Комплексное модифицирование битума

Битум является одним из основных дорожно-строительных материалов в силу тех, свойств которые он проявляет в составе дорожных покрытий. В современной дорожной отрасли битум подвергают всяческому многообразному модифицированию, чтобы расширить его эксплуатационные, качественные и потребительские показатели. Одними из самых основных и популярных типов модифицирования являются смешивание его с модификаторами для обеспечения более высокого уровня качества: улучшение рабочих характеристик при высоких и низких температурах, улучшение эластопластических характеристик, повышенное сопротивление усталости материала, улучшение когезии и адгезии с наполнителями, повышенное сопротивление старению, и смешивание битума с водой (эмульгирование) с целью получения битумной эмульсии, которая используется при производстве следующих дорожно-строительных работ: подгрунтовка, поверхностная обработка, ямочный ремонт, устройство покрытий из холодных смесей, ресайклинг и др.

Обычно два этих процесса на производственных предприятиях дорожно-строительной отрасли никак между собой не взаимосвязаны, то есть имеет место быть один цех по производству, например полимерно-модифицированных битумов и цех по производству битумных эмульсий и, как правило, оба этих цеха хотя и работают в рамках одной компании, но никак технологически между собой не связаны.

Экономически целесообразно объединить подобного рода производственные линии для сокращения эксплуатационных затрат на вспомогательную инфраструктуру и капитальных издержек на строительство подобных комплексов. Сведение в один комплекс двух производственных процессов по модифицированию битумов позволяет также производить такой высокоэффективный и технологичный материал как полимерная битумная эмульсия из полимерно-битумного вяжущего (или полимерно-модифицированного битума).

Схема цеха по комплексному модифицированию дорожных битумов

В составе оборудования как по производству полимерно-модифицированных битумов так и по производству битумных эмульсий неотъемлемым компонентом, являются высокоскоростные гомогенизаторы – коллоидные мельницы, но по своему функционалу они должны выполнять совершенно разные задачи. При производстве полимерно-битумного вяжущего вся мощность коллоидной мельницы должны быть направлена на измельчение полимерных частиц до молекулярного уровня и равномерное распределение их в исходном битуме, для дальнейшего образования и структурирования полимерной сетки. При производстве же битумных эмульсий коллоидная мельница должна обеспечить измельчение исходного битума до стабильных по размеру нано-капелек и контактирование их с электрическими зарядами водно-эмульгаторного раствора.

В процессе производства необходимо достаточно точно выдерживать различные температурные режимы битума и при этом не ухудшить его качество за счет коксования и выгорания асфальтенов. Данная задача выполняется за счет применения «мягкого» косвенного подогрева маслонагревательной системы на всех этапах производства: на стадииподготовки исходного битума, во время производства полимерно-модифицированных битумов и битумных эмульсий и в дальнейшем во время хранения готового продукта перед отгрузкой потребителю.

Система масляного подогрева битумных емкостей «MASSENZA»

Многопроходная установка «MASSENZA» для производства ПБВ

За счет возможности варьировать количеством проходов через коллоидную мельницу смеси битума с полимером обеспечивается требуемое высокое качество производства ПБВ независимо от параметров исходного сырья.

Установка «MASSENZA» циклического типа для производства битумных эмульсий

Подобная установка циклического действия обеспечивает высокое качество производства современных типов тип эмульсии с высоким содержание битума (от 60 до 90%); это значит, что содержание аминов и их растворение должно быть идеальным, что не наблюдается на установках с непрерывным рабочим циклом, так как время для растворения недостаточное.

Ситуация ухудшается с производством полимерных эмульсий, используемых для обработки поверхностей покрытий, потребности в которых за последние годы значительно возросли (поверхностный слой износа, защитный слой из готовой битумно-эмульсионной смеси и т.д.). У этого типа эмульсий количество аминов значительно увеличивается, и хорошее растворение становится практически невозможным при поточном введении. По этой причине все крупнейшие производители эмульсий работают на установках циклического действия.

После того как завершен процесс производства крайне необходимо сохранить битумный продукт хорошего качества для конечного потребителя, а применительно к ПБВ процесс хранения и перемешивания готового продукта — неотъемлемая технологическая часть процесса структурирования полимера в битуме и образования гомогонезированной смеси полимера с битумом. После смешивания с битумом полимер разбухает, объем обогащенной фазы полимера в 5-10 раз превышает объем добавленного в смесь полимера. Явление разбухания наблюдается при изучении структуры эластомерного битума. Для получения этой непрерывной фазы смешивание должно осуществляться должным образом (исходя из термодинамических и кинетических соображений).

Пример емкости для хранения ПБВ с вертикальными смесителями

Пример вертикальной емкости для хранения битумных продуктов с перемешивающим насосом

Пример горизонтальной емкости для хранения битумных продуктов с перемешивающим насосом

Завод «MASSENZA» для комплексного модифицирования битума