7. БИТУМНЫЕ И ЭМУЛЬСИОННЫЕ БАЗЫ

Базы располагают в середине обслуживаемого участка, так как это сократит путь доставки органического вяжущего к месту работы. Если строящаяся дорога значительно удалена от места получения вяжущего, целесообразно иметь две базы: одну вблизи места поступления вяжущего, а другую у дороги. Вопросы размещения баз решают вариантно. База долж-

154

на быть расположена в месте, удобном для приема вяжущего, размещения машин и оборудования [40].

Си

поддержания или регулирования температуры используемых исходных материалов, системы трубопроводов, приборов производства, насосов и

РисбА. 7.1. Генплан эмульсионной базы: 1 – установка для приема и складирования исходных материаловД; 2 – источники подачи тепла для

Экономически выгодная дальность транспортирования автобитумовозами вяжущего на дорогу составляет 20–30 км.

приготовленных эмульсий; 3 – эмульсионная установка; 4 – емкости для хранения эмульсий; 5 – установка для переливания эмульсий в цистерны; 6 – устройство взвешивания поставляемых продуктов; 7– пункт управления и контроля качества приготовленияИэмульсий

7.2. Технологические процессы подготовки органических вяжущих

Доставка битума. На нефтеперерабатывающем заводе горячий битум из резервуаров самотеком сливают в бункерные полувагоны. После налива и непродолжительного отстоя, необходимого для образования пленки застывшего битума, препятствующей его расплескиванию, бункер

155

закрывают крышкой. Кроме бункерных полувагонов, под погрузку поступают цистерны-термосы (только для дорожников). Они теплоизолированы и имеют внутри змеевики для подогрева битума до состояния текучести. Битум при доставке с нефтеперерабатывающего завода в цистерне сохраняется в жидкотекучем состоянии в течение 15 сут при температуре воз-

цательно сказываетсяАна финансовых возможностях дорожных организаций. Для этого создают прирельсовые разгрузочные склады, работающие по принципу хозрасчета и являющиеся самостоятельными производственными предприятиями, не зависящими от узаконенных норм хранения материалов.

Битумохранилища. ПредназначеныДдля долговременного или кратковременного хранения битума, нагрева его до состояния текучести и выдачи в установки обезвоживания и нагрева. Одно из основных требований хранения битума – исключить попадание в него атмосферной и грунтовой влаги. Влага усложняет нагрев и значительно увеличивает расход теплоно-

сителей на его подготовку для использования. И Все битумохранилища оборудуют системами подогрева битума до

текучести, позволяющей перекачивать битум шестерными насосами. Битумохранилища классифицируют по: вместимости резервуара и

назначению, положению резервуара, наличию нагревателей и конструкции.

По вместимости резервуара до 100 т – битумохранилища временные, 500 т и более – постоянные. Такое разделение условно.

По положению резервуара относительно земли битумохранилища бывают наземного и подземного типов. Применяют наземные резервуары стальные и сборных конструкций.

В битумохранилищах используют теплоносители для нагрева битума паром, электричеством, горячим минеральным маслом. Наиболее удобны

156

для эксплуатации битумохранилища с заводским оборудованием для нагрева. В хранилищах ямного типа (подземных) используют нагревательноперекачивающий агрегат (паровой регистр) (рис. 7.2), который послойно нагревает и перекачивает битум насосом в автобитумовозы, автогудронаторы, битумный цех АБЗ.

Агрегат типа портального крана монтируют на стальном мосту и перемещают вдоль него по рельсам. К мосту на стальных канатах подвешивают нагреватель (калорифер). Для фиксации нагревателя в верхнем положении служ т конечный выключатель, а в нерабочем положении его подвешивают на крюках. Нагреватель имеет набор труб, соединенных между

Рис. 7.2. Битумохранилище ямного типа: а – с приямком, расположенным в центре битумохранилища; б – с приямком, расположенным сбоку битумохранилища; 1 – паровой регистр; 2 – битумопровод для забора разогретого битума; 3 – битумохранилище; 4 – битумный насос; 5 – приямок с паровым змеевиком

157

По мере послойного разогрева происходят опускание нагревателя, нагрев следующего слоя и перекачка его потребителям. Управление агрегатом дистанционное с пульта. В современных нагревательноперекачивающих агрегатах нужно в качестве теплоносителя применять электроэнергию, инфракрасные лучи, горячее минеральное масло, это

Снефти. При этом необходимо, чтобы смешиваемые компоненты по величине поверхностного натяжения были близки, т.е. чтобы их растяжимость была бл зка (растяж мость оценивается дуктилометром). Равномерность смешиван я б тума до авками проверяют по температуре размягчения,

снижает расход энергоресурсов по сравнению с подогретым паром.

Битумные базы предназначены для изменения свойств битумов ме-

тодом смешения для получения битумов с требуемыми свойствами. Битумы с требуемыми свойствами могут быть получены путем их смешения с другими смол стыми нефтепродуктами, образующимися при переработке

должна превышатьб120 ºС. Подогрев жидких битумов безопаснее осуществлять с помощью пара.

которая должна соответствовать средневзвешенному значению температур размягчен я составляющ х компонентов. В качестве таких компонентов

перерабатывающих заводахА. При необходимости дорожники организуют производство дорожных битумов путемДокисления нефтяного сырья в специальных окислительных установках. Полимерно-битумные вяжущие должны отвечать требованиям ГОСТ Р 52056–2003 [30].

при этом температура вязкого итума, поступающего на разжижение, не

Качественные вязкие итумы марок БНД приготавливают на нефте-

Остаточный продукт перегонки нефти гудрон при температуре размягчения 32–40 ºС поступает в окислительную битумную установку, в которой производится его окисление кислородом с образованием высокомолекулярных соединений. Изменяя производительность и температуру окисления, можно получить битум с различными свойствами. Процесс окисления производится от 40 до 60 часов. При повышении температуры

Сырье поступает на переработку при температуре 170–210 ºС в секции шнеколопастной мешалки, в которых установлены фиксаторы. Диспергаторы работают при 480–960 об/мин и производят смешение с кислородом. Добавление к сырью 20% окислительного битума ускоряет процесс окисления на 30–40%. В качестве добавок к битуму для улучшения их свойств могут быть применены: олигомеры, сера, резиновая крошка, рези-

158

на, отходы каучука и др. Так, резиновая крошка в присутствии пластифицирующих материалов при температуре 225–235 ºС и выдерживании в битуме от 30 мин до 3–4 ч довулканизируется и шестеренчатыми насосами перекачивается в емкости; при этом получают более пластифицированный битум. Но для этого кроме битумохранилища и битумоплавильни необхо-

Сдимо иметь дополнительное оборудование: машины для предварительной подготовки резиновой крошки, ее измельчения и нагрева, дозаторы, смесительные установки и т.д.

Б тумопроводный транспорт. К установке для обезвоживания и

нагреван я б тума, для налива в цистерны, не имеющие износа, в смесительныйземлицех асфальтобетонного завода, на эмульсионные базы битум пе-

рекачивают по трубам шестеренными насосами, которые устанавливают на

фундамент ли передв жную тележку.

Б тумопроводы монтируют из отдельных секций бесшовных сталь-

ных труб д аметром не менее 76 мм, длиной 3,5 м. Их кладут на поверх-

транспортных средств тумопровод подвешивают на высоте 4,5–5 м.

Б тумопровод, насосы, краны должны иметь теплоизоляцию. Обогревают насос паром, горячим минеральным маслом или электричеством. При электрическом спосо е в паровую рубашку насоса вставляют высокоомную спираль мощностью от 0,5 до 1,0 кВт. Электрический подогрев би-

свойств битума, нередко ухудшая их, что требуетИстрогого контроля, автоматизации процесса обезвоживания и нагрева. Цикличные способы нагрева, например в битумоплавильных котлах, должны быть категорически запрещены повсюду. Правильный режим нагрева битума, без перегрева, – важное условие получения качественных асфальтобетонных и других смесей.

Нагрев горячим минеральным маслом – наиболее прогрессивный экономичный способ: используют минеральные масла с низкой вязкостью и высокой температурой кипения, не разлагающиеся при высоких температурах и не вызывающие коррозии металлических частей. Низкая вяз-

159

кость масла обеспечивает хороший теплообмен, а высокая точка кипения – работу нагревательной системы без избыточного давления.

Для нагрева минерального масла используют специальные агрегаты, которые обеспечивают нагрев битума до рабочей температуры и поддерживают необходимую температуру в обогреваемой цистерне.

Сниятум хранят в ц стернах с паровым, электрическим и масляным обогревом. Наиболее эконом чны ц стерны с жидкостным обогревом. Цистерны с электр ческ м обогревом применяют преимущественно только для хранебитума, а с ж дкостным, огневым, комбинированным обогревом ис-

Нагрев производят форсунками, работающими на дизельном топливе в автоматическом режиме. Система автоматики позволяет вести контроль за температурой и давлением теплоносителя. В топке расположены тепло-

обменн ки з труб, через которые прокачивают битум.

Хранен е обезвоженного битума. Обезвоженный и нагретый би-

точнее, воднымбАраствором или суспензией эмульгатора [42]. Гидрофобность – способность данной поверхности не смачиваться

пользуют для хранен я тума и его нагрева до рабочей температуры.

7.3. Пр готовлен е эмульсий

Эмульс . Основные понятия. Эмульсия – дисперсная система,

состоящая из двух взаимно нерастворимых жидкостей, не вступающих в химическое взаимодействие. Одна из них (дисперсная фаза) тонко измельчена (диспергирована) и находится в другой (дисперсной среде). Как правило, одна жидкость представлена гидрофобным маслоподобным веществом (условное обозначение М), другая – водой (условное обозначение В),

Типы эмульсий. Эмульсии делятсяДв зависимости от того, какая из жидкостей в них является фазой или средой.

водой.

Гидрофильность – способность данной поверхности хорошо смачи-

Эмульгатор – специальный компонент эмульсииИ, облегчающий её получение и обусловливающий её устойчивость при длительном хранении.

ваться водой.

Различают эмульсии прямого типа (битум-фаза диспергирована в водной среде М/В) и обратная (вода-фаза диспергирована в битумной сре-

де В/М) (рис. 7.3).

Водорастворимые эмульгаторы катион- и анионактивные.

Твердые эмульгаторы применяются в виде водных суспензий для получения битумных паст.

Эмульгирование – процесс образования эмульсии, при котором одна жидкость (дисперсная фаза) измельчается (диспергируется) в другой (дисперсионной среде) с образованием глобул.

160

Глобула – это сферическая частица дисперсной фазы в эмульсии, покрытая адсорбируемым слоем эмульгатора. Сферическая форма глобулы обусловлена действием поверхностного натяжения на границе раздела фазы и среды.

Рис. 7.3. Схемы эмульс й а – прямая эмульсия; б – обратная эмульсия; 1 – ж дкость (водный раствор) – дисперсионная среда; 2 – битумдисперсная фаза; 3 – оны эмульгатора; 4 – жидкость (водный раствор) – д сперсная фаза; 5 – тумдисперсная среда; 6 – ионы эмульгатора

Свойства эмульсий:

Битумные эмульсии дорожные должныИотвечать требованиям ГОСТ 18659–81 [41].

По смешиваемости с минеральными материалами каждый вид эмульсии подразделяется на три класса: анионные – ЭБА-1, ЭБА-2, ЭБА-3 и катионные – ЭБК-1, ЭБК-2, ЭБК-3. Такое подразделение очень важно для выбора класса эмульсии при использовании в дорожном строительстве, технологии приготовления эмульсии и соответствующего подбора машин и оборудования для ее приготовления. Например, для поверхностной обработки рекомендуются эмульсии ЭБА-1 и ЭБК-2, для приготовления плотных эмульсионно-минеральных смесей, в том числе грунтовых –

161

эмульсия ЭБК-3, но с обязательным введением в смесь 1–2% извести или 2–3% цемента.

Для приготовления дорожных эмульсий организуют заводы и базы.

Машины для приготовления дорожных эмульсий (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Машины для приготовления дорожныхИэмульсий

Гомогенизаторы роторного типа: конические, цилиндрические, параболические, зубчатые, извилистые, кулачковые, турбинные (рис. 7.5).

Установка по приготовлению битумной эмульсии представлена на рис. 7.6.

Процесс приготовления битумной эмульсии на битумно-эмульсионной базе полностью автоматизирован. Автоматизированный пульт управления за приготовлением битумной эмульсии на АБЗ ЗАО «Стройсервис» г. Омск представлен на рис. 7.7.

Для приготовления эмульсий применяют также лопастные или шнеколопастные мешалки (рис. 7.8).

Техническая характеристика эмульсионных установок представлена в прил. 13.

162

СГомогенизаторыР с. 7.5. : а – конические; б – зубчатые бА Д И

Рис. 7.6. Установка по приготовлению битумной эмульсии

163

Си бАР с. 7.7. Автоматизированный пульт управления

ДРис. 7.8. Шнеколопастные мешалки для высокоцентрированных эмульсий прямого типа М/В и эмульсий обратного типа В/М: 1 – фундамент; 2 – обогревательная рубашка; 3 – обечайка; 4 – неподвижные

направляющиеИлопатки; 5 – крышка; 6 – электродвигатель; 7 – коническая пере-

дача; 8 – редуктор 9 – шнеколопастной вал; 10 – лопасти; 11 – трубопровод готовой эмульсии

164