Окисление битума

Решения Astec для увеличения срока службы дорожного покрытия.

Окисление битума

Битум представляет собой сложную смесь углеводородов и их производных. В присутствии кислорода воздуха он вступает в химическую реакцию и окисляется. Скорость реакции во многом зависит от температуры, времени воздействия кислорода и наличия примесей. Проблема окисления битума оказывает критическое влияние на качество конечного продукта. Вследствие его соединения с кислородом воздуха значительно повышается твердость, что подтверждается снижением числа пенетрации. Под влиянием окислительных процессов битум демонстрирует признаки старения, а именно: становится менее пластичным, повышается его вязкость, уменьшается растяжимость. Это приводит к старению асфальтобетона и, соответственно, снижению срока службы дорожного покрытия.
Окисление битума происходит на следующих стадиях:
● в цистерне для хранения жидкого битума;
● во время смешивания в асфальтобетонном смесителе;
● в бункере для хранения асфальтобетонной смеси;
● в уложенном покрытии.
Современная битумная емкость оборудована змеевиками для поддержания температуры материала. Горячие масляные змеевики имеют более высокую температуру, чем жидкий битум. Когда его уровень опускается ниже греющей поверхности змеевиков или нагревательных элементов, он вступает в реакцию с кислородом и происходит окисление. Битумная пленка на открытых змеевиках нагревается до температуры, превышающей нормальную температуру битума, что приводит к ускорению окисления. После вступления в химическую реакцию с кислородом он затвердевает. Образовавшуюся твердую массу называют коксом или коксовым осадком, а процесс окисления – коксованием. Нарастание коксового осадка приводит к неэффективной работе змеевиков. Например, трехмиллиметровая пленка кокса по теплоизоляционным свойствам эквивалентна слою стекловаты толщиной в 50 мм. 
Для предотвращения коксования важно не допускать, чтобы уровень битума опускался ниже греющих поверхностей. Практически полностью можно решить проблему образования осадка посредством установки выходной линии из резервуара выше змеевиков или нагревательных элементов. 
В процессе смешивания в смесителе битум впрыскивается в камеру и соединяется с нагретым минеральным заполнителем, обволакивая частицы щебня и песка тонкой пленкой. Достаточно большая площадь жидкого материала оказывается открытой и вступает в контакт с кислородом, что создает условия для гораздо более быстрого окисления, чем в битумном баке. 
В процессе смешивания число пенетрации битума обычно понижается с 86 до приблизительно 65. Уровень снижения числа пенетрации зависит от таких факторов, как тип смеси, тип битума, время смешивания и во многом от температуры. Именно ее уменьшение и сокращение времени смешивания позволяют в значительной степени ослабить процесс окисления. Высокие температуры (от 177°С), напротив, приводят к ухудшению качества асфальтобетонной смеси. 
На традиционных заводах из-за доступа кислорода происходит старение асфальтовой смеси на 3–4 года. Для решения этой проблемы Astec предлагает уникальный технологический процесс, который предотвращает окисление битума в асфальтобетонной смеси за счет создания инертной среды в сушильно-смесительном агрегате Double Barrel. Он обладает и другими преимуществами. Благодаря совмещению функций сушильного агрегата и смесителя непрерывного действия в одной компактной системе технология позволяет добиться экономии топлива на 30–40% и увеличить процент использования регенерированного асфальтобетонного покрытия до 50%, сохраняя качество выпускаемого асфальта на высшем уровне, не имеющем аналогов.
Произведенная асфальтобетонная смесь продолжает разрушаться при длительном хранении в бункерах разных типов вследствие окисления битума. Кислород может поступать в бункер через трещины в стенке, верхнее отверстие и нижний разгрузочный затвор. Оставшийся в пустотах после завершения процесса смешивания, он также попадает в бункер, вступает в химическую реакцию со смесью и остается в ней до тех пор, пока не будет израсходован в процессе окисления, поэтому удалить его не представляется возможным. При хранении в бункере важно обеспечить защиту смеси от дополнительных воздействий, чтобы число пенетрации на выходе из бункера осталось на таком же уровне, как при поступлении в него. 
Для предотвращения окисления и обеспечения длительного хранения смеси успешно используются два метода. Первый, это использование инертного газа, который позволяет изолировать бункер на участках, расположенных под разгрузочным затвором и у верхнего отверстия. В нем создается избыточное давление выхлопных газов от небольшой горелки, которая работает при нулевом содержании кислорода в выхлопных газах. Давление составляет приблизительно 13 мм водяного столба и полностью предотвращает попадание кислорода из атмосферы. Система работает весьма эффективно, но довольно капризна и требует тщательной настройки. Вместо инертного газа может быть использован перегретый пар. В таком случае важно следить, чтобы он не конденсировался на холодных поверхностях. 
Второй, более новый метод хранения смеси основан на полной герметизации разгрузочного затвора. Для этого в нижней части бункера устанавливается одностворчатый затвор, который в закрытом состоянии имеет чашевидную форму. Разгрузочное отверстие плотно закрывает отверстие конуса. В затвор закачивается масло выше уровня разгрузочного отверстия, которое служит отличным уплотнителем и полностью предотвращает проникновение кислорода из внешней среды. Метод масляного уплотнения был запатентован компанией Astec и является ее эксклюзивным изобретением. Когда силос Astec находится в режиме хранения, разгрузочное отверстие полностью герметизировано маслом. Резервуар с маслом располагается рядом со стойкой, масло закачивается из резервуара в затвор при помощи насоса с приводом от электродвигателя. Специальный датчик следит за уровнем масла в затворе и управляет работой насоса. При выводе силоса из режима хранения насос меняет направление, и масло автоматически выводится из затвора. Именно герметизация нижнего отверстия имеет критическое значение.

Полную версию статьи читайте в номере.

Прочитано 2116 раз

Заявка на подписку

Заполните это поле.
Введите, пожалуйста, адрес электронной почты!
Укажите версию подписки
Укажите период подписки
Введен недействительный тип данных
Введен недействительный тип данных
Заполняя данную форму, я передаю свои персональные данные в компанию АО "Издательство Дороги" и выражаю согласие на их последующую обработку и хранение в соответствии с ФЗ РФ №152 "О персональных данных"