Научный руководитель: к. т. н., доц. Селицкая Н. В.




Красников И. А., Лашин. М. В.

Белгородский Государственный Технологический Университет им.

В.Г. Шухова

"ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЯЖУЩЕЕ НА ОСНОВЕ БИТУМА С ДОБАВЛЕНИЕМ РЕЗИНОВОЙ ВУЛКАНИЧЕСКОЙ КРОШКИ"

С развитием сети дорог России и повышением нагрузок остро ставится вопрос надежности отечественной транспортной инфраструктуры. Тенденция на применение инновационных решений набирает обороты, а уже реализуемые проекты о создании международных транспортных коридоров, такие как проект МТК «Евразия» (Германия – Польша – Белоруссия – Россия – Казахстан – Китай), также как и перспективный проект МТК «Север – Юг», требуют предоставления развитой и технически совершенной дорожной сети, в частности, железнодорожной. Намечается строительство первой в России высокоскоростной магистрали Москва – Казань, с применением новаторских решений в железнодорожном строительстве нашей страны. По всей сети как железных, так и автомобильных дорог намечается рост скоростей перевозок и повышении нагрузок. Одновременно в планах стоит задача в снижении количества отказов технических средств.

Для автомобильных дорог нашей страны характерна проблема очень короткого срока службы, которая напрямую связана с проблемами асфальтобетонного покрытия, зависящего от исходного материала – битума[1]. Для железных дорог (в нашей стране более чем на 90 % обладающих балластной призмой) характерна проблема подъёма частиц балласта при высоких скоростях поездов по причине или воздушной ударной волны от поезда, или, что характерно для нашей страны, ударов от падения смерзшихся кусков льда и снега, что может вызвать деформацию рельсов, неисправности автоматики и подвижного состава[2].

Применение высококачественного битума и распространение органической вяжущей решает обе проблемы. Но в России в силу того, что отечественная нефть не позволяет производить качественный битум, требуется его модификация, и перспективным направлением считается производство битума с добавлением резиновой вулканической крошки[1].

По сути, способ известен еще с 70-х гг. ХХ в. Но в большинстве случаев битум содержал плохо растворённыекрупные частицы резины, и результатов такая технология не давала. К тому же необходимо учитывать особенности российского климата с перепадами температур более 100 [3]. По существующему ГОСТу 22245-90«Битум нефтяной дорожный вязкий» [4] с пределом интервала пластичности 70 модернизация транспортной сети невозможна.

Решение пришло, когда отработавшую резину стали отправлять на порезку или дробление с образованием частиц не более 1 мм диаметром в целях вторичного использования[5]. Для России это важно по двум причинам:

1. Стоимость такого материала, как порезанная резина, ниже стоимости других полимеров;

2. Для нашей страны это серьёзный шаг в области развития «зеленых» технологий;

Технология производства данного вяжущего следующая:

Берётся резиновая крошка, нефтяное масло и битум в соотношениях (масс. %):

резиновая крошка 8-20

нефтяное масло 2-12

битум остальное

(компоненты: битум марки БНД 90/130 или 60/90, масло Oltech 518 (1), резиновая крошка с максимальным размером частиц 1 мм (предпочтительнее 0.6 мм)). Характеристики нефтяного масла: плотность – 0.90 г/ при 15 , вязкость при 60 Б- 0.15 Па с, температура воспламенения – 250 .

Битум разогревается до температуры 185-220 при постоянном подмешивании нефтяного масла. Далее к этой смеси добавляется резиновая крошка в объёме 8-20%. Полученная смесь при постоянной температуре 185-220 перемешивается в течении 2-5 часов.

Указанный температурный режим оптимален, так как при температуре ниже 185 резина плохо растворяется, а при температуре выше 225 она теряет полезные свойства.

Концентрация резины в битуме также оптимальна, так как обеспечивает лучшие конечные эксплуатационные характеристики.

Благодаря малому размеру частиц резиновой крошки она лучше растворяется, что гарантирует лучшее сцепление и долгий срок службы.

В зависимости от климатических условий также могут быть добавлены такие вещества как этиленвинилацетат, блоксополимер и другие в соотношении 0.2-5.0 масс. %. Предпочтительнее добавлять дополнительные вещества после растворения резины.

После приготовления продукт должен храниться 6 часов при температуре свыше 200 .

При транспортировке необходимо помешивание каждые 4 часа по 20 минут.

Храниться, не теряя полезных свойств, продукт может 7 дней при температуре 200 при постоянном помешивании.

Преимущества данного продукта заключаются в следующем:

1. Повышенная растворимость резины вследствие малого размера резиновой крошки;

2. Экономическая выгода данного продукта за счёт применения более дешевого сырья;

3. Повышенная устойчивость к экстремальным температурам и температурным колебаниям;

4. Повышенное сцепление с каменным наполнением.

5. Повышенная эластичность в условиях интенсивного движения[5]

Данная технология на автомобильных дорогах значительно продлевает строк службы полотна, а также обладает повышенной морозостойкостью, что позволяет избегать появления трещин. На.железной дороге битум с добавлением вулканической резиновой крошки может найти следующее применение.

Для того, чтобы избежать выброса балласта, стараются создать искусственные связи между зернами щебенки. На Западе данная технология уже применяется, в США, Франции, Англии и Италии щебеночный слой закрепляется битумной мастикой или опрыскивается разнообразными эмульсиями[6].

ВНИИЖТ уже проводил эксперимент по опробованию связей, омоноличивающих балластную призму, в частности, на кривых малых радиусов, и установил пользу от обработки зерен щебня.

Поскольку битум с резиновой крошкой является густым веществом, он прочно препятствует перемещению частиц балласта и его износу.

Таким образом, применение органической вяжущей на основе битума с вулканической резиновой крошкой имеет привлекательность в дорожном строительстве. В экономическом плане нет компонентов, которые существенно поднимали бы цену на данный продукт – резиновая крошка дешевле битума. При этом физико-химические свойства данной вяжущей качественно выше, в то время как другие образцы недорогих вяжущих не отличаются надёжностью. Технология является не только экономически, но и экологически выгодной. Подобные материалы обладают высокими эксплуатационными качествами, продлевая срок службы пути и уменьшая вероятность появления деформаций.

 

 

Список литературы:

1. Немахов И. В., Ачкасов М. А., Гончарова М. А. Обоснование метода модификации битума резиновой крошкой в ультразвуковом поле с добавлением пластификатора//Молодёжный научный вестник – апрель, 2017, с. 1 – 4.

2. Высокоскоростной железнодорожный транспорт. Общий курс/И. П. Киселёв и д; – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014., Т. 1.-308 с.

3. Вахьянов Е. М., М. А. Лукьянова, С. Н. Шабаев. Обоснование рационального состава битумных вяжущих модифицированной резиновой крошкой//VII Всероссийская научно-практическая конференция «Россия молодая» - 2015, с. 1-5.

4. ГОСТ 22245-90 «Битумы нефтяные дорожные вязкие»

5. Патент «Битумно-резиновая композиция связующего для дорожного покрытия и способ её получения», автор – Джонстон Майкл Роберт Энтони (AU), дата начала действия: 18.06.2012.

6. Железнодорожный путь: учебник / Е. С. Ашпиз, А. И. Гасанов, Б. Э. Глюзберг и др.– М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. – 544 с.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-29 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: