автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Кинетика и аппаратурно-технологическое оформление процесса получения резинобитумных композиций

На правах рукописи

ЗАБАВНИКОВ Михаил Владимирович

КИНЕТИКА И АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ РЕЗИНОБИТУМНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Специальность 05.17 08 — Процессы и аппараты химических технологий

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов 2005

Работа выполнена на кафедре "Переработка полимеров и упаковочное производство" Тамбовского государственного технического университета.

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор

Беляев Павел Серафимович

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Скуратов Владимир Кириллович

Доктор технических наук, профессор Ярцев Виктор Петрович

Ведущая организация Научно-исследовательский институт рези-

нотехнического машиностроения (ОАО "НИИРТмаш"), г. Тамбов

Защита диссертации состоится " /(>" 2005 г. в

3& мин на заседании диссертационного совета Д 212.260.02 Тамбовского государственного технического университета по адресу: г. Тамбов, ул. Ленинградская, 1, ауд. 60.

Отзывы в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, Тамбовский государственный технический университет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тамбовского государственного технического университета.

Автореферат разослан "

¿Г- Ък* 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент

В.М. Нечаев

гзЗо

12Ш!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Выполненная работа направлена на совершенствование процесса получения резинобитумных композиций (РБК), используемых при изготовлении асфальтобетонных покрытий, путем модификации нефтяных дорожных битумов резиновой крошкой (РК), полученной в результате утилизации изношенных автомобильных шин. Это позволит не только улучшить качественные эксплуатационные характеристики нефтяных битумов, но и продвинуться в решении экологического вопроса, связанного с переработкой изношенных шин. В настоящее времй в промышленности большинство технологических процессов, направленных на получение полимерных композиций на основе битума, в том числе и резинобитумных, осуществляется, в основном, по периодической схеме, не позволяющей в полном объеме использовать все технологические и физико-механические свойства модификаторов битума. Особенно остро этот вопрос стоит в дорожном строительстве, где нефтяные битумы, в том числе и модифицированные полимерами, используются как связующие при производстве асфальтобетона. Этим процессам присущи следующие основные недостатки: нестабильность физико-механических показателей получаемых смесей в разных партиях вследствие недостаточно полного исследования влияния параметров процесса на качество получаемой композиции; высокая метало- и энергоемкость; невозможность полной механизации и автоматизации процесса; высокая пожаро- и взры-воопасность; невозможность создания экологически чистых производств. Переход на новые прогрессивные технологии позволит устранить многие из этих недостатков, достигнув при этом высокого качества модифицированных битумов.

Работа выполнялась в соответствии с научно-технической программой Минобразования РФ "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" (код 201. Производственные технологии), 2001 -2004 гг.

Цель работы - исследование кинетики и аппаратурно-технологическое оформление непрерывного процесса получения резинобитумных композиций для дорожных покрытий на основе резиновой крошки, образующейся при утилизации изношенных шин. В соответствии с этим в данной работе поставлены и решены следующие задачи:

- проведен анализ современного состояния способов модификации нефтяных битумов полимерами и направлений совершенствования технолог ического оборудования;

- исследована кинетика процесса получения резинобитумных композиций на основе резиновой крошки из изношенных шин и предложены пути интенсификации процесса и повышения качества композиции;

разработана экспериментальная установка, реализующая непрерывную технологию получения резинобитумной композиции, исследовано влияние режимных переменных и технологических параметров на качество композиции;

- разработаны новые рабочие органы смесителя непрерывного действия, позволяющие существенно повысить интенсивность диспергирования резиновой крошки и качество получаемых композиций!-- --

| рос. национальна* |

i библиотека 1

!.. «та?]

- предложена математическая модель процесса смешения резинобитум-ных композиций в двухшнековых смесителях непрерывного действия, проведена ее параметрическая идентификация и проверена ее адекватность физическому процессу в смесителях;

- разработана методика расчета конструктивных и энергосиловых параметров смесителя непрерывного действия для получения резинобитумных композиций;

- проведена проверка качества асфальтобетонных дорожных покрытий, произведенных на основе получаемых резинобитумных композиций, и подтверждена эффективность предлагаемой непрерывной технологии получения РБК по сравнению с аналогами

Научная новизна работы заключается в следующем:

- экспериментально изучена кинетика и механизмы процессов набухания и деструкции резиновой крошки из изношенных шин в нефтяном битуме;

- предложен способ получения резинобитумных композиций по непрерывной схеме на базе двухшнекового смесителя;

- экспериментально изучена гидродинамика потоков в смесителе и процесс диспергирования резиновой крошки и предложены новые рабочие органы двухшнекового смесителя - конические насадки - позволяющие интенсифицировать процесс и повысить качество резинобитумной композиции (получен патент РФ № 2247654);

- предложена математическая модель процесса смешения резинобитумных композиций в двухшнековых смесителях непрерывного действия, позволяющая рассчитывать конструктивные параметры смесителя.

Практическая ценность. Разработана экспериментальная установка -двухшнековый смеситель непрерывного действия со сменными рабочими органами, - позволяющая определять влияние технологических и конструктивных параметров на качество получаемой резинобитумной композиции.

Предложена компоновка рабочих органов двухшнекового смесителя для непрерывного процесса модификации нефтяного битума, позволяющая интенсифицировать процесс диспергирования резиновой крошки в смесителе и повысить эффективность получения резинобитумной композиции.

Предложена методика расчета смесителя непрерывного действия для производства РБК на основе РК из изношенных шин при условии обеспечения заданного качества смешения и мощности, затрачиваемой на смешение.

Предложена непрерывная технологическая схема производства резинобитумной композиции на основе резиновой крошки из изношенных шин, позволяющая интенсифицировать процесс изготовления резинобитумных композиций и повысить их качество, что приводит к возрастанию прочности асфальтобетона на 15.. .20 %, повышению трещиностойкости на 25 % и морозостойкости на 15 %.

Рекомендации по конструированию и расчету энергосиловых характеристик основного технологического оборудования при производстве резинобитумной композиции непрерывным способом приняты к использованию в ОАО "НИИРТмаш" (г Тамбов). Государственным учреждением "Дирекция строящих-

ся автомобильных дорог" (г. Тамбов) рекомендованы к использованию разработанные технология модификации нефтяного дорожного битума резиновой крошкой и технологическое оборудование, которое внедрено в производственный цикл ОАО "Агропромдорстрой" (г. Тамбов). Результаты работы используются при подготовке студентов в ТГТУ (г. Тамбов) по специальности 261201 и магистрантов по программе 150400.26 и внедрены в МУП "МККУ" (г. Мичуринск).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на всероссийских, межрегиональных и международных научных, научно-практических и научно-технических конференциях: "Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений" (Казань, 2001); "Теплофизические измерения в начале XXI века" (Тамбов, 2001); "Наукоемкие химические технологии-2002" (Уфа, 2002); "Инженерная защита окружающей среды" (Москва, 2002); "Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий" (Москва-Воронеж-Сочи, 2002); "Природные ресурсы и учение В.И. Вернадского - основа устойчивого развития цивилизации" (Тамбов, 2003); "Проблемы экологии и ресурсосбережения при переработке и восстановлении изношенных шин" (Москва, 2003); "Полимеры в строительстве" (Казань, 2004); "Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством" (Тамбов, 2004); "Наукоемкие химические технологии - 2004" (Волгоград, 2004); "Международная конференция по каучуку и резине" (Москва, 2004); "Рынок шин, РТИ и каучуков: производство, наукоемкие технологии, сбыт" (Москва, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 1 патент.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 104 источника, и 3 приложений. Содержание диссертации изложено на 149 страницах машинописного текста, включая 57 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложено краткое содержание работы и показана актуальность решаемых в ней задач, сформулированы цель работы и задачи исследования.

В первой главе приведен анализ современных методов модификации нефтяных битумов полимерными материалами, указывающий на несовершенство процессов и применяемого технологического оборудования, а также на различные подходы к модификации битумов полимерами. Даны физико-химические особенности взаимодействия полимера и нефтяного битума при производстве поли-мербитумных композиций для каждого типа полимера и области применения получаемых композиций. Первая глава заканчивается формулировкой задач исследования.

Вторая глава посвящена исследованию периодического процесса производства резинобитумной композиции и выявлению путей интенсификации процесса, а также повышению качества получаемой композиции Для этого была создана

экспериментальная установка на базе смесителя периодического действия с 2-образными лопастями. Скорость вращения лопастей изменяли в интервале 100...200 об/мин, рабочая температура производства резинобитумной композиции составляла 160 "С. Такой температурный режим обеспечивает начало процесса деструкции резиновой крошки и является верхним пороговым значением рабочего температурного интервала переработки окисленного дорожного нефтяного битума, при котором скорость термоокислительных процессов, проходящих в битуме, невелика. Были получены зависимости основных показателей качества нефтяных битумов, используемых в дорожном строительстве: пенетрации П25 и показателя растяжимости Д25 при температуре 25 °С, температуры размягчения по кольцу и шару Тк.,ш, и эластичности Э от времени смешения, фракционного состава резиновой крошки, частоты вращения лопастей смесителя. На рис. 1 в качестве примера приведены физико-механические показатели резинобитумных композиций, полученных по периодической схеме, с концентрацией резиновой крошки в битуме 6 %.

Такое содержание РК в битуме позволяет получать резинобитумную композицию с теми же показателями П25, что и нефтяной битум, используемый дам модификации, но с улучшенными качественными показателями (ТКиШ, Д25, Э).

3,6 7,2 10,8 14,4 18 21,6

3,6 7,2 10,8 14,4 18 21,6

3,6 7,2 10,8 14,4 18 21,6

-1-1-г

3,6 7,2 10,8 14.4 18

21,6

Рис. 1 Изменение физико-механических показателей РБК при периодическом способе производства от времени смешения:

/-РК 1.. 2 мм: 2 - РК 0,8 .1 мм, 5 - РК 0,6...0,8 мм; 4-РК 0,8. .1 мм, 5 - РК 0,6 . 0,8 мм при п - 100 об/мин; 6 - БНД 60/90 при п = 200 об/мин

В процессе смешения при технологической температуре производства композиции в резиновой крошке идут два процесса: набухание в масляных фракциях битума и деструкция резины. Получены зависимости степени набухания Сн и степени деструкции Сд резиновой крошки от времени смешения, фракционного состава резиновой крошки, частоты вращения лопастей смесителя (рис. 2). Исследования показали, что для повышения качества резинобитумной композиции необходимо сократить время температурного воздействия на битум, чтобы уменьшить термоокислительные процессы в нем и тем самым замедлить процесс старения, а также необходимо повысить степень диспергирования резиновой крошки, так как при уменьшении размеров резиновой крошки улучшаются физико-механические показатели резинобитумной композиции. Сн, кг/'кг

_ : т.- 10, с

-1-1-1-1-1-1

0 3,6 7,2 10,8 14,4 18 21,6

0 3,6 7,2 10,8 14.4 18 21,6

а) б)

Рис. 2 Изменение степени набухания а) и степени деструкции б) резиновой крошки в нефтяном битуме:

/ - РК 0,8... i мм, 2 - РК 0,2. .0,4 мм, при п -= 100 об/мин, 3 - РК 0,8... 1 мм; 4- РК 0.2. 0,4 мм, 5 - РК 1 .2 мм, при п = 200 об/мин

Третья глава посвящена разработке непрерывной технологии производства резинобитумной композиции на базе смесителя непрерывного действия, позволяющей интенсифицировать процесс модификации нефтяного битума резиновой крошкой Для исследования влияния технологических и конструктивных параметров процесса производства резинобитумной композиции была разработана лабораторная установка (рис. 3), включающая в себя двухшнековый смеситель непрерывного действия 1 с диаметром шнеков 40 мм, снабженный рубашкой обогрева. Крутящий момент на шнеки смесителя передается от электродвигателя 4 через вариатор 3, позволяющий бесступенчато регулировать частоту вращения шнеков в диапазоне от 20 до 80 об/мин, и редуктор-раздвоитель 2. Температурный режим получения резинобитумной композиции поддерживается путем подачи теплоносителя от термостата 5 в рубашку обогрева смесителя, и контролируется термопарой б, подключенной к регулятору 7. В корпусе смесителя предусмотрены вентили 8, обеспечивающие отбор перерабатываемого материала в

различных зонах смесителя. Рабочие роторы смесителя комплектуются сменными насадками. Конструкция смесителя позволяет изменять геометрию роторов за счет модульного принципа их компоновки различными насадками. В качестве последних исследовались известные типы насадок: секторные, эллиптические, шестеренчатые и др. Однако их использование не обеспечило заданного качества смешения и диспергирования РК. Поэтому был разработан новый тип рабочих органов - конические валковые насадки, которые воздействуют на перерабатываемый материал с переменной фрикцией, что позволило существенно улучшить качество РБК.

Рис. 3 Установка для непрерывного производства резинобитумной

композиции:

1 - смеситель; 2 — редуктор - раздвоитель; 5 - вариатор; 4 — электродвигатель;

5 — термостат; 6 — термопара; 7 - потенциометр: 8 — отборочные вентили

Рабочие роторы смесителя непрерывного действия (рис. 4) состоят из червячных подающих 1 и обратных насадок 5, обеспечивающих транспортирование материала, смесительных эллиптических кулачков 2, обеспечивающих предварительное смешение нефтяного битума и РК, конических валковых насадок 4, выполненных за одно целое с шестернями 3, которые обеспечивают вращение насадок навстречу друг другу. На данную конструкцию смесителя получен патент РФ.

Для определения влияния конструктивных параметров смесителя на качество РБК были изготовлены и исследованы конические валковые насадки различ-

типоразмеров:

ных типоразмеров: с длиной конической валковой части /,к; 21к и 3£к. Здесь ¿к минимально возможная длина конической валковой насадки, при использовании которой в процессе производства РБК не возникает режима зависания. Установлено, что

Рис. 4 Компоновка рабочих органов смесителя:

1 - подающая червячная насадка; 2 - кулачки: 3 - шестеренчатая насадка: 4 - коническая валковая насадка; 5 - обратная червячная насадка

для стабильной работы смесителя длина конической валковой насадки должна составлять две длины шестеренчатых насадок. Эффективность работы насадок определяли по изменению степени диспергирования г РК в процессе получения РБК. Проведенные исследования показали, что наилучший результат достигается на компоновке, состоящей из конических валковых насадок с длиной валковой части равной (рис. 5).

На разработанной установке были проведены исследования влияния технологических параметров (концентрации РК, фракционного состава РК, частоты вращения роторов) производства на качественные показатели РБК. Исследование влияния фракционного состава РК на качество РБК показало, что чем меньше размер резиновой крошки, тем выше физико-механические показатели РБК. Однако, использование более крупной фракции РК для производства РБК обеспечивает снижение стоимости готового продукта. Установлено, что при применении РК фракции 1.. .0,8 мм физико-механические показатели полученной РБК сопоставимы с показателями резинобитумных композиций марки БИТРЭК, рекомендованных к применению правительством г. Москвы и РОСАВТОДОРОМ, взятых для сравнения из-за отсутствия других нормативных документов на качественные показатели резинобитумных композиций, использующихся в дорожном строительстве. Поэтому применение резиновой крошки с меньшими размерами экономически нецелесообразно вследствие многократного повышения стоимости перерабатываемой РК при уменьшении ее размеров. В качестве примера на рис. 6 приведены зависимости физико-механических показателей РБК от содержания РК в композиции и частоты вращения роторов смесителя. Из рис 6 видно, что наилучшими характеристиками обладает РБК, содержащая 6 % РК фракции 1 ...0,8 мм, ногтученной при частоте вращения 50 об/мин. В этом случае удается избежать снижения показателя П25, характеризующего удобоукладываемость асфальтобетонной смеси и достичь необходимых значений показателей ТКиШ, Д25 и Э, регламентируемых для резинобитумных композиций.

Были также проведены исследования целесообразности использования стадии предварительного набухания резиновой крошки в битуме для интенсификации процесса модификации. Как показали результаты исследований, выделение

Рис. 5 Зависимости степени диспергирования резиновой крошки от геометрии и частоты вращения роторов смесителя:

1 - традиционная компоновка ротора, 2 ~ ротор с конической валковой насадкой длиной 31к; 3 - ротор с конической валковой насадкой длиной 2ЬК; 4 - ротор с конической валковой насадкой длиной ¿к

стадии предварительного набухания РК в битуме нецелесообразно, так как это не приводит к ощутимому росту качественных показателей РБК и повышению производительности оборудования.

п, оэ/мян

50 80 100

60 50 40 30 20

—1 г п н

<

п, эбМин

ю 14

I к 12 1П

т. п 1— 8

к- 6 4

п. об/мин --. 0

о

20

50

80

100

0

20

50

80

100

Рис. 6 Физико-механические характеристики РБК, полученной по непрерывной технологии с различным содержанием РК:

—О— 3 % РК (0,8. . 1 мм). -Л—6 % РК (0,8 1 мм); —О— 9 % РК (0.8 . 1 мм)

В четвертой главе представлена математическая модель смесителя непрерывного действия, позволяющая рассчитать длину рабочих роторов, обеспечивающих требуемое качество смешения. В основу математического описания положен диффузионный механизм перераспределения частиц в рабочем объеме смесителя, характеризующий кинетику процесса смешения в аппарате. Основное уравнение диффузионной модели записывается в виде:

д2С

дС дС ^

— = -и— + £>, —г

Ы д1 д!2

с начальными:

с(/,о)=С0(/),

и граничными условиями по Данквертсу: на входе

иСвх + = иС '

(1) (2)

(3)

и на выходе

оС д1

= 0.

(4)

Параметром модели является коэффициент продольного перемешивания О/., который определяется экспериментально. Для оценки коэффициента продольного перемешивания О, использован метод реакции на возмущение в виде дельта -функции при вводе трассера. При выводе расчетного соотношения сделано допущение, что скорость движения материала по длине рабочей зоны смесителя одинакова и определяется по формуле для всего смесителя:

Ь

и=~, х

где т - среднее время пребывания материала в смесителе. Решением краевой задачи (1 )-(4) является функция вида-

(- 1У+1 X] ехр

С(0)=1

Г Ре

2 Ре ехр ^ —

I

/=1

* +

Ре_ 4

Ре

©

I '

Ре/ 4

Ре

+ Ре

Л

где 0 - безразмерное время, Ре из выражений: X, X, Ре

, ПрИ 7

критерий Пекле, X, - значения, определяемые

2 2

X X

4, , 1,3,5,...; = ^,при/ = 2,4,6,...

Зная изменение параметра однородности резинобитумной композиции при определенных гидродинамических режимах переработки, которые характеризуются частотой вращения роторов смесителя и геометрией рабочих органов смесителя, можно определить расчетным путем рациональную длину роторов смесителя. Длина роторов смесителя определяется из величины числа Ре по формуле

/2

Ре = -

Ре

т£>,

Сравнение расчетных и экспериментальных данных распределения перемешиваемого компонента с течением времени (рис. 7) показывает, что предложенная модель адекватно описывает процесс смешения в аппарате.

Технологическую мощность, затрачиваемую на процесс смешения в смесителе непрерывного действия, определяли как сумму мощностей, затрачиваемых на смешение в каждом элементе составного ротора двухшнекового смесителя.

N. = Ж, + И2 + Лгз + N..

С ■ 10% кг/кг

"Т1 \ | |

1 Зг\ 7

\/ / \ , /

А ь _ 1 /

!/ Т-' 1

А. | 1 1

—1—1—1—1— !© —1—

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Рис. 7 Изменение содержания резиновой крошки в смеси:

1 - расчетная кривая; 2 - экспериментальные значения

где ЛГ|, N2, Л'3, ¡V, - технологическая мощность, затрачиваемая соответственно в червячных, кулачковых, шестеренчатых и конических валковых насадках. Для нахождения технологической мощности условно разлагали поток материала в каналах на два его составляющих независимых потока - продольный и поперечный. Ротор смесителя был поделен на четыре геометрические зоны: червячные насадки; смесительные кулачки, имеющие форму эллипса; шестерни и конические валковые насадки. Технологическую мощность, затрачиваемую на переработку материала в насадках сборных роторов двухшнекового смесителя непрерывного действия определяли по формулам:

N. = У,К(1)Ч?('\

где г - геометрический элемент зоны смешения, К(1) и п{1) — соответственно мера консистентности и индекс течения, зависящие от координаты расположения смесительного элемента.

Для применения этой формулы необходимо определить скорость сдвига в каждом элементарном деформируемом объеме смесительной камеры. Технологическая мощность каждой зоны сборных роторов двухшнекового смесителя рассчитывалась как сумма мощностей, затрачиваемых на переработку материала в каждом из каналов выделенной геометрической зоны При этом учитывались:

• в червячных насадках - мощность, затрачиваемая: в винтовом канале червяка, на срез материала между гребнем нарезки червяка и стенкой смесительной камеры, в канале между гребнем нарезки одного червяка и сердечником другого червяка;

• в смесительных кулачках - мощность, затрачиваемая на проталкивание потока материала в продольном направлении, на циркуляцию материала в поперечной составляющей потока между боковой поверхностью кулачка и стенкой смесительной камеры, на срез материала в поперечной составляющей потока между гребнем кулачка и поверхностью кулачка второго ротора, на срез материала в поперечной составляющей потока между гребнем кулачка и стенкой смесительной камеры;

• в шестеренчатых насадках - мощность, затрачиваемая на проталкивание потока материала в продольном направлении, на деформацию материала в зоне зацепления зубьев шестерни, на срез материала в поперечной составляющей потока между вершиной зуба и стенкой смесительной камеры,

• в конических валковых насадках - мощность, затрачиваемая: на проталкивание потока материала в продольном направлении, в зоне смешения между валками, на деформацию материала в зоне между валком и стенкой камеры.

Для валковых конических насадок скорость сдвига в продольном направлении находилась как для конического кольцевого канала с конической щелью:

22,32Flj

^(Ro+^o+dJ '

В конических валковых насадках скорость сдвига для поперечной составляющей потока определяется в зоне между двумя валками у^д и в 30не между

валком и стенкой смесительной камеры >2 • На рис. 8 представлена геометрия

каналов, образованных конической валковой насадкой. Величина средней скорости сдвига по длине зазора между валками определяется как для процесса вальцевания с фрикцией, предполагая, что зазор между валками мал и его величина по длине валков неизменна:

V» - tgP ,2

141 " 60 2V+*2

Скорость сдвига в зоне между валком и стенкой смесительной камеры можно рассматривать как сдвиг между конусом и плоскостью:

(2п-а)п

30cosp-sin2plntg|

Для продольной составляющей потока материала в смесителе технологическая мощность N'y находится как:

Для поперечной составляющей потока технологическая мощность NT" рассчитывают по формуле:

где к - количество элементов однотипной геометрии по длине рабочих органов смесителя и j - канал, в котором определяется скорость сдвига

Поскольку на вязкость материала решающее значение оказывает скорость сдвига при расчете мощности в зонах смешения необходимо брать среднее значение скорости сдвига в этой зоне, так как деление потока на продольную и поперечную составляющие условно и материал в элементарной геометрической зоне ротора с реологической точки зрения однороден ввиду того, что для одной и той же геометрической зоны, но для разных составляющих потоков материал подвергается одинаковым по величине и характеру напряжениям сдвип а.

Рис. 8 Схема каналов, образованных коническими валковыми насадками

При движении материала от зоны загрузки к зоне выгрузки его реологические характеристики изменяются (рис. 9), а, следовательно, меняются и реологические константы материала в процессе переработки, что учитывалось при расчете мощности для одинаковых элементов ротора, но расположенных в разных зонах смесителя.

Общая технологическая мощность двухщнекового смесителя определяется следующим образом:

1=1

Исследования показали, что расхождение между расчетной и экспериментально измеренной мощностью составляет не более 20 %, что допустимо для инженерных расчетов

В пятой главе даны рекомендации по организации непрерывной технологии производства РБК. Процесс производства РБК (рис. 10) заключается в следующем. Разогретый до температуры 160 °С битум подается из емкости хранения 2 с помощью шестеренчатого насоса (выполняющего функцию дозатора) в загрузочную зону смесителя непрерывного действия 1 Из бункера хранения 3 PK с помощью шнекового дозатора 4 подается в загрузочную зону смесителя непрерывного действия 1 В смесителе при температуре 160 °С, поддерживаемой за счет подачи в рубашку смесителя и циркуляции теплоносителя от масляной станции, происходит смешение, диспергирование и частичное растворение резиновой крошки в битуме.

Полученная резинобитумная композиция непрерывно поступает из смесителя через выгрузочное отверстие в обогреваемый бункер-накопитель 7, снабженный мешалкой, обеспечивающей равномерное распределение температуры в бункере, что препятствует процессу расслоения композиции.

Из бункера-накопителя 7 рези-нобитумная композиция с помощью дозатора 8 подается в смеситель для производства асфальтобетонной смеси.

В пятой главе приведены также результаты исследований свойств асфальтобетонов, полученных на основе РБК и не-модифицированного битума. Были проведены исследования качественных характеристик дорожных асфальтобетонных покрытий марок Б, которые активно применяются в третьей дорожной климатической зоне, по методикам ГОСТ 9128-97.

Рис. 10 Непрерывная технология производства РБК:

1 смеситечь непрерывного действия, 2 - емкость хранения битума, 3 - бункер РК, 4 - шнсковый дозатор, 5 дозатор битума, б - масляная станция, 7 - бункер хранения РБК, 8 - дозатор РБК

20 15 10

ст, Па

2

Л 1 Й '"* 1 ------- 1

> г,С -1

0

25 50 75 100 125 150

Рис. 9 Реологические кривые для резинобитумной композиции:

1 - на выходе из смесителя; 2 - в середине смесителя: 3 - на входе в смеситель

Исследования физико-механических характеристик асфальтобетона показали, что при использовании РБК возрастают прочность при 20 °С, 50 °С и 0 °С на 15...20 % в зависимости от содержания вяжущего в асфальтобетоне; увеличивается трещиностойкость до 25 % и морозостойкость на 15 %. Это позволяет сделать вывод о целесообразности применения в дорожном строительстве резино-битумного вяжущего, полученного на основе модифицированного РК из изношенных шин битума.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Исследована кинетика процесса получения резинобитумных композиций для дорожных покрытий на основе резиновой крошки из изношенных шин в смесителях периодического действия с Z-образными лопастями. Выявлены основные недостатки данного способа, а именно недостаточное диспергирование резиновой крошки, значительное время смешения, термоокисление нефтяного битума в результате смешения. *

Разработан способ получения резинобитумной композиции по непрерывной схеме на базе двухшнекового смесителя непрерывного действия.

Разработана экспериментальная установка - двухшнековый смеситель непрерывного действия со сменными органами и проведены исследования влияния конструктивных и технологических параметров производства на качественные покапатели резинобитумной композиции.

Разработаны новые рабочие органы смесителя - конические валковые насадки - позволяющие интенсифицировать процесс диспергирования резиновой крошки и повысить эффективность получения резинобитумных композиций.

Разработана новая компоновка рабочих органов двухшнекового смесителя, позволяющая интенсифицировать процесс и повысить качество получаемой резинобитумной композиции.

Предложена математическая модель, адекватно описывающая процесс смешения резинобитумных композиций в двухшнековых смесителях непрерывного действия, позволяющая рассчитать конструктивные параметры смесителя.

Предложены методики расчета конструктивных параметров смесителя непрерывного действия при условии обеспечения заданного качества смешения и технологической мощности, затрачиваемой на смешение.

Предложена непрерывная технологическая схема производства резинобитумных композиций и разработан двухшнековый смеситель непрерывного действия для композиционных строительных материалов на основе нефтяных битумов, защищенный патентом РФ № 2247654, позволяющий интенсифицировать процесс производства резинобитумных композиций и повысить качество выпускаемого продукта.

Проведены исследования качества асфальтобетонных покрытий на основе *

полученных по непрерывной технологии резинобитумных композиций, подтверждающие возрастание прочности асфальтобетона на 15...20 %, повышение трещиностойкости до 25 % и морозостойкости на 15 %.

Результаты работы внедрены в ОАО "НИИРТмаш" (г. Тамбов), ОАО "Агро-промдорстрой" (г. Тамбов), МУП "Мичуринский комбинат коммунальных услуг" (г. Мичуринск), в учебном процессе в ТГТУ (г. Тамбов).

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

С'н степень набухания резиновой крошки, кг/кг; Сд - степени деструкции резиновой крошки, кг'кг: С - концентрация резиновой крошки в битуме, кг/кг; т, тср - соответственно время смешения и среднее время пребывания частиц в

смесителе, с; П7<. Д25 - соответственно пенетрация и растяжимость при 25 °С, м; Э - эластичность, %; Ть,.ш - температура размягчения, °С; i - степень диспергирования резиновой крошки, м/м; п - частота вращения роторов смесителя, об/мин; а - напряжение сдвига, Па; у - скорость сдвига, с'1; ,VX - технологическая мощность, Вт, N, - технологическая мощность соответствующего участка ротора, Вт; и - средняя линейная скорость потока в смесителе, м'с; / - шита рабочей зоны смесителя, м; ¿к - дайна конической части валковой насадки, м; F - площадь свободного сечения камеры смешения в зоне соответствующего участка ротора, м2; /, - длина соответствующей геометрической зоны ротора, м; R - радиус материального цилиндра смесителя, м; S0. 8, - величина зазора между стенкой смесительной камеры и соответственно наибольшим и наименьшим диаметрами конической валковой насадки, м; Rzp - средний радиус конических валков, м; h - половина зазора между вращающимися поверхностями, м; ^-свободный объем отдельной зоны смесительной камеры, ч3; (3 - угол конусности валков, рад; а - сектор зацепления роторов, рад; К(1) и т{1) -соответственно мера консистентности и индекс течения РБК, зависящие от координаты расположения смесительного элемента; DL - эффективный коэффициент продольного перемешивания, м2/с; 0 - безразмерное время; Ре - критерий Пекле; РБК - рези-нобитумная композиция: РК - резиновая крошка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Забавников М В Современное состояние переработки и утилизации изношенных автомобильных шин / П.С. Беляев, А.С. Клинков, А.К Чуксин, М.В. Забавников // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2001. Т. 7. № 1. С. 72-79.

2 Забавников М. В Повышение качества нефтяных битумов путем модификации продуктами переработки изношенных автомобильных шин / П.С. Беляев, О.Г. Маликов, М.В. Забавников, А Р. Соколов // Вестник Тамбовскою государственного технического университета. 2003. Т. 9. № 1. С 63 - 69.

3 Патент РФ№ 2247654, МПК В29В 7/34, 7/46// В 29 К 95 00. Смеситель непрерывного действия для композиционных строительных материалов на основе нефтяных битумов / М В Забавников, П С. Беляев, О.Г Маликов, С.Н Хабаров. №2003125507/12, Заявл 18 08.2003, Опубл 10 02 2005 Бюл X? 7

4 Забавников М В , Беляев П.С., Клинков А С Особенности расчета оптимальных конструктивных и технологических параметров роторно-дисковой дробилки // Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений Тез док л X междунар конф студентов и аспирантов Казань, 2001 С. 106.

5 Беляев П С , Клинков А.С , Забавников М В К вопросу о переработке изношенных шин в высоковязкие композиции // Теплофизические измерения в начале XXI века Тез докл IV Междунар теплофизич школы Тамбов' Изд-во Тамб. гос. техн ун-та, 2001,4 1 С 74-75.

6 Забавников М.В Технология получения высоковязких композиций с использованием продуктов переработки изношенных автомобильных шин / П.С Беляев, М В. Забавников, О Г Маликов, А.Р. Соколов // VIII Междунар науч.-практ

конф по проблемам наукоемких химических технологий Уфа. 2002 С 222-223. *

7 Забавников М В. Получение резинобитумного вяжущего из продуктов переработки изношенных шин /ПС Беляев, А С Клинков, О Г. Маликов, М В Забавников // Инженерная защита окружающей среды: Сб докл междунар. конф М, « 2002. С. 24-26

8 Забавников М В Разработка технологии модификации битума продуктами переработки изношенных шин / М В Забавников, П С Беляев, А С Клинков, О Г' Маликов // Системные проблемы качества, мат. модел , информац. электронных и лазерных технологий- матер междунар конф М -Воронеж -Сочи, 2002 Ч 7 Разд III С 52-55

9 Разработка технологии модификации нефтяных дорожных битумов резиновой крошкой в смесителях периодического действия /ПС Беляев, М.В Забавников, О.Г Маликов, А.Р. Соколов // Проблемы экотоши и ресурсосбережения при переработке и восстановлении изношенных шин- матер. VI междунар науч.-практ. конф М., 2003. С 24-25.

10 Забавников М.В. Комплексный подход к решению проблем повышения качества автомобильных дорог и утилизации изношенных автомобильных шин / П.С. Беляев, М.В. Забавников // Природные ресурсы и учение В.И. Вернадского -основы устойчивого развития цивилизации матер межрегион науч.-практ конф Тамбов, 2003. С. 192 - 194.

11 Исследование процессов производства и физико-механических свойств би-тумно-резиновых композиций /ПС Беляев, М В. Забавников, О Г Маликов // Наукоемкие химиические технологии - 2004' Тез докл. X междунар. научн.-техн конф Волгоград. 2004 Т 2 С. 155 - 157.

12 Получение модифицированного резиновой крошкой нефтяного дорожного битума непрерывным способом / ПС. Беляев, М.В Забавников // Полимеры в строительстве: Матер, научн тр вторых Воскресенских чтений Казань, КГ АСА, 2004, С. 90.

13 Забавников М.В. Исследование процессов набухания и деструкции резиновой крошки при модификации нефтяных битумов / М В Забавников, П.С. Беляев, О.Г Маликов // Теплофизические измерения при кон фоле и управлении качеством.

Матер V междунар. теплофизич школы. Тамбов. 2004 Ч. 1 С. 152- 154. *

14 Использование резиновой крошки для производства нефтяных битумов с учтенными физико-механическими показателями 'ПС Беляев, М.В. Забавников, О Г Маликов, М.П. Беляев II Междунар конф. по каучуку и резине. М., 2004, С. 46 - 47.

15 Забавников М В Повышение качества строительных материалов при использовании модифицированного продуктами переработки изношенных автомобичь-ных шин нефтяного битума / М В Забавников. П С Беляев. О Г Маликов. Д.С Волков // Резиновая промышленность Сырье, материалы, технологии: XI-я научн -практ конф М,2005 С. 197 -201.

16 Смеситель для получения композиционных материалов на основе нефтяных битумов и вторичной резины / М В Забавников, П.С Беляев, О Г Маликов // Рынок шин, РТИ и каучуков: производство, наукоемкие технологии, сбыт Гез докл междунар. научн.-практич. конф М . 2005 С. 67 - 70

Подписано к печати 14.11.2005 Гарнитура Times New Roman Формат 60 х 84/16. Бумага офсетная Печать офсетная. Объем: 0,93 усл. печ. л ; 1,0 уч.-изд. л Тираж 100 экз. С. 778м

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

1 ^ 2 4 8 9

РНБ Русский фонд

2006-4 25930

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОБЛАСТИ ПРОИЗВОДСТВА РЕЗИНОБИТУМНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ.

1.1 Характеристика нефтяных битумов как объекта модификации.

1.2 Полимерные материалы, применяющиеся для модификации нефтяных битумов.

1.2.1 Физико-химические процессы, протекающие при модификации нефтяного битума полимерными материалами.

1.2.2 Обзор технологического оборудования для модификации нефтяных битумов полимерными материалами.

1.3 Переработка изношенных шин как комплексное решение проблем экологии и повышения качества дорожных покрытий.

1.3.1 Физико-химические процессы, протекающие при модификации нефтяного битума резиновой крошкой.

1.3.2 Обзор технологического оборудования для модификации нефтяных битумов резиновой крошкой.

1.4 Выводы из литературного обзора и постановка задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ РЕЗИНОБИТУМНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ РЕЗИНОВОЙ КРОШКИ ИЗ ИЗНОШЕННЫХ ШИН.

2.1 Экспериментальная установка для получения резинобитумных композиций из резиновой крошки.

2.2 Исследование влияния фракционного состава, скорости вращения рабочих лопастей и времени смешения на физико-механические показатели резинобитумной композиции.

2.3 Исследование процесса набухания резиновой крошки в нефтяном дорожном битуме.

2.3.1 Набухание резиновой крошки из изношенных шин в нефтяном битуме в статическом режиме.

2.3.2 Исследование процесса набухания резиновой крошки в смесителе периодического действия.

2.4 Исследование процесса деструкции резиновой крошки в нефтяном битуме.

2.4.1 Термическая деструкция резиновой крошки в нефтяном битуме.

2.4.2 Исследование процесса деструкции резиновой крошки в нефтяном битуме в смесителе периодического действия.

2.5 Выводы из главы 2 69 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА МОДИФИКАЦИИ НЕФТЯНЫХ БИТУМОВ ПРОДУКТАМИ ПЕРЕРАБОТКИ ИЗНОШЕННЫХ ШИН.

3.1 Экспериментальная установка для исследования непрерывного процесса получения резинобитумных композиций.

3.2 Исследование влияния геометрии рабочих органов смесителя непрерывного действия на качество получаемой резинобитумной композиции. ф 3.3 Исследование влияния технологических параметров непрерывного процесса модификации нефтяного битума на физико-механические показатели резинобитумной композиции.

3.4 Исследование влияния стадии предварительного набухания резиновой крошки в битуме на физико-механические показатели композиции.

3.5 Исследование коэффициента неоднородности резинобитумной композиции, получаемой по непрерывной схеме. ф 3.6 Исследование процесса расслоения резинобитумной композиции. 96 3.7 Выводы из главы 3.

4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ РЕЗИНОБИТУМНОЙ КОМПОЗИЦИИ.

4.1 Диффузионная модель смесителя непрерывного действия.

4.2 Определение значения коэффициента продольного перемешивания в зависимости от скорости вращения рабочих органов.

4.3 Проверка адекватности математической модели.

4.4 Определение технологической мощности процесса получения резинобитумной композиции.

4.5 Определение реологических характеристик резинобитумной композиции.

4.6 Методика расчета длины и технологической мощности смесителя для получения резинобитумных композиций с заданными физикомеханическими показателями.

4.7 Выводы из гла.вы 4.

5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1 Технологическая схема производства резинобитумной композиции непрерывным способом.

5.2 Технико-экономическое обоснование непрерывного процесса производства резинобитумной композиции.

5.3 Исследование качественных показателей асфальтобетонов, полученных на основе резинобитумных композиций.

5.4 Выводы из главы 5.

В настоящее время проблеме поиска эффективного пути утилизации твердых бытовых отходов из полимерных материалов, в том числе и резинотехнических, уделяется все большее внимание. Проблема утилизации резиносодержащих отходов и, в частности, изношенных автомобильных шин (т.к. их накопление остается одной из важнейших экологических проблем) остается актуальной, несмотря на совершенствование технологии производства новых изделий и их вторичной переработки. Складирование и захоронение отходов полимеров экономически не эффективно и экологически не безопасно, т. к. при длительном хранении они могут выделять в окружающую среду вещества, способные привести к нарушению экологического равновесия. К моменту утраты автомобильными шинами эксплуатационных качеств собственно полимерный материал претерпевает весьма незначительные структурные изменения, что обуславливает возможность их вторичной переработки.

Наиболее перспективным представляются виды переработки отходов резиновых изделий, связанные с их измельчением, т.к. химические методы, такие как пиролиз и сжигание приводят к необратимой деградации полимерной основы материала. В процессе измельчения изношенных автомобильных шин основным продуктом помимо металлического и текстильного корда является резиновая крошка различных фракций. Вопрос

0 наилучшем применении резиновой крошки, проявляющего все ее технико-эксплуатационные свойства, до сих пор остается не решенным.

В мире уделяется большое внимание качеству строительных материалов. Требования к ним непрерывно ужесточаются. Нефтяной битум, используемый в строительной и дорожной индустрии, занимает немалый сектор строительных материалов. Он применяется в производстве кровельных материалов, паст, мастик, вяжущего для дорожного строительства и т.д. От физико-механических характеристик нефтяного

1 Автор выражает глубокую благодарность к-ту техн. наук, доценту Маликову Олегу Георгиевичу за научные консультации в области исследования непрерывных технологий переработки полимеров битума напрямую зависят качественные показатели строительных материалов на его основе. Поэтому улучшение характеристик нефтяного битума является важной и актуальной задачей промышленности строительных материалов. Одним из путей решения данной проблемы может стать использование продуктов переработки изношенных шин при производстве резинобитумных композиций, в том числе битумных вяжущих для дорожного строительства, где резиновая крошка может использоваться в качестве модификатора нефтяного дорожного битума, что позволяет увеличить срок службы дорожного покрытия. Долговечность асфальтобетонных покрытий значительно ниже нормативных сроков. Степень усталостного разрушения покрытия во многом определяется прочностными, деформационными и усталостными свойствами асфальтового покрытия, зависящими, прежде всего, от свойств вяжущего, так как микротрещины развиваются преимущественно в его пленке. Причиной, снижающей нормативный срок службы асфальтобетонных покрытий, является несоответствие свойств органических вяжущих с условиями работы асфальтобетонных покрытий при высоких и отрицательных температурах. Основным фактором, влияющим на резкое снижение сроков службы дорожных покрытий, является применение в асфальтобетонных смесях в качестве вяжущего битума низкого качества. Способы улучшения отдельных свойств покрытий, обуславливающих их долговечность, различны. Однако, положительного воздействия на долговечность асфальтового покрытия в целом можно достичь, если для приготовления асфальтовых покрытий использовать вяжущее с меньшей теплочувствительностью, более широким интервалом упруго-вязко-пластичного состояния, с более высокими когезионными и вязкостными показателями при положительных температурах, и с высокой эластичностью при низких, что достигается введением в их состав полимерных модификаторов, в том числе и резиновой крошки. При этом свойства органических вяжущих на основе нефтяного битума существенно улучшаются.

Технология получения резинобитумного вяжущего предусматривает использование резиновой крошки, полученной путем механического дробления изношенных автомобильных шин при нормальных температурах или в процессе восстановления протектора автомобильных шин при его шероховке. Затем эта крошка может быть использована в качестве модификатора нефтяного дорожного битума, что позволит увеличить срок службы дорожного покрытия. В данной работе разработан одностадийный технологический процесс модификации битума резиновой крошкой в смесителе непрерывного действия, конечной стадией которого является получение качественной резинобитумной композиции для дорожных покрытий, т.е. материала наиболее предпочтительного для широкого применения в дорожном строительстве по сравнению с используемыми в настоящее время. Выполненная работа направлена на совершенствование процесса получения резинобитумных композиций (РБК), используемых при изготовлении асфальтобетонных покрытий, путем модификации нефтяных дорожных битумов резиновой крошкой (РК), полученной в результате утилизации изношенных автомобильных шин. Это позволит не только улучшить качественные эксплуатационные характеристики нефтяных битумов, но и продвинуться в решении экологического вопроса, связанного с переработкой изношенных шин. В настоящее время в промышленности большинство технологических процессов, направленных на получение полимерных композиций на основе битума, в том числе и резинобитумных, осуществляется в основном по периодической схеме, не позволяющей в полном объеме использовать все технологические и физико-механические свойства модификаторов битума. Особенно остро этот вопрос стоит в дорожном строительстве, где нефтяные битумы, в том числе и модифицированные полимерами, используются как связующие при производстве асфальтобетона. Этим процессам присущи следующие основные недостатки: нестабильность физико-механических показателей получаемых смесей в разных партиях вследствие недостаточно полного исследования влияния параметров процесса на качество получаемой композиции; высокая метало - и энергоемкость; невозможность полной механизации и автоматизации процесса; высокая пожаро- и взрывоопасность; невозможность создания экологически чистых производств. Переход на новые прогрессивные технологии позволит устранить многие из этих недостатков, достигнув при этом высокого качества модифицированных битумов.

Работа выполнялась в соответствии с научно-технической программой Минобразования РФ "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" (код 201. Производственные технологии), 2001-2004 гг.

Целью работы является: исследование кинетики и аппаратурно-технологическое оформление непрерывного процесса получения резинобитумных композиций для дорожных покрытий на основе резиновой крошки, образующейся при утилизации изношенных шин. В соответствии с этим в данной работе поставлены и решены следующие задачи:

• проведен анализ современного состояния способов модификации нефтяных битумов полимерами и направлений совершенствования технологического оборудования;

• исследована кинетика процесса получения резинобитумных композиций на основе резиновой крошки из изношенных шин и предложены пути интенсификации процесса и повышения качества композиции;

• разработана экспериментальная установка, реализующая непрерывную технологию получения резинобитумной композиции, и исследовано влияние режимных переменных и технологических параметров на качество композиции;

• разработаны новые рабочие органы смесителя непрерывного действия, позволяющие существенно повысить интенсивность диспергирования резиновой крошки и качество получаемых композиций;

• предложена математическая модель процесса смешения резинобитумных композиций и диспергирования резиновой крошки в двухшнековых смесителях непрерывного действия, проверена ее параметрическая идентификация и проведена ее адекватность физическому процессу в смесителях;

• разработана методика расчета конструктивных и энергосиловых параметров смесителя непрерывного действия для получения резинобитумных композиций;

• проведена проверка качества асфальтобетонных дорожных покрытий, произведенных на основе получаемых резинобитумных композиций, и подтверждена эффективность предлагаемой непрерывной технологии получения РБК по сравнению с аналогами.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- экспериментально изучена кинетика и механизмы процессов набухания и деструкции резиновой крошки из изношенных шин в нефтяном битуме;

- предложен способ получения резинобитумных композиций по непрерывной схеме на базе двухшнекового смесителя;

- экспериментально изучена гидродинамика потоков в смесителе и процесс диспергирования резиновой крошки и предложены новые рабочие органы двухшнекового смесителя - конические насадки, - позволяющие интенсифицировать процесс и повысить качество резинобитумной композиции (получен патент РФ № 2247654);

- предложена математическая модель процесса смешения резинобитумных композиций в двухшнековых смесителях непрерывного действия, позволяющая рассчитывать конструктивные параметры смесителя.

Практическая ценность. Разработана экспериментальная установка -двухшнековый смеситель непрерывного действия со сменными рабочими органами, - позволяющая определять влияние технологических и конструктивных параметров на качество получаемой резинобитумной композиции. Предложена компоновка рабочих органов двухшнекового смесителя для непрерывного процесса модификации нефтяного битума, позволяющая интенсифицировать процесс диспергирования резиновой крошки в смесителе и повысить эффективность получения резинобитумной композиции. Предложена методика расчета смесителя непрерывного действия для производства РБК на основе РК из изношенных шин при условии обеспечения заданного качества смешения и мощности, затрачиваемой на смешение. Предложена непрерывная технологическая схема производства резинобитумной композиции на основе резиновой крошки из изношенных шин, позволяющая интенсифицировать процесс изготовления резинобитумных композиций и повысить их качество, что приводит к возрастанию прочности асфальтобетона на 15-20 %, повышению трещиностойкости на 25 % и морозостойкости на 15 %.

Рекомендации по конструированию и расчету энергосиловых характеристик основного технологического оборудования при производстве резинобитумной композиции непрерывным способом приняты к использованию в ОАО «НИИРТмаш» (г. Тамбов); Государственным учреждением «Дирекция строящихся автомобильных дорог» (г. Тамбов) рекомендованы к использованию разработанные технология модификации нефтяного дорожного битума резиновой крошкой и технологическое оборудование, которое внедрено в производственный цикл ОАО «Агропромдорстрой» (г. Тамбов). Результаты работы используются при подготовке студентов в ТГТУ (г. Тамбов) по специальности 261201 и магистрантов по программе 150400.26 и внедрены в МУП «МККУ» (г. Мичуринск).

Объём работы. Диссертация, состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 104 источника, и 2 приложений. Содержание диссертации изложено на 149 страницах машинописного текста, включая 56 рисунков, 3 таблицы.

Результаты работы внедрены в ОАО «НИИРТмаш» (г. Тамбов), ОАО «Агропромдорстрой» ( г. Тамбов), МУП МККУ (г. Мичуринск), в учебный процесс ТГТУ (г. Тамбов).

1. Пащенко A.A., Сербии В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы. -К.: Вища школа, 1985. 440 с.

2. Розенталь Д.А., Куценко В.И., Мирошников Е.П. Модификация битумов полимерными добавками // Строительные материалы, 1995. №9. С. 23-25.

3. Рудакова Н.Я. и др. Нефтепереработка и нефтехимия. М. : ЦНИИТЭнефтехим, 1978, №6. - 38 с.

4. Грудников И. Б. Производство нефтяных битумов. М.: Химия, 1983. — 192 с.

5. Ахметова P.C. и др. Современное состояние производства и пути повышения качества битумов различного назначения. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1979, №6. - 28 с.

6. Wiad. naft, 1975, №12, р.268

7. Drogowuictwo, 1977, 32, № 6, р.475

8. Rev. gen. routes et aerodr. 1977, 51, № 516, p.37

9. Кац Б.И., Глотова H.A. Применение стабилизирующих добавок для улучшения качества тугоплавких битумов. / Полимерные строительные материалы. Сб.трудов. М.: Из-во ВНИиПКИПСМ. 1980. С. 94-99

10. Рыбьев А.И. Асфальтовые бетоны. -М.: Высшая школа. 1969. -256 с.

11. Улучшение качества асфальтобетона модификацией битума добавкой дивинилового эластомера. / Микрин В.И., Богуславский А. М., Лаврухин В.П.// Автомобильные дороги. 1979, №11. С.25-26.

12. Плотникова И.А. Исследование битумно-резиновых дисперсии как вяжущего материала для дорожных работ. М., «Химия», 1961. - 345 с.

13. Рогова Т.М., Кондратьева А.Н., Григорьева JI.A., Куценко В.И. Модификация битумных смесей термоэластопластами разветвленного строения // Строительные материалы. 1986. - №12. - С. 23.

14. Ф.Г. Унгер и др. Пилюля от раковой опухоли битума // Автомобильные дороги. 1998, №11. С.22-23.

15. Liu K.K.Y., Paroli R.M., Smith T.L. Formation de boursouflures dans les couvertures en bitumen élastomere SBS // Conseil national de recherches du Canada. Solution constructive. 2000, № 38. P. 1-4

16. Enrobés spéciaux pour renforcer et entretenir les autoroutes // Revu générale des routes et des aérodromes. 1991, № 681. P. 54-56.

17. Entretien des chaussées de cimen. // Revu générale des routes et des aérodromes. 1987, № 643. P. 25-28.

18. Дияров И. H., Фахрутдинов P.3., Кемалов А.Ф. Регулирование свойств окисленных битумов введением сополимера этилена с венил -осцетатом. Нефть и газ. Известия ВУЗов. 1997, № 6. С. 167.

19. Сурмели Д. Д., Красновская О. А., Мизонова В. И., Пискарев В. А. / Влияние вида резины на параметры производства и качество резинобитумных материалов. // Строительные материалы. 1976, №5. С.21-22.

20. Кондратьева А.Н. Термоэластопласты. М.: Химия, 1985. - 260с.

21. Битумное вяжущее для изготовления кровельной горячей мастики, модифицированное атактическим полипропиленом. А.В. Братчиков, Г.С. Шифрис, Х.В.Шарафиев // Строительные материалы, 1983, №3. С.23

22. Эксплуатационные свойства кровельных модифицированных битумов. Поваляев М.И., Михайлова O.K., Шнейдерова В.В. Строительные материалы. 1976, №8. С. 30-31

23. Метод количественной оценки эксплуатационной надежности полимербитумных материалов. Ладыженская Л.Л., Кисина A.M., Куценко В.И., Мирошников Е.П., Масленников В.Г. Строительные материалы. 1995, №12. С. 7-8

24. Метод количественной оценки эксплуатационной надежности полимербитумных материалов.А.Н. Паукку и др. Строительные материалы. 1988, №11. С.4-5

25. Полимерно-дегтебитумная пленка с высокими эксплуатационными показателями. Жаббаров У.Р., Провинтеев И.В. Строительные материалы. 1974, №6. С.16-17

26. Мировая практика применения дорожно-строительных материалов, содержащих в своем составе продукты утилизации изношенных шин: Материалы всемирного форума «Asphalt-Rubber 2003», Бразилия, г. Сан-Пауло, 2003.-54 с.

27. Бородин К.А. О мировом опыте использования асфальтов с резиновой крошкой. Проблемы экологии и ресурсосбережения при переработке и восстановлении изношенных шин: 7-я междун. науч.-практич. конф. М.: 2004. С.14-15

28. Bruno Turenne. L'intégrqtion de podrette de pneus dqns les bitu,es routiers. // Routes et Transports. 2000.V.30. №1. P.24-27

29. Глин Холлеран, и др. Современные технологии содержания дорожных покрытий. Дорожная техника. 2005, №1. С. 18 28.

30. Применение автоматизированной системы морфологического анализа при исследованиях полимербитумных материалов. А.Н. Пауку, В.А. Овчинников и др. Строительные материалы. 1990, №7. С.21-22

31. IRF: материалы междун. конф. Париж, 2001. 24с.

32. Поздняева Л.В. Нефтеполимерная смола в качестве модификаторанефтяного дорожного битума. Строительные материалы. 2003, №5. С. 17-18.

33. Баранова Е.М. Асфальтобетон на фототермоокисленных битумах и полимер-битумных вяжущих. Автореферат . к.т.н. Ростов-на-Дону. 1995г.

34. Future of reclaim rests in rubberized asphalt. // Rubber and plastics News. 1981. 10. №23. P.16-17

35. Сунгатова 3.0. Модификация нефтяных битумов эластомерами Автореф.к.т.н. Казань 1999г.

36. Деструкция каучукового вещества при производстве регенерата. / А.Д. Зайончковский, Г.В. Ливый // Каучук и резина 1968 , №4. С.34-36

37. Лаврухин В.П. и др. Способ приготовления битум каучукового вяжущего. -Инф. листок / РИО Воронежского ЦНТИ, №379-81, 1981. С 27-32

38. Андриади Ю.Г. Комплексно модифицированное полимерно-битумное вяжущее для верхних слоев асфальтобетонных покрытий. Автореферат . к.т.н. Ростов-на-Дону. 1999г.

39. Установка для изготовления битумно-резиновых мастик // Строительные материалы 1974, №3. С. 12-13

40. Фукс Г.И. Коллоидная химия нефти и нефтепродуктов. — М.: Знание, 1984. —64 с.

41. Влияние совместимости битума с каучуками на свойства битумно-полимерных композиций / В.А. Пискарев, Н.Л. Сироткина и др. Полимерные строительные материалы. Сб.тр. Вып. 53. -М.: Изд-во ВНИиПКИПСМ, 1980. С 85-93.

42. Применение стабилизирующих добавок для улучшения качества тугоплавких битумов / Кац Б.И., Глотова H.A. Полимерные строительные материалы. Сб.тр. Вып. 53. -М.: Изд-во ВНИиПКИПСМ, 1980. С 94-99.

43. Кошелев Ф.Ф., Корнев А.Е., Климов Н.С. Общая технология резины.М.: Химия, 1968 г.-560с.

44. Спектор Э.М., Мамадалиев А., Пфлаумер О.Э. Свойства битумно-полимерной проклеивающей мастики с модифицирующей добавкой. Строительные материалы. 1986, №7. С. 12-14

45. Долгов А.Н., Лаврухин В.П. Использование в строительстве битумов, улучшенных отходами каучукового производства. Строительные материалы. 1971, №2. С.20-21

46. Порадек С.В. Как получить высокое качество ПБВ и КОВ при модификации битума полимерами. Автомобильные дороги. Информационный сборник. М. 1997, №4. С.29-38

47. Применение автоматизированной системы морфологического анализа при исследованиях полимербитумных материалов / Пауку А.Н., Овчинников В.А. и др. Строительные материалы. 1990, №7. С. 21-22.

48. Кац Б.И., Глотова H.A. Модификация битумов строительного назначения Полимерные строительные материалы. Сб.тр. Вып. 54. -М.: Изд-во ВНИиПКИПСМ, 1981. С 78-96.

49. Жабаров У.Р., Провинтеев И.В. Полимерно-дегтебитумная пленка с высокими эксплуотационными показателями. Строительные материалы. 1974, №11. С. 16-17

50. Модификация битума высоковязкими полимерами / Бикерт П., Порт К., Роберс В. Строительные материалы. 1997, №12. С.22-23.

51. Вайсман А.Ф., Товкес И.Н., Маркова И.И. Устойчивость битумно-полимерных композиций к старению под действием повышенной температуры и кислорода воздуха. Строительные материалы. 1997, №12. С.26-27

52. Кровельный материал атаклон с битумно-полимерным вяжущим. H.A. Генслицкая и др. Строительные материалы. 1984, №3. С. 20-21

53. Андронов С.Г. Современные кровельно-гидроизоляционные материалы. // Строительные материалы, оборудование, технологии 21 века. 2001, №2. С.2157.60,61,62,63,64,65