Добро пожаловать на официальное интернет-представительство Некоммерческого Партнерства "Союз производителей бетона"
Союз создан в 2003 году с целью координирования, регулирования и управления разрозненными отраслями, нормальное функционирование которых необходимо для общего развития рынка бетона. Мы заинтересованы в формировании и укреплении здоровой экономической политики на строительном рынке.






ПРИГЛАШАЕМ ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ


МЫ СОТРУДНИЧАЕМ



НАШИ ПАРТНЕРЫ







АВТОРИЗАЦИЯ
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?


ДОБАВКИ ДЛЯ БЕТОНОВ - СТАТЬИ


Прислать свою статью

05.03.2012

Эффективный модификатор для высококачественных и долговечных асфальтобетонов

Комментариев: 0 | Количество просмотров: 4088

Автор: А.Н. Гришина, к.т.н., м.н.с. НОЦ «Нанотехнологии»

Реализация транспортной стратегии России с учетом сложных климатических условий эксплуатации требует разработки новых дорожных материалов, имеющих большой индекс пластичности1. Отчетливо это было видно в аномально жаркие летние месяцы предыдущих лет.

Во всем мире проводятся интенсивные работы по синтезу и подбору новых вяжущих материалов, способных противостоять возросшим нагрузкам, увеличить период эксплуатации дорожных покрытий и сократить расход средств и материалов на проведение ремонтных работ. Новые улучшенные битумные вяжущие должны иметь более высокие эксплуатационные характеристики, чем существующие. Одним из решений является создание сероасфальтобетонов, которые уже успешно применяются США, Канаде, Великобритании, Ирландии, Франции и Нидерландах, некоторых провинциях КНР и регионах Индии, где серобитумное вяжущее применяют как при новом строительстве, так и при реконструкции дорог и ремонте дорожных покрытий. В России использование сероасфальтобетонов особенно эффективно в южных регионах, их применение обеспечивает повышение стойкости покрытия к колееобразованию из-за увеличения температуры размягчения и твердости.

Использование технической серы в строительной индустрии является в настоящее время наиболее эффективным вариантом утилизации избытков этого попутного продукта. Актуальность ее использования обусловлена двумя основными причинами:

  1. Экологическая причина. Добываемая нефть в большинстве месторождений богата серой и требует очистки. Получаемая сера накапливается в отвалах, так как ее реализуется только около 40%, а остальная хранится, как правило, на открытых полигонах. Известно, что при хранении серы протекают процессы: микробиологического окисления серы с образованием серной кислоты, сублимация и выветривание, выброс остаточных H2S и SO2, окисление серы под действием внешних факторов, взаимодействие серы с углеводородами с образованием серосодержащих органических соединений. Производство, хранение и транспортировка больших объемов технической серы сопряжены с высокими текущими и капитальными затратами и представляют серьезную экологическую проблему для населения близлежащих городов2.
  2. Экономическая причина вытекает из вышесказанного – накопление серы в отвалах ограничивает добычу нефти и газа. Некоторые организации были вынуждены сократить добычу и переработку газа из-за отсутствия спроса на серу и ограничений резервных площадок для ее складирования.

Кроме того, имеется экономическая предпосылка применения серы. Цена технической серы составляет примерно 2000 руб./т, битума – 16500 руб./т. Поэтому замещение части битума приводит к существенному снижению стоимости вяжущего.

Физической предпосылкой применения серы для модификации битумов является то, что при температурах до 120 оС она является твердым веществом и выполняет функцию дополнительной дисперсной фазы, снижающей деформацию битума при повышенных температурах. При температурах выше 120 оС сера – это высокоподвижный состав, который улучшает технологические свойства асфальтобетонной смеси.

Таким образом, существуют очевидные физические и экономические преимущества применения серы в дорожном строительстве.

В Советском союзе в 1986 году были подготовлены соответствующие методические рекомендации по применению серы в дорожном строительстве3. Однако отсутствие решений по эмиссии токсичных газов: сероводорода и диоксида серы при изготовлении, транспортировке, укладке смеси и эксплуатации дорожного полотна, а также хрупкость битума при пониженных температурах не позволили развивать эту перспективную технологию.

Решение этих задач проводилось в различных направлениях, которые к сожалению имеют существенные недостатки.

Таблица ­– Направления решения проблем применения серы в дорожном строительстве

п/п

Технологическое решение

Эффекты

Положительные

Отрицательные

1.

Уменьшение количества серы

Снижение эмиссии, хрупкости сероасфальтобетона

Экономически не выгодно

2.

Снижение температуры сероасфальтобетонной смеси

Снижение качества дорожного полотна

3.

Использование серы, модифицированной различными органическими соединениями

Маскировка запаха сероводорода

Повышение стоимости, незначительное снижение эмиссии

4.

Введение нейтрализатора эмиссии и модификаторов

Снижение эмиссии

Повышение стоимости, эффективные нейтрализаторы разработаны только для водных и воздушных систем

Необходимо отметить, что, несмотря, на некоторый неудачный опыт начального этапа применения серы в дорожном строительстве одной из ведущих компаний – «Shell» – было предложено перейти от использования порошка серы к применению ее гранул, которые дополнительно содержат нейтрализаторы эмиссии сероводорода. Эта технология на современном этапе реализуется во многих южных странах, в частности Южной Корее и Индии. Однако проблема эксплуатации при пониженных температурах не решена.

Выбор нейтрализатора эмиссии газов для сероасфальтобетона является достаточно сложной задачей как в методологическом, так экономическом аспектах. Существующие, апробированные неорганические нейтрализаторы эффективны только в водных средах, а сложные органические соединения, как правило, весьма ядовиты и имеют высокую стоимость.

Нами разработана экспериментальная установка (принципиальная схема приведена на рисунке), которая позволяет перманентно определять эмиссию токсичных газов. Исследования, которые были проведены с известными неорганическими солями и органическими соединениями показали, что соединения железа, меди и свинца (металлы, которые образуют с серой нерастворимые соединения) обеспечивают нейтрализацию только одного вида токсического газа, а органические соединения часто только маскируют запах.

Таблица ­– Влияние компонентов серобитумных композиций на эмиссию газов

Компонент

Определяемый газ

Сероводород

Диоксид серы

Талловый пек

Жировая композиция

Гудрон

+

Сурик железный

Примечание: «+» – влияние положительное (эмиссия уменьшается); «–» – влияние отрицательное.

Отсюда очевидна стратегия реализации технологии модифицирования битумов серой, а именно: применение неорганической соли для нейтрализации эмиссии диоксида серы, а органического компонента – для нейтрализации сероводорода. Кроме того, органический компонент дополнительно обеспечит снижение температуры хрупкости битума, то есть обеспечит решение второй задачи, которая не была решена зарубежными компаниями.

В настоящее время проведен выбор эффективного нейтрализатора и органического компонента. Разработана технология изготовления модификатора, который представляет собой гранулы с размером 5-10 мм, содержащие серу, нейтрализатор эмиссии и органический компонент. Проведенные исследования по эмиссии токсических газов из серобитумных смесей, в которых битум замещен на 30%, показывают, что эмиссии снижается по сероводороду до 12,5 раз, а по диоксиду серы – до 50 раз.

Эмиссии сероводорода и диоксида серы из серобитумных композиций (температура 140-150 оС, продолжительность 3 часа, ток воздуха – постоянный)

Рисунок. Эмиссии сероводорода и диоксида серы из серобитумных композиций (температура 140-150 оС, продолжительность 3 часа, ток воздуха – постоянный)

Расчетная стоимость гранул серы, содержащих новые нейтрализаторы – 3600-3800 руб./т (с учетом затрат на производство и стоимости серы 2000 руб./т; стоимость нефтяного битума – 16000-16500 руб./т). Содержание серы в грануле – не менее 90 %.

Таким образом, разработана новая технология модифицирования нефтяных битумов серой, которая лишена недостатков современных зарубежных технологий.



1 Интервал пластичности - область температур, в которой желательна эксплуатация дорожного покрытия, лежит в интервале между температурами размягчения Тразм и хрупкости Тхр.

2 Жилкин, А. Астраханская область, добыча углеводородов./ А. Жилкин / Журнал «Власть» № 38 (791), 2008, С. 21

3 Методические рекомендации по применению асфальтобетонов с добавкой серы и по технологии строительства из них дорожных покрытий – М.: 1986.


Возврат к списку

Для того чтобы оставить комментарий, Вам необходимо авторизоваться.
3.151544580610

Реклама на портале


Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Некоммерческое партнерство "Союз Производителей Бетона",2003-2011
Все права защищены. Публикация информации с сайта без активной гиперссылки на www.concrete-union.ru и согласования с руководством запрещена
Адрес электронной почты info@concrete-union.ru
Размещение рекламы на портале НП "Союз Производителей Бетона"