Значение коллоидной мельницы в процессе производства полимерно-битумного вяжущего
Ежегодный рост требований к качеству дорог диктует необходимость повышения прочности, эластичности и теплостойкости асфальтового покрытия в широком диапазоне эксплуатационных температур. Многочисленные исследования показали значительные технологические и эксплуатационные преимущества применения новых инновационных технологий и материалов в сравнении с традиционными. Современный трафик на автомобильных дорогах, характеризующийся большой грузонапряженностью и интенсивностью, а так же значительные динамические воздействия предъявляют повышенные требования к асфальтобетону, а следовательно, и к битуму, особенно в районах с резко континентальным климатом. Асфальтобетон произведенный на ПБВ отличается от традиционного асфальта, произведенного на битуме повышенными эксплуатационными свойствами при отрицательных и положительных температурах (модуль упругости при -20 °С в 3-6 раз меньше, а при +40 °С — в 1,5-2 раза больше, чем асфальтобетона на вязком битуме марок БНД). ПБВ рекомендуется применять для устройства асфальтобетонных покрытий на федеральных трассах, на наиболее ответственных участках автодорог, мостах и аэродромах.
Модифицированный битум, полученный за счёт взаимодействия обычного битума и полимера, обеспечивает более высокий уровень 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.
Перечисленные преимущества сильно зависят от типа исходного битума и применённого полимера, а также от технологического процесса модификации. Высокие рабочие характеристики достигаются при условии точного контроля дозировки полимера и его хорошего распределения в битуме. Наилучшие показатели распределения (гомогенизации) достигаются только при использовании мельницы с высокой степенью измельчения.
Совместимость битума и полимера является основополагающим фактором, влияющим на качество конечного продукта – ПБВ. Не все полимеры совместимы с определенным типом битума, соответственно наоборот. Растворимость полимерных материалов в битуме зависит от многих параметров и характеристик. Совместимость битума и полимера и, как следствие улучшение рабочих характеристик в основном определяется составом и молекулярным весом полимера и в меньшей степени — свойствами битума. Полимер поглощает в несколько раз больший объем битумных частиц, чем его собственный объем. Более совместимым битумам требуется меньше полимера для создания непрерывной полимерной сети. Плохую совместимость битума с полимером можно некоторым образом нивелировать при помощи работы гомогенизатора, при условии, что совместимость в принципе возможна. За счет многократного количества проходов через эффективную коллоидную мельницу, общая поверхность контакта между частичками многократно измельченного полимера и битумной среды резко возрастает, помогая выстраивать ту самую непрерывную полимерную сеть. Данная технология производства, подразумевающая многократные проходы смеси битума с полимером через мельницу, наиболее подходит для российских битумов, которые, как известно, являются окисленными и, изначально обладают недостаточной совместимостью с полимерами.
Сердцем любого завода по производству ПБВ является коллоидная мельница. На рынке существует несколько видов мельниц различных производителей, причем большинство спроектировано для других отраслей промышленности (пищевой, химической, деревообрабатывающей), но, после небольшой доработки, используется для производства ПБВ. Итальянская компания MASSENZA, мировой лидер в области битумных технологий, разработала собственную мельницу, предназначенную специально и исключительно для производства ПБВ. Данная мельница отличается от остальных тем, что имеет специализированное строение измельчающего механизма, наиболее подходящее для битума и полимера. Кроме того, MASSENZA разработала специальную систему с насосом переменной скорости, питающим мельницу, чтобы ей не приходилось тратить энергию на накачивание, направляя всю ее на измельчение. Данная система гарантированно обеспечивает постоянный максимальный выход продукта путем регулирования потока смеси битума с полимером, поступающего на мельницу. Для получения нужного качества смешивания так же очень важна мощность мельницы, чем она выше, тем лучше степень измельчения. За более чем 60 летнюю историю применения ПБВ в дорожной отрасли, MASSENZA прочно заняла лидирующие позиции по количеству поставленных специализированных установок для производства ПБВ, как в Мире, так и в России в частности. В нашей стране количество таких производств уже перевалило за 35.
