Cecabase RT 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: °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

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ