Главная/ ЖКХ/ (страница 102)/

Материалы БИТРЭК – эффективное решение экологической проблемы масштабной утилизации отходов резины

4. Основываясь на приведенных выше принципах, специалистами НПГ «ИНФОТЕХ» была разработана оригинальная химическая технология объединения резиновых или полимерных отходов в виде мелкодисперсной крошки с низкокачественными остатками нефтепереработки (гудроны и битумы) с целью получения комплексных вяжущих материалов.

Являясь одним из таких материалов, БИТумноРезиновые Экологически чистые Композиционные вяжущие (сокращенно – БИТРЭК), представляют собой однородную смесь окисленных битумов с достаточно мелкой резиновой крошкой. Запатентованная химическая технология, по которой они производятся, основана на добавлении в смесь битума с резиновой крошкой специальных реагентов-катализаторов, определенным образом регулирующих радикальные процессы деструкции и сшивки каучуковых цепей резины и высокомолекулярных компонентов битума. При создании в смеси битума и резиновой крошки условий для специфической ступенчатой полимеризации в режиме «живых» цепей, частицы резины, абсорбировавшие часть мальтеновой фракции битума, объединяются как между собой, так и с высокомолекулярными компонентами битума в гетерогенную, армирующую, полимерную пространственную структуру с помощью химических связей. За счет такой структуры у вяжущего появляется достаточная для эксплуатационных целей эластичность.

Стабильность всей дисперсной гетерогенной системы, высокую и долговременную адгезию вяжущего обеспечивают полярные молекулярные группы, введенные в большом количестве в химическую структуру материала в процессе его приготовления. С одной стороны, эти группы увеличивают полярность асфальтенов, что стабилизирует гетерогенную структуру вяжущего, с другой стороны, резко повышают плотность межмолекулярных (ассоциативных) связей, которые в данном случае отвечают за адгезию материала. Причем большая часть адгезионноактивных групп химически связывается с каучуковыми цепями резины, специально подготовленными для этой операции на начальном этапе. В этом состоит принципиальное отличие повышения адгезионных свойств материалов БИТРЭК от их повышения за счет введения поверхностно-активных добавок. Адгезионные свойства присущи самому материалу композиционного резинобитумного вяжущего.

Химические вещества, участвующие в полимеризационном процессе, позволяют создать условия, при которых возможно практически полностью локализовать подвижные неспаренные электроны проводимости в коллоидных частицах битума и добиться их стабилизации. Коагуляция и выпадение кристаллов асфальтеновой фракции и углеродистых графитоподобных образований при старении в данном случае сильно кинетически и стерически затруднены и, практически, не происходят. Как и гелеобразование, которое нередко случается при модифицировании битумов каучуками и эластомерами типа СБС, когда нарушается равновесие и стабильность коллоидного состояния из-за конкуренции полярных молекул асфальтенов и полимера по отношению к жидкой дисперсионной фазе.

Можно утверждать, что существует некий оптимальный набор характеристик резиновой крошки для применения в составе битумных композиций БИТРЭК, используемых в дорожных асфальтобетонах. С учетом многих факторов – это крошка из резин общего назначения, набухающих в нефтепродуктах, с размерами частиц от 0,2 до 0,6 мм, с не слишком развитой поверхностью. Такая крошка дает самые высокие и стабильные результаты в составе новых композиционных вяжущих для производства дорожных асфальтобетонных покрытий и наиболее подходит для объединения с нефтяными битумами по разработанной химической технологии.

Технология позволяет улучшать низкокачественные, так называемые «выжатые», окисленные дорожные битумы с помощью дешевых эластомерных модификаторов, в основном резиной из отходов производства и амортизированных шин. Получать материалы БИТРЭК, в которых резина не разлагается и не растворяется, а связывается с компонентами битума прочными, но достаточно подвижными химическими связями и проявляет свои высокие эксплуатационные качества уже в составе нового композиционного материала. Благодаря такой структуре, имеющиеся как в битуме, так и в резине опасные и токсичные соединения, по-видимому, заключены в полимерную сетку и возможно химически связаны, поэтому их выделение значительно затруднено. Испытания показали, что по своим санитарно-гигиеническим свойствам материалы БИТРЭК более чистые, чем битум и резина в отдельности и отвечают самым жестким экологическим требованиям.

Введение в окисленные битумы потерянных в процессе нефтепереработки компонентов и создание условий для химической репарации повреждений молекулярной структуры материала придает им свойства подобные природным с их высочайшей стабильностью. Резина в виде мелкодисперсных частиц в данном случае является субстратом, на котором и благодаря которому становится возможным хотя бы частичное возвращение к свойствам природных нефтей и битумов.

По сравнению с использованием дорогостоящих модификаторов на основе синтетических каучуков и эластомеров типа СБС, резиновая крошка является значительно более дешевым продуктом, что также делает новую технологию одним из наиболее экономичных способов улучшения свойств дорожных битумов.

В технологии производства вяжущих используется стандартное битумоварочное оборудование, оснащенное системой подачи компонентов и циркуляцией. Процесс также удобно осуществлять на установках окисления битума типа Т-309 или в обогреваемых емкостях для хранения битума. Для предварительного перемешивания резиновой крошки используются обычные битумные насосы или барботирование сжатого воздуха, что категорически недопустимо в случае применения термоэластопластов. Дальнейшее перемешивание не требуется и во многих случаях просто запрещено, поскольку химический процесс идет в среде выделяющихся реакционных газов, которые пронизывают весь объем смеси.

Это существенно упрощает технологический процесс получения модифицированных вяжущих и повышает экономическую эффективность их применения. Какого-либо переобучения персонала не требуется, поскольку технология проста в исполнении и ее приемы не отличаются от обычно применяемых на АБЗ. Практический опыт применения показал простоту и некритичность технологического процесса, его аппаратурного оформления, широкий диапазон регулирования свойств получающихся вяжущих материалов.

Универсальность технологии в том, что она принципиально позволяет получать вяжущие и герметизирующие материалы с широким диапазоном свойств, так как имеется возможность большого выбора свойств и состава резины, дисперсности и формы частиц крошки и технологических режимов обработки различных видов битума. В результате на одном и том же оборудовании стало возможно получать материалы для совершенно различных целей, для разных климатических зон, с различным набором технических характеристик.

5. Зависимость вязкости вяжущего БИТРЭК от температуры в пределах интервала пластичности заметно отличается от обычных битумов. Температура размягчения повышается, снижается температура хрупкости, расширяется интервал пластичного состояния.

Проведенные ГП РосдорНИИ совместно с НПГ "ИНФОТЕХ" исследования материалов БИТРЭК, экспериментальные и опытно-производственные работы на объектах дорожной отрасли, показали возможность получения вяжущих отличающихся широким интервалом пластичности – до 90°С и более.

Таблица 1.

Сопоставление характеристик образцов битумных вяжущих.

 

Показатели свойств

Значения показателей реальных образцов вяжущих

БНД90/130

(исходный)

БИТРЭК 60/90

БНД60/90 (исходный)

БИТРЭК 40/60

Глубина проникания иглы, 0,1мм      

                             при 25°С

                             при 0°С

 

100

24

 

78

34

 

69

20

 

40

17

Температура размягчения, °С

46

65

50

72

Температура хрупкости, °С

-23

-26

-20

-24

Интервал пластичности, °С

69

91

70

96

Растяжимость при 0°С, см

3,5

8

2,4

6

Эластичность при 0°С, %

не норм.

50

не норм.

45

Сцепление с кислым песком

по обр. №3

> обр. №2

по обр. №3

>обр. №2

Показатель относительной адгезионной способности, %

35

98

47

99

 

Примечания:   1. Данные получены в лаборатории вяжущих Центрдорконтроля при опытном изготовлении образцов композиционных вяжущих материалов БИТРЭК из предоставленных лабораторией дорожных битумов. 2. Жирным шрифтом выделены показатели не соответствующие нормативным требованиям. 3. Показатель эластичности принят в соответствии с ОСТ 218.010-98 на ПБВ. 4. Относительная адгезионная способность приведена в сравнении с остаточным битумом, компаундированным с природным тринидадским до достижения близкой температуры размягчения.

 

За счет частиц резины, определенным образом химически связанных между собой и с компонентами битума в гетерогенную пространственную структуру, у материала появляется достаточная для большинства эксплуатационных целей степень эластичности, особенно при низких температурах. Такая структура может удерживать в своем объеме большое количество мелкодисперсных наполнителей без заметной сегрегации.

Вязкость такой полидисперсной системы при повышенных температурах естественно возрастает, так как поперечные химические связи уменьшают взаимную подвижность частиц, что, кстати, происходит и в случае добавок в битум полимеров. Однако достаточная для практических целей текучесть расплавленного вяжущего сохраняется.

Испытания долговременных адгезионных свойств вяжущих БИТРЭК показывают их значительное повышение по сравнению, как с исходными битумами, так и ПБВ даже при введении в их состав специальных поверхностно-активных адгезионных добавок.

Проведенные в ЦНИИПромзданий (г. Москва) чрезвычайно жесткие испытания вяжущих БИТРЭК на старение при эксплуатации в качестве кровельных материалов, т.е. при воздействии прямого солнечного ультрафиолета, активного кислорода воздуха и высоких температур, показали реальный срок службы не менее 13 – 15 лет. В покрытиях дорог вяжущее находится в более мягких условиях.

Практически вне зависимости от качества исходного битума, за счет своего состава и своей структуры вяжущее устойчиво к воздействию высоких (> 220°С) технологических температур. Вяжущее имеет достаточно высокую деформативность и эластичность, что влияет на устойчивость композиционных материалов, каковым является асфальтобетон, к разрушению под действием циклических нагрузок. Для обычных дорожных битумов такие свойства  практически недостижимы.

В отличие от битумов, вяжущие БИТРЭК неоднородны по фазовому и химическому составу, что не снижает их высоких характеристик как вяжущих материалов. В сочетании полезных свойств двух различных компонентов (частиц резины и битума) и состоит идея новой технологии получения таких вяжущих.

На основании проведенных исследований, с учетом имеющегося на практике значительного разброса химического состава исходных нефтяных битумов, для которых все-таки наблюдается относительное соответствие нормам гост 22245–90, были приняты нормативные требования для композиционных материалов БИТРЭК. Они нашли отражение в ТУ5718-004-05204776-01, разработанных и утвержденных ГП «РосдорНИИ».

Резиновая крошка (до 10% в составе вяжущего) выступает в роли макрочастиц полимерного компонента и в асфальтобетонах, которые также представляют собой композиционные материалы, выполняет функцию полимерного дисперсно-эластичного армирования.

Комплекс свойств вяжущих БИТРЭК способен обеспечить долговечность асфальтобетонных покрытий. Высокие адгезионные свойства этих материалов придают повышенную водостойкость асфальтобетонам, приводят к сокращению образования в процессе эксплуатации такого вида повреждений покрытий, как выкрашивания.

Достигаемые физико-механические свойства битумных вяжущих материалов, а также мастичных материалов БИТРЭК, позволяют применять их практически во всех известных дорожных и строительных конструкциях с высоким положительным эффектом. Высокие адгезионные свойства и стойкость материалов к старению обеспечивают надежность и долговечность эксплуатации объектов.
по материалам НПГ «ИНФОТЕХ»
30 ноября 2004



Хотите узнать больше? Найти все про Материалы БИТРЭК – эффективное решение экологической проблемы масштабной утилизации отходов резины


Также в этой рубрике:
 
Материалы БИТРЭК – эффективное решение экологической проблемы масштабной утилизации отходов резины
Окончание
Материалы БИТРЭК – эффективное решение экологической проблемы масштабной утилизации отходов резины
Концепция устойчивого развития человеческого общества подразумевает гармоничное сочетание человеческой деятельности и природных процессов
 

i-Stroy.ru - строительный информационно-аналитический интернет журнал, Все права защищены и охраняются законом. © 2000-2021 ЗАО «ДОМКОМ.РУ»
Президент РФ
Государственная Дума РФ
Правительство РФ
 
 
Москва
Область
Регионы
 
Законодательство
 
Словарь

По теме

Популярное




Экспертный Совет при Комитете Государственной Думы РФ
Законопроекты
Это интересно
Недвижимость
ЖКХ
Ипотека
Мир Новосела



 

(495)925-35-25