автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Битумные вяжущие из отходов ремонта мягких кровель для дорожного асфальтобетона

На правах рукописи

Асаду длина Зарема Ураловна

БИТУМНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ИЗ ОТХОДОВ РЕМОНТА МЯГКИХ КРОВЕЛЬ ДЛЯ ДОРОЖНОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

12 СЕН 2013

Пенза 2013 005532»«°

005532908

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального обучения «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Яковлев Владимир Валентинович

Хозин Вадим Григорьевич,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет», заведующий кафедрой «Технологии строительных материалов, изделий и конструкций»

Калгив Юрий Иванович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно- строительный университет», профессор кафедры «Строительство автомобильных дорог»

ГУЛ «Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и производственный институт строительного и градостроительного комплекса Республики Башкортостан»

Защита диссертации состоится 10 октября 2013 года в 15-00 на заседании диссертационного совета Д212.184.01, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», по адресу: 440028, г. Пенза, ул. Германа Титова, 28,корп.1, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенского государственного университета архитектуры и строительства.

Автореферат разослан 2 сентября 2013 года.

Ученый секретарь ^—V Бакушев диссертационного советай^^-^Т^ъТТ*----_____ Сергей Васильевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Повышение стоимости нефти вынуждает нефтеперерабатывающие предприятия производить более глубокую ее переработку, что приводит к ухудшению физико-химических показателей нефтяных гудронов и, как следствие, к снижению качества нефтяных битумов. На сегодняшний день расширение сырьевой базы для производства дорожных битумов может производиться за счет использования побочных продуктов и отходов строительства.

К таковым можно отнести отходы кровельных материалов, образующиеся при сносе, реконструкции и ремонте зданий и сооружений. На данный момент миллионы квадратных метров многослойных кровель, сделанных на основе рубероида, постоянно нуждаются в ремонте. В результате ремонта с крыш приходится снимать накопившиеся за время эксплуатации ковры, состоящие нередко из 10 и более слоев рубероида. Объем накопленных отходов, содержащих битумные компоненты, на данный момент уже составляет десятки тысяч тонн и постоянно растет. Кровельные отходы представляют собой вещества, классифицируемые по IV классу опасности и требующие захоронения на полигонах твердых бытовых отходов. Данная проблема характерна практически для всех городов России и, в том числе, для Республики Башкортостан. Важно то, что отходы мягких кровель децентрализованы и не требуют транспортных перевозок, в результате которых утилизация их становится нерентабельной.

Предметом исследования выбраны битумные вяжущие из отходов ремонта мягких кровель для дорожного асфальтобетона. В Республике Башкортостан по примерным расчетам ежегодно вывозятся на полигоны для захоронения более 100 тыс. тонн отходов, состоящих примерно на 50% из битума. В связи с этим актуальным представляется вопрос переработки отходов ремонта мягких кровель для использования в дорожном строительстве.

Работа была выполнена по государственному контракту с Министерством строительства, архитектуры и транспорта Республики Башкортостан (№ 705-06/16-А-425).

Целью работы является исследование и разработка битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель для применения в дорожном строительстве. Поставленная в данной работе цель включала решение следующих задач: -анализ литературных источников по изучению технологии переработки битумосодержащих отходов кровельных материалов в строительстве и процессов регенерации асфальтобетона при ремонте дорожных покрытий;

-изучение группового химического состава и свойств битумного порошка, полученного из отходов ремонта мягких кровель;

-разработка способов пластификации вторичного битума и исследование свойств битумного вяжущего;

-подбор состава смеси, исследование свойств асфальтобетона на основе битумного вяжущего из кровельных отходов и выявление особенностей технологии приготовления смесей;

—разработка технологической схемы переработки отходов битумосодержащих кровельных материалов на асфальтобетонном заводе.

-оценка экономической эффективности производства вяжущего из кровельных отходов, пластифицированных гудроном. Научная новизна.

Впервые установлено, что использование в асфальтобетонных смесях битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудрон ом в следующем соотношении компонентов, масс.%: битум, извлеченный из старых кровельных ковров 49-65, прямогонный гудрон 5135 повышает прочность при одновременном снижении восприимчивости асфальтобетона к температурам.

Установлены зависимости физико-механических показателей асфальтобетона от относительного содержания кровельной крошки и гудрона в битумном вяжущем. Выявлен механизм воздействия добавки кровельной крошки на структурно-механические свойства битумных вяжущих и асфальтобетонов.

Обоснованы основы технологии получения асфальтобетонов на битумных вяжущих из отходов ремонта мягких кровель с применением ультразвука для ускорения процесса смешения гудрона с вторичным битумом.

Практическая значимость.

Разработаны оптимальные составы асфальтобетонных смесей, содержащие битум, получаемый из отходов кровли, в качестве добавки от 20 до 40 % к дорожному нефтяному битуму.

Разработана технологическая схема переработки отходов битумосодержащих кровельных материалов на асфальтобетонном заводе, предусматривающая для ускорения процесса перемешивания гудрона и вторичного битума применение кавитационно-вихревого воздействия.

Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы», магистров по направлению 270100 «Строительство».

Достоверность исследований обеспечена использованием современных методов исследований на поверенном оборудовании с применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработки результатов испытаний.

На защиту выносятся следующие положения:

- результаты исследования свойств битумного порошка из отходов кровель;

- метод пластификации вторичного кровельного битума;

- составы асфальтобетонной смеси на битумном вяжущем из кровельных отходов и с добавкой кровельной крошки в стандартный битум.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных международных научно-технических конференциях «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2009-2012 гг.); на международной научно-технической конференции -«Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2009 г.); на Всероссийской научно-практической конференции

«Перспективы развития строительного материаловедения: энерго- и ресурсосбережение в строительстве» (г. Челябинск, 2010 г.).

Публикации.

По результатам исследования опубликовано 12 печатных работ, в том числе 5 работ в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 150 страниц, включая 40 таблиц и 39 иллюстраций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее цель и задачи, а также приведены основные научные и практические результаты.

В первой главе приведен анализ исследований отечественных и зарубежных авторов по применению крупнотоннажных битумосодержащих отходов в строительстве. Большой вклад в исследование новых технологий в приготовлении битумных вяжущих внесли ученые: Г.С. Бахрах, A.JI. Жолобов, Ю.И. Калган, Ю.А. Кутьин, Б.Г. Печеный, С.И. Романов, Б. С. Устинов, И.Р. Хайрутдинов, В.Г. Хозин, R. Forfylow, D. Krivit, R. Maliick, В. Middleton, D. Newcomb.

Существует два вида крупнотоннажных отходов строительства, которые могут применяться для устройства асфальтобетонных покрытий: старый асфальтобетон; битумосодержащие отходы строительства, в частности, отходы ремонта мягкой кровли.

Изучение отечественного и зарубежного опыта регенерации старого асфальтобетона показало, что имеется достаточно много способов восстановления асфальтобетонных покрытий. Однако при этом, в основном утилизируются каменные материалы, а битум либо выгорает, либо окисляется.

Начиная со второй половины XX века, в СССР на зданиях и сооружениях устраивались типовые плоские совмещенные крыши с битумными кровлями из рубероида, объем которых составлял 75-80 % от общего объема всех возведенных

крыш. В настоящее время эти крыши представляют собой своеобразные кладовые: в 1м2 кровли содержится от 20 до 70 кг и более дефицитного битума. Технически несложно выделить битум, входящий в состав снимаемого кровельного покрытия. Сложность решения данного вопроса представляет дальнейшее использование полученного битума.

При ремонте кровель может быть использовано до 15% вторичного битума для гидроизоляционных работ и некоторая небольшая часть - при изготовлении битумных мастик. Оставшуюся часть отходов ремонта мягких кровель целесообразно использовать в дорожном строительстве.

Во второй главе приводятся характеристики используемых в работе материалов (каменные материалы, нефтяной битум, прямогонный гудрон) и дается описание основных методик исследования.

Для экспериментов использовался применяемый в Башкортостане щебень четырех карьеров, дорожный битум БНД 90/130, прямогонный гудрон ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Поскольку снятый с крыш рубероид укладывался более 20-30 лет назад, то узнать какой битум использовался в то время сложно. В республике для приготовления рубероида, как правило, применялись два вида кровельных битумов по ГОСТ 9548-74 битум пропиточный марки БНК 40/180 и битум покровной марки БНК 90/30. Приводятся их характеристики.

Исследование группового химического состава вторичного битума производилось на хромотографе «Градиент-М». Рентгеноструктурный анализ вяжущего производился на дифрактометре ДРОН 4-07 по методу порошков.

С целью определения оптимального состава битумного вяжущего и его влияния на основные свойства получаемого асфальтобетона был спланирован двухфакторный эксперимент. В главе описаны теоретические основы математического планирования и статистической обработки результатов эксперимента.

Третья глава посвящена изучению свойств битума, полученного из кровельных отходов и разработке метода его пластификации.

Испытания показали, что количество примесей в битумном порошке составляют Ю...30%. Они состоят как из минеральной части - мелкого песка, так из органической - бумажных волокон, получившихся в результате разрыва картонной основы рубероида. Соотношение между органической и неорганической частями примеси будет изменяться для каждой новой партии отходов, поступающих на переработку, но общее их количество при данных условиях размельчения и сортировки не будет превышать 20...30 % массы битумного порошка.

Проверка минеральных компонентов кровель соляной кислотой показала, что в битумном порошке содержится как карбонатный, так и кварцевый песок. Гранулометрический состав примесей примерно соответствует требованиям ГОСТ Р 52129-2003, предъявляемым к минеральному порошку для асфальтобетона. Несколько меньше содержится мелких фракций: мельче 0,071мм ~ 58% (против требуемых для порошка МП-2 - 60%).

Процесс старения битумов сопровождается изменением группового химического состава, выражающегося в увеличении количества асфальтенов, смол, уменьшении содержания ароматических углеводородов. Для определения группового состава вещества битумный порошок, полученный при переработке кровельных отходов, был расплавлен при температуре 180°С и после выдержки при данной температуре (2 часа) расплав был отфильтрован. Полученный «чистый» битум был исследован (таблица 1).

Таблица 1 - Изменение группового состава битумов в процессе старения

Количество, %

Соединения БНК 90/30 БНК 90/30

свежеприготовленный состарившийся

Парафинонафтеновые 11,7 9,1

Легкие ароматические 14,2 9,9

Средние ароматические 7,8 6,3

Тяжелые ароматические 24,5 15,4

Смолы I 8,8 9,0

Смолы II 11,2 14Д

Асфальтены 21,8 36,0

Как следует из результатов анализа, в состарившемся битуме присутствуют все основные группы соединений, характерные для свежеприготовленных битумов. В исследуемом состарившемся битуме наблюдается пониженное содержание масел и повышенное количество смол и асфальтенов.

Одним из способов восстановления изначальных характеристик битума, состарившегося в составе кровельного материала в течение длительного срока эксплуатации, является восстановление его коллоидной структуры. Этого можно добиться путем растворения вяжущего в спирто-толуольной смеси с последующим выпариванием растворителя. Так, битумное вяжущее после восстановления имеет следующие показатели:

- глубина проникания иглы при 25°С - 8 дмм;

- температура размягчения - 104,4 °С;

- температура хрупкости - минус 3 °С;

- растяжимость при 25°С - 2,2 см.

Для использования вторичного битума в дорожном строительстве необходимо снизить его вязкость, увеличить растяжимость и понизить температуру хрупкости.

Одним из возможных способов пластификации является компаундирование битума гудроном. Результаты экспериментов по определению группового состава и качественных показателей вторичного битума, разбавленного различным количеством гудрона, приведены в таблицах 2 и 3 и на рисунке 1.

Таблица 2 - Изменение состава битума в результате пластификации

Соединения Количество, % БНК 90/30 состарившийся

Разбавлено гудроном, % масс

40 50

1. Парафино-нафтеновые 12,6 16,6 9,1

2. Легкие ароматические 12,4 15,2 9,9

3. Средние ароматические 9,2 8,7 6,3

4. Тяжелые ароматические 28,8 24,7 15,4

5. Смолы I 9,7 9,9 9,0

6. Смолы II 12,8 13,2 14,2

7. Асфальтены 14,5 11,7 36,0

Таблица 3 - Характеристики вторичных битумов, пластифицированных

гудроном в сопоставлении с требованиями стандартов

Наименование показателей, единицы измерения Требования ГОСТ Фактические показатели

БНД 40/60 БНД 60/90 БНД 90/130 Разбавлено гудроном, %

40 50

1. Глубина проникания иглы, 0,1 мм, при 25°С при 0°С 40-60 £13 61-90 >20 91-130 >28 54 21 114 27

2.Температура размягчения, °С £51 £47 £43 52,6 44

3. Растяжимость, см при 25°С при 0°С 45 55 3,5 65 4,0 15 3,2 29,2 3,8

4.Температура хрупкости, °С не выше -12 не выше -15 не выше -17 -19 -21,5

х -л - при 2 при Сг •с

10 21 л 1) 0 ь 9 Ю

Содержание эдроно б смвсц Хмосс

ф Содержание гудрона в смвсц Хмосс

З1

Яш

ву .»/« щ ррш

ж БШ от 40/М «ш

при 25'С" тоЬ огс

1 0 20 30 41 3 50 60

. и

»V

3 Эпш ВНД40/ 0)

Ъю<Е ЧЦМ/М

Ч к _

э о рНЯ 90/1. о)

0 20 30 40 5 й 60

в) Содержание гудрона 6 смеси, Хмасс 4 Содержание гудрона б снеси, Хмосс

Рисунок 1 - Изменение показателей вторичного битума в зависимости от степени

разбавления гудроном а) температуры размягчения; б) растяжимости; в) пенетрации; г) температуры хрупкости

В соответствии с экспериментальными результатами можно рекомендовать для восстановления эксплуатационных характеристик состарившихся в кровле битумов пластифицировать их гудроном до получения битумов дорожных марок,

рекомендуемых для использования при строительстве и ремонте дорожных покрытий в определенной дорожно-климатической зоне.

Графики изменения растяжимости при изменении температуры были построены исходя из предположения, что при достижении битума температуры хрупкости, он начинает растрескиваться, то есть растяжимость равняется нулю (рисунок 2). Пластифицированные битумы характеризуются пониженным показателем «растяжимость при 25°С». Однако эластичные свойства пластифицированного битума изменяются с температурой менее резко, чем у стандартных битумов, то есть восприимчивость вторичного битума к температуре ниже и вследствие этого трещиностойкость их выше, т.е. ниже температура хрупкости.

Рисунок 2 - Изменение растяжимости битумов в зависимости от температуры Для улучшения эксплуатационных показателей битума было опробовано применение волнового воздействия на битумное вяжущее. Ультразвуковое диспергирование осуществлялось на приборе УЗДН-1. Суть исследований заключалась в определении группового химического состава до и после воздействия ультразвука. Результаты исследования приведены в таблице 4.

80

ЕЭ

60-г

Температура,'С

Таблица 4 - Групповой химический состав битумного вяжущего до и после ультразвукового диспергирования

Соединения Битумное вяжущее, пластифицированное гудроном После воздействия ультразвука

Парафино-нафтеновые 18,3 18,0

Легкие ароматические 10,4 13,4

Средние ароматические 11,5 8,0

Тяжелые ароматические 25,4 23,5

Смолы I 9,4 9,3

Смолы II 10,1 14,0

Асфальтены 14,9 13,8

При анализе полученных данных можно увидеть, что происходит уменьшение количества асфальтенов, средних ароматических соединений и увеличение легкой ароматики. Поскольку при воздействии ультразвука не происходит существенного изменения группового химического состава, то его следует применять для ускорения процесса смешения гудрона с вторичным битумом.

Для понимания химизма взаимодействия компонентов разработанного органического вяжущего был использован рентгеноструктурный анализ. Для исследования были приготовлены два образца: вторичный битум и пластифицированное битумное вяжущее.

Дифрактограммы полученных образцов являются типичными для аморфных веществ. Следует отметить, что на дифрактограмме вторичного битума (рисунок 3,а) на фоне двух рядом расположенных дифракционных максимумов (29 = 19,175°, 20 = 21,326°), характерных для аморфной фазы вещества, присутствуют рефлексы от кристаллических примесей. Дифракто грамма пластифицированного вяжущего (рисунок 3,6) характеризуется размытым аморфным гало с одним дифракционным максимумом ((20 = 19,126°), то есть при разбавлении гудроном происходит сглаживание второго дифракционного максимума.

Рисунок 3 - Спектры дифракции а) вторичного битума; б) пластифицированного вяжущего

Таким образом, при разбавлении прямогонным гудроном вторичного вяжущего происходит химическое взаимодействие, приводящее к изменению не только физико-химических свойств.

При совмещении переработки битумосодержащих отходов и приготовления асфальтобетонных смесей в одном предприятии можно избежать операции очистки битумного порошка от примесей. При этом нужно лишь учитывать их присутствие при проектировании асфальтобетонной смеси. Разработанная технологическая схема (рисунок 4) позволяет получать дорожный битум и другие компоненты практически со 100% утилизацией кровельных отходов.

Рисунок 4 - Технологическая схема переработки отходов битумосодержащих кровельных материалов на асфальтобетонном заводе

Сущность технологии заключаются в том, что переработка производится в три основных этапа: механическое измельчение отходов кровли, переплавка

битумного порошка и смешение вторичного битума с гудроном. Для ускорения перемешивания гудрона и вторичного битума дополнительно в технологической схеме рекомендуется применение кавитационно-вихревого аппарата.

Был разработан состав асфальтобетонной смеси, которая содержит битумное вяжущее из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированное прямогонным гудроном, в следующем соотношении компонентов, мас.%: битум, извлеченный из старых кровельных ковров, содержащий до 15% примеси минерального наполнителя и волокон основы - 49...65, прямогонный гудрон -51...35. Разработана заявка на патент № 2012114263/03(021576) и выдано положительное решение о выдаче патента на изобретение от 22.05.2013.

Были изготовлены две серии образцов мелкозернистого асфальтобетона типа Б марки III. Минеральная часть асфальтобетонных смесей была одинакова. Для контрольной серии использовался битум БНД 90/130. Для опытной — битумное вяжущее из отходов рулонных кровельных ковров. Составы смесей приведены в таблице 5. Результаты испытаний представлены в таблице 6.

Таблица 5 - Составы асфальтобетонных смесей

Материал Количество, % для смеси

контрольной опытной

Щебень, фр. 5 - 20 Отсев дробления фр. 0-5 75 25 75 25

Битум БНД 90/130 Битумное вяжущее 6 6,5

Таблица 6 - Свойства асфальтобетона тип Б, м. III на различном вяжущем

Наименование показателя Ед. там. Величина показателей для асфальтобетона на вяжущем Требования ГОСТ 9128-2009

стандартном полученном из отходов

1. Средняя плотность кг/м3 2350 2340 -

2.Водонасыщение % 3,5 4,0 1,5...4,0

3. Предел прочности при сжатии при 20°С при 50°С МПа 2,95 0,72 5,95 1,38 £2,0 £0,9

4. Коэффициент водостойкости 0,97 0,93 £0,75

Из анализа полученных данных следует, что асфальтобетон на вяжущем, полученном из битумосодержащих отходов, удовлетворяет требованиям стандарта.

В четвертой главе описываются подбор рецептуры битумного вяжущего с добавкой кровельной крошки и особенности технологии приготовления асфальтобетонных смесей.

С целью выбора необходимых соотношений гудрон : вторичный битум в битумном вяжущем и стандартный битум : битумное вяжущее были проведены две серии двухфакторных экспериментов.

В качестве варьируемых факторов были выбраны: «X]» - соотношение кровельной крошки и прямогонного гудрона в вяжущем, % (40/60, 45/55, 50/50), «Х2» - время перемешивания, с (180, 360, 540). Откликами были приняты: «Yi» -предел прочности при сжатии при 50°С (Rso), и «Y2» - то же при 0°С (Ro), МПа.

Для проведения первой серии экспериментов измельченные отходы ремонта кровельных ковров (размером 2-5 мм) смешивались с нагретыми минеральными материалами в течение определенного промежутка времени, затем добавлялся гудрон в заданном соотношении. После выдерживания образцов в течение суток проводились испытания для определения основных показателей асфальтобетона.

По данным экспериментов были построены зависимости изменения прочности асфальтобетона (рисунок 5).и вычислены уравнения регрессии.

Rg& МПа Mr

а)

05 H4 М W 0.1 0

1

2 1

3

3 6

Врем перемешивание мин

Ro, МПа 6

5

4

3

2

1

0

б)

1

- а

3

Врем перемешивании мм

Рисунок 5 - Изменение прочности асфальтобетона а) при 50°С; б) при 0°С: 1 -соотношение кровельной крошки/гудрона в вяжущем, % - 40/60; 2 - то же, 45/55; 3 - 50/50.

1150=0,406 - 0,IX, +0,05Х2 - 0,045Х22 1*0= 4,1 - 0,7Х] +0,183Х2 +0,245Х22.

Для проверки физико-механических показателей асфальтобетона были изготовлены две серии образцов мелкозернистого асфальтобетона типа Б марки III. Минеральная часть асфальтобетонных смесей была одинакова. Для контрольной серии использовался битум БНД90/130. Для опытной - вяжущее было приготовлено из отходов при соотношении компонентов 40:60 (таблица 7). Результаты испытаний представлены в таблице 8.

Таблица 7 - Состав асфальтобетонных смесей

Материал Количество, % для смеси

контрольной опытной

Щебень, фр. 5-20 18 18

Щебень, фр. 3-10 26 26

Отсев 0-5 56 56

Битум БНД 90/130 5 -

Прямогонный гудрон - 4,17

Измельченный рубероид - 2,78

Таблица 8- Свойства асфальтобетона тип Б, м. Ш на стандартном вяжущем и на вяжущем из отходов ремонта мягких кровель_____

Наименование показателя Ед. изм. Величина показателей для асфальтобетона на вяжущем Требования ГОСТ 9128-2009

стандартном полученном из отходов

1 .Средняя плотность кг/м3 2550 2350 -

2.Водонасьпцение % 1,1 4,7 1,5...4,0

3. Предел прочности на сжатие при 0°С при 20°С при 50°С МПа 10,7 4,3 1,5 6,0 3,8 0,9 <12 ^2,0 £0,9

4. Пред ел прочности на растяжение при расколе МПа 3,39 2,65 от 3 до 6,5

5.Коэффициент водостойкости 0,97 0,67 2:0,85

6.Коэффициент внутреннего трения 0,68 0,96 >0,81

7.Сцепление при сдвиге МПа 0,61 0,27 >0,35

Из анализа полученных данных следует, что асфальтобетон на вяжущем,

полученном из отходов, удовлетворяет требованиям стандарта для асфальтобетона по прочности при 0°С , 20°С и при 50°С. Показатели сцепления

при сдвиге, водонасьицения и коэффициента водостойкости асфальтобетона на вторичном вяжущем не удовлетворят требованиям ГОСТ. Возможно, ввиду того, что средняя плотность образцов на вяжущем из кровельных отходов несколько меньше (2350 кг/м3 против 2550 кг/м3).

Следующая серия экспериментов выполнялась для того, чтобы свести к минимуму выявленные недостатки. Было опробовано использование вяжущего из отходов в сочетании со стандартным битумом, т.е. применение опытного вяжущего как добавку к битуму БНД.

В качестве варьируемых факторов были выбраны: «Х]>> - относительное содержание кровельной крошки и прямогонного гудрона в битумном вяжущем, % (20, 40, 60 %), «Х2» - температура перемешивания, °С (150, 165, 180). Откликами были приняты характеристики асфальтобетона: «Yi» - во до насыщение (В),%; «У2» - предел прочности при сжатии при 0°С (R0), «Y3» - то же, при 20°С (R20), «У4» - то же, при 50°С (R50), МПа; «У5» - сдвигоустойчивость (СЛ), МПа; «Y6» -предел прочности на растяжение при расколе при температуре 0 °С (Rp), МПа.

По данным эксперимента были построены графики (рисунки 6-11). На рисунках под буквой «а)>> приводятся зависимости показателей асфальтобетона от относительного содержания кровельной крошки и гудрона в битумном вяжущем; «б)» - зависимости от температуры приготовления смеси.

Рисунок 6 - Изменение водонасьицения асфальтобетона

- J 50" С

- 165ПС

- IBO'C

a)L

12 i----

t

10 I

i nt itfu

б)

Рисунок 7 - То же, прочности асфальтобетона при сжатии при 0°С

Рисунок 8 - То же, прочности асфальтобетона при сжатии при 20°С

а)

б)

Рисунок 9 - То же, прочности асфальтобетона при сжатии при 50°С

Содержание

крошки м Арона ■ в ткущей —♦—20?«

-Л-60%

б)

Рисунок 10 - То же, показателя сдвигоустойчивости асфальтобетона

Рисунок 11 -То же, прочности асфальтобетона при растяжении при расколе при температуре

0°С

Из приведенных результатов, можно сделать вывод о нехарактерных зависимостях асфальтобетона, приготавливаемого при температуре 150°С. Это можно объяснить тем, что при данной температуре кровельная крошка медленно растворяется, следовательно, плохо объединяется с гудроном и битумом, и неэффективно работает как вяжущее. Показатели прочности при сжатии и

сдвигоустойчивости удовлетворяют требованиям ГОСТ 9128-2009, даже превосходят их при содержании кровельной крошки и гудрона в битумном вяжущем от 20 до 40% и температуре свыше 150 °С. Прочность при растяжении удовлетворяет ГОСТ при температуре 180°С. Получены зависимости свойств асфальтобетона от исследуемых факторов:

В = 5,35 + 1,58*, - 0,13*2 + 0,86*,2 -0,39*' -0,23*, *2.

Ä0= 8,32+ 1,13*,+0,792*2.

»

R20 = 4,29 + 0,44*2 - 0,84Л",2 .

9

R50 = 1,19+0,42*, + 0,8*2 + 0,5*2 + 0,2*,*2.

>

С/7 = 0,28+0,04*, + 0,11*2 + 0,08*2 ~ 0,05*,*г

RP = 2,17 + 0,38*2 + 0,44*,2 + 0,34*2 -0,23*1*2

Из анализа полученных данных следует, что асфальтобетон на вяжущем, полученном из битумосодержащих отходов, удовлетворяет требованиям стандарта для асфальтобетона по показателям прочности при 0°С, 20°С и 50°С. По сравнению с асфальтобетоном на стандартном битуме показатель водонасыгцения опытного асфальтобетона не удовлетворяет нормативным требованиям. Бумажные волокна, входящие в состав кровельных отходов при водонасыщении дополнительно впитывают влагу, что повышает водонасыщение.

Исходя из этого, до проведения длительных натурных испытаний, асфальтобетоны на таком вяжущем можно рекомендовать для покрытий автомобильных дорог III и IV категорий, а для дорог более высоких категорий они могут применяться для устройства слоев оснований.

В пятой главе рассматривается экономическая эффективность внедрения в производство битумного вяжущего.

Для оценки конкурентоспособности производства по предложенной технологии была рассчитана себестоимость 1 тонны разработанного вяжущего. Капитальные затраты на проектирование и строительство цеха по смешению вторичного битума с гудроном определяются на основе расходов по приобретению технологического и силового оборудования, его транспортировке,

монтажу и пусконаладочным работам. Эксплуатационные расходы были рассчитаны методом калькулирования с учетом всех статей затрат.

Себестоимость 1 тонны битумного вяжущего оценивается в 4800 руб./т. Выручка от реализации вяжущего, исходя назначенной стоимости 1 тонны - 9 ООО руб., составляет 22,41 млн.руб. При объеме переработанных битумосодержащих кровельных отходов в 1245 тонн и ориентировочном выходе готовой продукции в 2490 тонн сумма прибыли составит более 10 млн. рублей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Определен гранулометрический состав примесей битумного порошка, полученного из отходов ремонта мягких кровель. Установлено, что битумный порошок, полученный при измельчении отходов, содержит 10-30% примесей, состоящих как из минеральной части - смеси карбонатного и кварцевого мелкого песка, так из органической - бумажных волокон, получившихся в результате разрыва картонной основы рубероида.

2. Установлено, что в состарившемся в кровле битуме наблюдается пониженное содержание масел и повышенное количество смол и асфальтенов, и как следствие снижение пенетрации вторичного битума, повышение температуры размягчения и температуры хрупкости.

3. Разработана схема компаундирования вторичного битума и гудрона. Для получения дорожных битумов марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130 предложено вводить во вторичный битум пластификатор - гудрон в пределах 51...35% (массовое содержание гудрона в компаунде). Доказана приемлемость предложенной пластификации состарившегося кровельного битума. Осуществлен выпуск опытной партии битумного вяжущего, полученного путем переработки кровельных отходов.

4. Разработаны рецептуры асфальтобетонных смесей на вяжущем из отходов ремонта мягких кровель. Полученные асфальтобетоны удовлетворяют основным требованиям стандартов. Предложена технологическая схема производства асфальтобетонных смесей, включающая дополнительно применение кавитационно-вихревого аппарат для ускорения процесса перемешивания гудрона

и вторичного битума, разработана методика проектирования состава таких смесей, выявлен оптимальный температурный диапазон их производства, составляющий 160-180°.

5. Установлено, что добавка измельченных отходов ремонта мягких кровель в композиции асфальтобетонных смесей повышает прочностные характеристики асфальтобетона. Выявлено, что время перемешивания при введении кровельных отходов и гудрона в минеральную смесь составляет 3 минуты, а целесообразное отношение крошка: гудрон - 1:1,5.

6. Установлено, что предложенным битумным вяжущим из отходов ремонта мягких кровель можно заменить от 20 до 40 % нефтяного дорожного битума, что позволяет использовать его в качестве вяжущего для производства асфальтобетонных смесей и создает возможность расширения сырьевой базы органических вяжущих за счет использования кровельных отходов

7. Асфальтобетонные смеси, приготавливаемые на предлагаемом вяжущем, могут быть рекомендованы для слоев основания автодорог всех категорий и для покрытий дорог III и IV категорий.

8. Себестоимость 1 тонны битумного вяжущего, полученного из отходов ремонта мягких кровель, составила 4800 руб./т. При объеме производства 2490 тонн вяжущего экономический эффект составляет более 10 млн. руб.

Основные положения н результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

Публикации в журналах, рекомендованных ВАК МО и Н РФ:

1. Яковлев, В.В. Асфальтобетоны на битумном вяжущем, полученном из отходов ремонта кровель / В.В. Яковлев, З.У. Асадуллина II Башкирский химический журнал. - 2011. - Т. 18, №1. - С. 49-52

2. Асадуллина, З.У. Механизм старения и пластификации вторичного битума гудроном / З.У. Асадуллина, В.В. Яковлев И Строительные материалы. -М. -2012. -№1- С.51-53.

3. Асадуллина, З.У. Вовлечение отходов кровельных материалов в производство битума / З.У. Асадуллина, В.В. Яковлев // Безопасность жизнедеятельности. — 2012. №11. - С.53-56.

4. Асадуллина, З.У. Технико-экономические и экологические преимущества природоохранной технологии / З.У. Асадуллина, С. А. Исмагилов, В.В. Яковлев // Башкирский химический журнал. - 2012. - Т. 19, №2. - С. 74-77.

5. Асадуллина, З.У. Подбор рецептуры битумного вяжущего с добавкой кровельной крошки и особенности технологии приготовления асфальтобетонных смесей / З.У. Асадуллина, В.В. Яковлев // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". - 2013. - №1. -С.383-390.

Публикации в других изданиях:

6. Яковлев, В.В. Отходы битумсодержащих кровельных материалов в дорожном строительстве / В.В. Яковлев, З.У. Асадуллина // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: Материалы Межд. научно-техн. конференции, 20-21 мая 2009 г. - Уфа, 2009. - Вып.4. - С. 110-111.

7. Яковлев, В.В. Применение отходов битумосодержащих кровельных материалов в дорожном строительстве / В.В. Яковлев, З.У. Асадуллина // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Перспективы развития строительного материаловедения: энерго- и ресурсосбережение в строительстве». - Челябинск, 2011. - С. 73-75.

8. Яковлев, В. В. Получение вяжущих для асфальтобетона из отходов ремонта мягких кровель / В.В. Яковлев, З.У. Асадуллина, М.И. Петухова // Проблемы строительного комплекса России: материалы XIV Международной научно-технической конференции при XIV специализированной выставке «Архитектура. Строительство. Коммунальное хозяйство. Энергосбережение -2010». - Уфа, 2010. - С. 194-202.

9. Асадуллина, З.У. Получение вторичного материала из отходов ремонта мягких кровель для дорожного строительства / З.У. Асадуллина, В.В. Яковлев // Проблемы прочности и долговечности бетона и железобетона: материалы научно-

технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора Полака Алексея Филипповича. - Уфа, 2011. - С. 288-292.

10. Асадуллина, З.У. Проектирование состава асфальтобетонной смеси на битумном вяжущем из отходов ремонта мягких кровель/ З.У. Асадуллина // Проблемы строительного комплекса России: Материалы XVI Междунар. науч.-техн.конф., 14-16 марта 2012 г.-Уфа, 2012.-С. 130-133.

11. Асадуллина, З.У. Зарубежный опыт использования кровельных отходов для асфальтобетонных смесей / З.У. Асадуллина, Л.Э. Хасанова // Проблемы строительного комплекса России: материалы XVI Международной научно-технической конференции. - Уфа, 2012.-С. 133-134.

12. Асадуллина, З.У. Восстановление качественных характеристик битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель для вторичного использования в дорожном строительстве / З.У. Асадуллина, В.В. Яковлев // Автомобильные дороги. - 2013. - Вып. 1. - С. 71 -74.

Подписано в печать 23.08.2013. Бумага офсетная. Формат 60x84 '/¡б Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1 Тираж 100. Заказ 121

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес издательства и типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

БИТУМНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ИЗ ОТХОДОВ РЕМОНТА МЯГКИХ КРОВЕЛЬ ДЛЯ ДОРОЖНОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Яковлев В.В.

На правах рукописи

04201362137

Асадуллина Зарема Ураловна

Уфа 2013

Введение................................................................................... 4

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫХ ОТХОДОВ

1 СТРОИТЕЛЬСТВА ДЛЯ УСТРОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ 8 ПОКРЫТИЙ..............................................................................

^ ^ Использование старого асфальтобетона в дорожном ^ ^ строительстве.........................................................................................

^ 2 Утилизация битумосодержащих отходов кровельных ^

материалов.......................................................................

^ 2 j Применение отходов ремонта кровель для 22

гидроизоляционных работ......................................................

Y 22 Использование битумосодержащих кровельных отходов в ^ дорожном строительстве..............................................

1.3 Выводы по главе. Цель и задачи исследований.................................. 52

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.................................... 54

2 1 Характеристика материалов, примененных для исследований......... 54

2 2 Методики, применяемые для исследований битумного ^

вяжущего.................................................................................................

Методики, применяемые для исследований качественных 2.2.1 показателей битумного вяжущего и прямогонного 57

гудрона....................................................................

2 2 2 Групповой химический состав.................................................... 5g

2.2.3 Рентгенофазовый анализ............................................................. 60

224 Построение плана проведения полного факторного ^

эксперимента и его статистическая обработка.........................

Методики, используемые при испытании ,, 2.3 , ' 66 асфальтобетона.............................................................................

БИТУМНОЕ ВЯЖУЩЕЕ ИЗ ОТХОДОВ РЕМОНТА КРОВЕЛЬ И

АСФАЛЬТОБЕТОН, ПОЛУЧЕННЫЙ НА ЕГО ОСНОВЕ.........................

3.1 Изучение состава и свойств битумного порошка............................... 67

3.1.1 Исследование свойств битума, извлеченного из ^ отработанного кровельного покрытия.................................

3.1.2 Вторичный битум, извлеченный из кровельных ковров на ^ промышленной установке...........................................................

^ ^ ^ Вторичный битум, полученный из порошка в лабораторных ^ ^ условиях..................................................................

^ 2 Разработка способов пластификации вторичного битума и ^ рецептуры битумного вяжущего..........................................................

3.3 Ультразвуковое диспергирование битумного вяжущего................... 88

3.4 Рентгеноструктурный анализ битумного вяжущего..................... 89

3.5 Подбор состава асфальтобетонной смеси на битумном вяжущем.... 91

ПОДБОР РЕЦЕПТУРЫ БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО С ДОБАВКОЙ КРОВЕЛЬНОЙ КРОШКИ И ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ 99

ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ..........................

^ ^ Определение оптимального соотношения кровельной крошки и

прямогонного гудрона в битумном вяжущем асфальтобетонной 101

смеси................................................................................

^ ^ Испытания асфальтобетонной смеси на битумном вяжущем ^ ^

с добавкой кровельной крошки и стандартном битуме...........

^ 2 Определение оптимального соотношения кровельной крошки,

пластифицированной прямогонным гудроном, и стандартного 111

битума в вяжущем асфальтобетонной смеси...............................

Испытания асфальтобетона на битумном вяжущем с 4.2.1 добавкой кровельной крошки при оптимальной температуре 116

приготовления..............................................................................

^ ^ Испытания асфальтобетонной смеси без замены и при ^ ^ полной замене битума новым вяжущим....................................

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ......................................................................... 121

5.1 Определение капитальных затрат и эксплуатационных расходов на производство вяжущего из отходов ремонта мягких

кровель.................................................................................................... 121

^ Плата за захоронение отходов ремонта мягких кровель на

полигоне твердых бытовых отходов.................................................... 126

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.................................................................................. 128

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................... 130

Приложения

142

ВВЕДЕНИЕ

Темпы строительства автомобильных дорог во многих регионах России сдерживаются высокой стоимостью либо отсутствием кондиционных дорожно-строительных материалов. Повышение стоимости нефти вынуждает нефтеперерабатывающие предприятия производить более глубокую ее переработку, что приводит к ухудшению физико-химических показателей нефтяных гудронов и, как следствие, к снижению качества нефтяных битумов. На сегодняшний день расширение сырьевой базы для производства дорожных битумов может производиться за счет использования побочных продуктов и отходов строительства.

К таковым можно отнести отходы кровельных материалов, образующиеся при сносе, реконструкции и ремонте зданий и сооружений. На данный момент миллионы квадратных метров кровель, сделанных на основе рубероида, постоянно нуждаются в ремонте. В результате ремонта с крыш приходится снимать накопившиеся за время эксплуатации ковры, состоящие нередко из 10 и более слоев рубероида. Утилизация таких отходов представляет собой серьезную проблему. Объем накопленных отходов, содержащих битумные компоненты, на данный момент уже составляет десятки тысяч тонн и постоянно растет. Кровельные отходы представляют собой вещества, классифицируемые по IV классу опасности и требующие захоронения на полигонах твердых бытовых отходов. Данная проблема характерна практически для всех городов России и, в том числе, для Республики Башкортостан. Предметом исследования выбран асфальтобетон на битумном вяжущем из отходов ремонта мягких кровель. В РБ по примерным расчетам ежегодно вывозятся на полигоны для захоронения более 100 тыс. тонн отходов, состоящие примерно на 50% из битума. В связи с этим

актуальным представляется вопрос переработки отходов ремонта мягких кровель для использования в промышленности строительных материалов.

Работа была выполнена в рамках государственной научно-технической программы Республики Башкортостан по заказу Академии наук РБ (договор № 705-06/16-А-425).

Целью работы является исследование и разработка битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель для применения в дорожном строительстве.

Поставленная в данной работе цель включала решение следующих задач: -анализ литературных источников по изучению технологии переработки битумосодержащих отходов кровельных материалов в строительстве и процессов регенерации асфальтобетона при ремонте дорожных покрытий;

-изучение группового химического состава и свойств битумного порошка, полученного из отходов ремонта мягких кровель;

-разработка способов пластификации вторичного битума и исследование свойств битумного вяжущего;

-подбор состава смеси, исследование свойств асфальтобетона на основе битумного вяжущего из кровельных отходов и выявление особенностей технологии приготовления смесей;

-разработка технологической схемы переработки отходов битумосодержащих кровельных материалов на асфальтобетонном заводе.

-оценка экономической эффективности производства вяжущего из кровельных отходов, пластифицированных гудроном. Научная новизна.

Впервые установлено, что использование в асфальтобетонных смесях битумного вяжущего из отходов ремонта мягких кровель, пластифицированных прямогонным гудроном в следующем соотношении компонентов, масс.%: битум, извлеченный из старых кровельных ковров 49-65, прямогонный гудрон 51-35 повышает прочность при одновременном снижении восприимчивости асфальтобетона к температурам.

Установлены зависимости физико-механических показателей асфальтобетона от относительного содержания кровельной крошки и гудрона в битумном вяжущем. Выявлен механизм воздействия добавки кровельной крошки на структурно-механические свойства битумных вяжущих и асфальтобетонов.

Обоснованы основы технологии получения асфальтобетонов на битумных вяжущих из отходов ремонта мягких кровель с применением ультразвука для ускорения процесса смешения гудрона с вторичным битумом.

Практическая значимость.

Разработаны оптимальные составы асфальтобетонных смесей, содержащие битум, получаемый из отходов кровли, в количестве от 20 до 40 % к дорожному нефтяному битуму.

Разработана технологическая схема переработки отходов битумосодержащих кровельных материалов на асфальтобетонном заводе, предусматривающая для ускорения процесса перемешивания гудрона и вторичного битума применение кавитационно-вихревого воздействия.

Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы», магистров по направлению 270100 «Строительство».

Достоверность исследований обеспечена использованием современных методов исследований на поверенном оборудовании с применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработки результатов испытаний.

На защиту выносятся следующие положения;

- результаты исследования свойств битумного порошка из отходов кровель;

- метод пластификации вторичного кровельного битума;

- составы асфальтобетонной смеси на битумном вяжущем из кровельных отходов и с добавкой кровельной крошки в стандартный битум.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных международных научно-

технических конференциях «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2009-2012 гг.); на международной научно-технической конференции -«Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2009); на Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития строительного материаловедения: энерго- и ресурсосбережение в строительстве» (г. Челябинск, 2010).

Публикации

По результатам исследования опубликовано 12 печатных работ, в том числе, 5 работ в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Исследования проводились в лабораториях; ГУП «Институт нефтехимпереработки» РБ, Институт нефтехимии и катализа РАН, ФГБОУ ВПО УГНТУ, ГКУ Управление дорожного хозяйства РБ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы и 5 приложений; содержит 150 страниц машинописного текста, 39 иллюстраций и 40 таблиц. Список использованной литературы включает 122 наименования.

Работа выполнена на кафедре «Автомобильные дороги и технология строительного производства» Уфимского государственного нефтяного технического университета (г.Уфа).

Автор выражает благодарность заведующему отделом битумов ГУП «ИНХПРБ» к.т.н. Ю.А. Кутьину и заведующему лабораторией структурной химии ИНК РАН, д.т.н, профессору J1.M. Халилову за помощь на всех этапах проведении исследования.

1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫХ отходов СТРОИТЕЛЬСТВА ДЛЯ УСТРОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ

ПОКРЫТИЙ

Проблема утилизации строительных отходов остро стоит во всем цивилизованном мире. По данным Европейской ассоциации по сносу зданий, созданной в 1976 г., ежегодно на планете образуется около 2,5 млрд. т. строительных отходов, в том числе в Европе - 200 млн. т.

На сегодняшний день существует два пути утилизации строительных отходов:

- захоронение на специально отведенных полигонах и свалках;

- полная переработка с помощью специальной дробильной техники.

До недавнего времени в России в подавляющем большинстве утилизация строительных отходов проходила по первому варианту, но, по сути, это всего лишь откладывание решения проблемы на завтра. Кроме того, такой способ утилизации создает большие экологические проблемы.

За рубежом проблема утилизации отходов решается системно на государственном уровне: в некоторых странах свалки строительных отходов запрещены вовсе, а в США и Канаде свалки в принципе существуют, но их размер значительно ограничен тем, что стоимость "сваливания" отходов существенно превосходит стоимость их переработки.

Решить экологические и экономические проблемы, возникающие с образованием такого количества отходов, возможно только путем организации их масштабной переработки. В странах западной Европы уже сейчас доля переработки строительных отходов составляет в среднем около 50% от общего объема. За счет совершенствования технологий и законодательства смогли достигнуть очень высокого уровня переработки строительных отходов Дания,

Нидерланды, Швеция, где в настоящее время перерабатывают более 90% [104] таких отходов. В Германии индустрия переработки отходов имеет полувековую историю. Здесь функционирует более 400 заводов, перерабатывающих строительный мусор[45].

В России ежегодно образуется всего 15-17 [60] млн. т строительного мусора. В Москве доля строительного мусора выросла до 25% от общего объема отходов и составила в 2004 году 4 млн. т [48] (тогда как в 2001 году образовалось всего 1,7 млн. т). Темпы роста объема строительных отходов составляют до 25% в год.

Таким образом отходы представляют собой серьезный источник загрязнения, однако при правильной организации управления отходами они могут являться неиссякаемым источником ресурсов.

Важным направлением в решении этих задач становится применение отходов промышленности в качестве сырья при создании новых строительных материалов. Утилизация отходов таким способом позволяет сократить дефицит различных компонентов и материалов в строительстве, а также значительно снизить расходы, связанные с сокращением полигонов для захоронения отходов.

Существует два вида крупнотоннажных отходов строительства, которые могут применяться для устройства асфальтобетонных покрытий:

а) старый асфальтобетон;

б) битумосодержащие отходы строительства, в частности, отходы ремонта мягкой кровли.

Ниже рассмотрим способы регенерации старого асфальтобетона в дорожном строительстве и переработки битумосодержащих кровельных отходов.

1.1 Использование старого асфальтобетона в дорожном строительстве

Наиболее распространенным способом восстановления (увеличения прочности) дорожной одежды в России и странах СНГ является устройство слоев усиления поверх старого покрытия. За рубежом чаще применяют способ, называемый «способом переукладки», при котором потерявшие несущую способность слои асфальтобетона удаляют фрезерованием, а на их место укладывают новые. Срок службы восстановленной дорожной одежды соответствует расчетному, а стоимость ремонта ниже, чем при традиционном способе усиления благодаря частичной компенсации затрат за счет реализации сфрезерованного материала - асфальтобетонного гранулята (АГ) [8]. Еще больше удешевляют ремонтные работы различные способы регенерации асфальтобетона.

Существует большое количество методов регенерации [90-93], которые могут быть применены при ремонте и реконструкции автодорог. Все методы можно объединить в следующие группы:

а) горячая регенерация на месте: используют различные способы разогрева, разрыхления и улучшения свойств старого асфальтобетона с последующим устройством покрытия;

б) холодная регенерация на месте: материал старого покрытия снимают холодным фрезерованием, обрабатывают битумной эмульсией и (или) цементом и устраивают нижний слой нового покрытия;

в) холодно-горячая регенерация (комбинированные методы): материал старого покрытия снимают холодной фрезой, а затем перерабатывают его с подогревом, добавлением нового щебня и битума в смесительной установке и укладывают в покрытие. Переработка может осуществляться на месте в

передвижной смесительной установке или на стационарном асфальтобетонном заводе.

Широкое распространение получила регенерация способом горячей переработки в смесительных установках периодического действия.

Старый асфальтобетон, полученный путем разлома покрытия, предварительно дробят в щековых, конусных или роторных дробилках ударного действия. Установлено, что асфальтобетон легче поддается разрушению в водонасыщенном состоянии. Дробление проводят в холодное или умеренно теплое время (не выше 15 °С). Материал, полученный холодным фрезерованием, не измельчают, а добавляют к свежим и уже прошедшим через сушильный барабан минеральным материалам.

В зависимости от принятой технологии старый асфальтобетон может подаваться питателем в горячий элеватор, весовой бункер или смеситель.

При загрузке предварительно отдозированного старого асфальтобетона в элеватор для горячих каменных материалов его нагрев обеспечивается длительным контактом с ними. Недостатком является загрязнение битумом ковшей, сит грохота и других элементов оборудов