О возможности укладки асфальтовой смеси с пониженной

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
О возможности укладки асфальтовой смеси
с пониженной температурой
Многие специалисты дорожной индустрии снова возвращаются к
потенциальной возможности изменения температуры, при
которой происходит изготовление и укладка асфальтовой смеси.
Как вместо обычной горячей смеси, укладываемой
асфальтоукладчиком при температуре 138–163°С (280–325°F),
использовать смесь с температурой 82–90°С (180–260°F)? Какие
возможности появляются при использовании охлаждённой
смеси? Главное – снижение расхода топлива в процессе
производства, приводящее к уменьшению затрат. Некоторые
учёные полагают, что избыточный углерод при сжигании
топлива поступает в атмосферу и нарушает естественный баланс
газов, которые изменяют тепловой фон (инфракрасное
излучение), а выделение слишком большого количества тепла
способствует глобальному потеплению.
З
а последние 30 лет контроль за отработавшими газами привёл к значительному уменьшению выделения тепла в атмосферу, в том числе и асфальтовыми заводами. Состав воздушной среды до сих
пор связывается с появлением парникового эффекта от сгорания природного газа
(независимо от его источника или степени
использования) и воспринимается как общемировая проблема. Понятно, что концерны
асфальтовой индустрии не могут отказаться
от использования топлива. Асфальтовая
смесь с вяжущим модифицированным полимером значительно труднее в обработке,
чем немодифицированный асфальт. С целью улучшения технологических свойств
этой смеси производитель может повысить
её температуру. Также может быть значительно увеличена температура смеси для
повышения производительности смешивающих агрегатов или создания смеси из аналогичных материалов с повышенной плотностью.
Увеличение температуры при производстве зачастую неэффективно. При небольших объёмах и несовершенной технологии
рост температуры смеси в результате даёт
увеличение количества отработавших газов
и задымлённость на рабочем участке.
28
Пока идея тёплого асфальта (WMA) связана с уменьшением выделения газов из укладываемых смесей и с уменьшением расхода топлива используемыми техническими
средствами. Были исследованы разные варианты при транспортировке, укладке и
уплотнении смесей. Если смесь изготавливается при пониженной температуре и скорость уменьшения температуры минимальна, то увеличивается период, в течение которого смесь пригодна к укладке.
В добавление к возможному увеличению
расстояния перевозки, к возможности укладки и уплотнения асфальтовой смеси при
пониженной температуре может быть удлинён сезон работы укладчика. В дальнейшем
можно рассматривать варианты, когда во
время уплотнения будет получен дополнительный эффект – повышение плотности
укладываемых смесей и асфальта.
На участке, покрытом смесью с пониженной температурой, значительно уменьшается дымление, особенно если на укладчике
установлена дополнительная система отвода газов, соответственно, рабочий участок
должен быть холоднее. Например, согласно специальному европейскому формуляру
WMA, температура покрытия должна быть
90°С (194°F), горячая смесь должна иметь
температуру около 160°С (320°F).
Значительные возможности, заложенные в понижении температуры при производстве и в процессе укладки асфальтовой
смеси, дают представление о том, что сообщество производителей укладчиков имеет значительный ресурс для нужных решений, если концепцию WMA рассматривать
в перспективе.
Метод WMA используют в виде многочисленных демонстрационных проектов в
США и нескольких значительных проектов
по всему миру. Результаты подают надежды, но осторожность должна преобладать,
чтобы не сделать шаг назад в направлении
качества покрытия.
WMA: технология и методы. Технология
WMA зависит от использования вяжущего
вещества с низкой вязкостью или модифицированного этого вещества, которое может эффективно покрывать зёрна заполнителя при пониженных температурах. Эти
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
свойства создаются применением присадок в смеси, смешиванием частей или использованием двух методов по принципу
Low Energy Asphalt (LEA).
В настоящее время на рынках США находятся три запатентованные присадки:
Sasobit, Aspha-min и Evotherm. Запатентованы процессы LEA и WAM-Foam (WAM
– тёплая асфальтовая смесь). Присадка
Sasobit представляет собой Sasol (на международном рынке Sasol WAX Americas) и
описывается как «пластичный асфальт».
Sasobit – синтетический парафин , продукт
газификации угля в процессе обработки
твёрдого угля до белого каления или газ из
кокса, который затем подвергается катализу, создавая такие жидкие продукты, как
синтетический газолин, восковой парафин, использованный в Sasobit. Так же как
и Sasol, Sasobit плавится при температуре
около 99°С, при этом значительно уменьшается вязкость битумной основы.
Присадка Ashpa-min – гранулированная
комбинированная добавка (разработана
индустриальными европейской и японской группами Mitsubishi), представляющая
собой синтетический цеолит – кристаллический материал с микропористой структурой, способной задерживать не менее
20% связанной кристаллической воды. По
заключению изготовителей, если присадку Aspha-min добавить в смесь, то вода, находящаяся в свободном виде в гранулированном вяжущем веществе, выделяет тепло и в конце концов испаряется. При этом
вяжущее вещество уменьшается в объёме,
а технологичность смеси и возможность её
уплотнения сохраняется даже при низких
температурах.
Присадка Evotherm (производства Асфальтовой инновационной компании) – эмульсиобразное вяжущее вещество с химическими добавками, которое вводится для достижения следующих свойств асфальтовой
смеси: смешивания, покрытия, технологичности, уплотнения и сцепления. Эмульсия эффективна за счёт однородности, когда необходимый химический набор присутствует не только в воде, но также внедрён и в
каждую асфальтовую частицу. При добавлении присадки Evotherm изменяется натяжение поверхностного слоя в асфальтовой смеси, что повышает эффективность
покрытия при низких температурах. Указанная технология помогает асфальту благодаря высокой адгезии образовывать устойчивое сцепление с щебнем даже при
наличии влаги. Следует добавить, что
Evotherm также повышает смазывающую
способность смеси, улучшая её технологичность и уплотняемость.
Проведённые в Национальном технологическом центре (США) испытания образца смеси с присадкой Evotherm показали,
что предел прочности на растяжение увеличился более чем на 100%, смесь имеет
лучшие характеристики при влажной погоде, чем при сухой.
Метод LEA был усовершенствован французской компанией Fairco. По методу LEA
необработанный наполнитель высушивается при температуре 149°С (300°F), затем
перемешивается с горячим вяжущим веществом с добавками Fairco. Небольшая
влажность, содержащаяся в наполнителе
(по данным Fairco), служит началом комплексного действия, что проявляется в
дымлении рабочей смеси и её расширении.
Разрушение мембран мельчайших частиц
сопровождается нагревом вяжущей массы
и высыханием избытка влаги. Эта реакция
благодаря присадкам в смеси улучшает результаты при производстве смеси со снижением температуры до 100°С (212°F). В
дальнейшем укладка этой смеси, согласно
данным компании, может быть закончена
при температуре 60–91°С (140–195°F).
Технология WAM-Foam – результат объединённых исследований международной
нефтяной компании Shell и норвежской
компании по производству асфальтовой
смеси. В процессе WAM-Foam использованы два компонента смеси – мягкая и
твёрдая фракции. Сначала мягкая фракция
с низкой вязкостью смешивается с наполнителем первой при температуре около
110°С (230°F). После этого вводится нагретая твёрдая фракция, что ведёт к парообразованию. Процесс WAM-Foam зависит
от тщательного выбора твёрдой и мягкой
фракций, компания рекомендует на первой стадии вводить материал для лучшего
сцепления составляющих.
Испытаниями присадок Aspha-min,
Sasobit и Evotherm занимаются специалисты национального Центра технологии асфальта, результаты их исследований публикуются в докладах. В результирующем
документе сообщается, что смеси с использованием перечисленных присадок уменьшают воздушные полости и повышают
плотность асфальта. По мнению исследователей, модуль упругости смеси не уменьшается, присадки не увеличивают колейность (способность нарезать колею), что
было проверено в лаборатории на специ-
29
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ
альном стенде. Учитывалось также время
подвозки и разгрузки горячей смеси. Экспериментирование с различными присадками для предупреждения растрескивания
асфальтовой смеси показывает, что в этом
нет проблемы.
Перспективы WMA-технологии. Даже если
наличие присадок является жизнеспособным инструментом для снижения температуры смеси, индустрия, занимающаяся укладкой асфальтовых покрытий, действует
осмотрительно, как показывает технология
WMA – это всемирное представление. Остались без ответа вопросы экономичности
внедрения: экономия топлива оправдывает возможное повышение цены WMA за
счёт присадок и модернизации производства асфальта, которое может потребоваться в дальнейшем.
В заключение приводим мнение
специалистов Центра технологии асфальта
(США): «Мощным приводом индустрии
развития технологии тёплого асфальта
является уменьшение тепловой эмиссии. Но
мы должны быть уверены, что этот интерес,
так же как и другие возможности,
соответствует качеству материала и
получению практических выгод. Покрытие
асфальтом – заключительное покрытие, и
мы не желаем, чтобы оно было хуже
существующего при современной
технологии».
(По материалам зарубежной информации)
СДМ
30