автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Совершенствование технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей с добавлением гранулята старого асфальтобетона

9 15-5/813

На правах рукописи

Гладышев Николай Викторов«

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И УКЛАДКИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ С ДОБАВЛЕНИЕМ ГРАНУЛЯТА СТАРОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА

Специальность 05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2015

Работа выполнена на кафедре «Строительство и эксплуатация дорог» Федерального государственного общеобразовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)».

сертационного совета Д 212.126.02 созданного на базе Федерального государственного бюджетного общеобразовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» по адресу: 125319, г.Москва, Ленинградский проспект, дом 64, ауд. 42

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) www.madi.ru

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор

Лупанов Андрей Павлович Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Руденский Андрей Владимирович Зам. руководителя Исследовательского Центра по строительству дорожно-транспортных сооружений ОАО «НИИМосстрой»

- кандидат технических наук,

Мелик-Багдасаров Михаил Саркисович Ген. директор ЗАО «Асфальттехмаш»

Ведущая организация: - ФАУ «РОСДОРНИИ»

Защита состоится «15» октября 2015г. в О- ч. СЮ мин., на заседании дис-

Автореферат разослан « 0\

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., профессор

Н.В. Борисюк

РОССИЙСКАЯ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РА! б^ц^пиотЕКА*

Основным видом дорожных покрытий в России, как и за рубежом, являются асфальтобетонные покрытия. Их протяженность составляет более 330 тыс.км. и ежегодно увеличивается. Проектом Федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (2012-2015)» предусмотрено ввести в эксплуатацию после строительства и реконструкции дополнительно 1289 км. дорог Федерального значения.

Большая часть финансирования в дорожном хозяйстве (до 80%) расходуется на проведение ремонтных работ. Это связано с низкими межремонтными сроками службы покрытий из-за роста интенсивности движения и недофинансирования ремонтных мероприятий в полном объеме.

Основным материалом для ремонта покрытий являются асфальтобетонные смеси, стоимость которых ежегодно увеличивается из-за повышения стоимости энергоресурсов, материалов и транспорта. Существенный резерв снижения стоимости дорожных работ - использование технологий, основанных на переработке старого асфальтобетона, которые реализуются как на асфальтобетонных заводах, так и непосредственно на дороге. Эти технологии широко применяются за рубежом, где объем использованного старого асфальтобетона составляет 20-30% от общего количества выпускаемых асфальтобетонных смесей. В России эти технологии не получили широкого развития и в настоящее время только начинают осваиваться.

Актуальность диссертационной работы заключается в решении задачи применения гранулята старого асфальтобетона для приготовления и укладки асфальтобетонных смесей на АБЗ при повышении их качества и снижении выбросов вредных веществ в атмосферу. Это позволяет расширить область применения гранулята, образующегося при фрезеровании дорожных покрытий. Использование усовершенствованной технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей обеспечивает существенное снижение их себестоимости, сокращение энергозатрат и улучшение экологических показателей техно-

логического процесса. Полученные результаты представляются актуальными и являются решением важной отраслевой задачи.

Основная идея работы состоит в снижении температуры приготовления и укладки асфальтобетонных смесей с применением гранулята старого асфальтобетона, за счет использования поверхностно-активных добавок комплексного действия.

Указанные добавки позволяют регулировать физико-механические и технологические свойства асфальтобетона. При этом снижение технологических температур обеспечивает существенное сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу.

Объектом исследования являются асфальтобетонные смеси с добавлением гранулята старого асфальтобетона, а также технология приготовления и укладки этих смесей.

Предмет исследования - закономерности изменения технологических свойств асфальтобетонных смесей и физико-механических свойств асфальтобетона в процессе формирования его структуры.

Дель диссертапионного исследования - разработка технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей с добавлением гранулята, обеспечивающей улучшение свойств асфальтобетона и сокращение выбросов вредных веществ.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

• проанализировать технологию приготовления и укладки асфальтобетонных смесей с добавлением гранулята и обосновать направления её совершенствования;

• теоретически обосновать возможность понижения температуры приготовления и укладки смесей с гранулятом, улучшения свойств асфальтобетона и сокращения выбросов за счет использования добавок ПАВ комплексного действия;

• провести экспериментальные исследования по оценке влияния технологических параметров на свойства асфальтобетона и объем образующихся выбросов вредных веществ;

• осуществить опытно-производственную проверку результатов исследований и оценить экономический эффект от применения предложенных мероприятий;

• разработать рекомендации по приготовлению и укладке асфальтобетонных смесей с добавлением гранулята старого асфальтобетона.

Научная новизна результатов работы заключается в обосновании технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей с добавлением гранулята старого асфальтобетона и применением добавок ПАВ, обеспечивающей улучшение свойств материала, снижение температуры приготовления и укладки смеси, а также сокращение выбросов вредных веществ.

Научная новизна работы до отдельным вопросам:

• установлены структурные изменения, происходящие в асфальтобетонной смеси с асфальтовым гранулятом при введении добавок ПАВ;

• предложен интегральный показатель загрязнения атмосферы, позволяющий оценить количество выбросов в процессе лабораторных и опытно-производственных работ;

• определены технологические свойства асфальтобетонных смесей с грану-лятом и физико-механические свойства асфальтобетонов при использовании различных добавок;

• установлена зависимость объема выбросов вредных веществ при приготовлении асфальтобетонных смесей с гранулятом от температуры и от типа применяемых добавок;

• определены основные параметры технологического процесса приготовления и укладки асфальтобетонных смесей с добавлением асфальтового гранулята и добавок ПАВ.

Практическая ценность работы: предложенная технология позволяет существенно сократить потребление новых материалов за счет эффективного использования гранулята старого асфальтобетона, а также снизить количество образующихся выбросов вредных веществ в атмосферу.

Достоверность теоретических решений, выводов и рекомендаций подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также положительным опытом внедрения полученных результатов.

Личный вклад автора: автор лично выполнял теоретические и экспериментальные исследования, разрабатывал экспериментальные методики, участвовал во внедрении полученных результатов в производство.

На защиту выносятся:

• результаты теоретических исследований по влиянию ПАВ на структурно-механические свойства асфальтобетона с добавлением гранулята и на выбросы вредных веществ при приготовлении асфальтобетонных смесей;

• результаты экспериментальных исследований влияния технологических параметров на свойства асфальтобетона с добавлением гранулята;

• результаты исследований по определению выбросов вредных веществ в процессе приготовления смесей с гранулятом и ПАВ в лабораторных и производственных условиях;

• фактические данные по экономической эффективности применения усовершенствованной технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей с добавлением гранулята.

Внедрение результатов работы:

• результаты работы внедрены в производство и используются на асфальтобетонном заводе №4 «Капотня» (г.Москва);

• полученные результаты внедрены в учебный процесс для студентов Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) и используются в лекционном и практическом курсе по дисциплине «Технология и организация работ на производственных предприятиях дорожного строительства».

Апробация работы и публикации по теме диссертации. Основные положения диссертационной работы обсуждались на 68, 69, 70 и 73 научно-методических конференциях МАДИ (2010-2015г.), международном научно-практическом форуме по технологиям и переработке сыпучих и порошковых

материалов «POWX 2014» (2014г.), I и V международных конференциях МАХ-Conference (2014 - 2015г.), а также на заседаниях кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» МАДИ (2011-2014г.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК - 2.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка, включающего 154 наименования. Общий объем работы составляет 140 страниц, в том числе 35 рисунков, 36 таблиц и 4 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, задачи исследования, научная новизна, практическая ценность, а также положения, вынесенные на защиту.

Первая глава посвящена анализу данных по существующим технологиям переработки асфальтового гранулята на АБЗ и данных по выбросам вредных веществ при производстве асфальтобетонных смесей. Исследованиям в области переработки старого асфальтобетона посвящены работы Васильева А.П., Гезенц-вейя Л.Б., Сюньи Г.К., Алиева A.M., Гоглидзе В.М., Бахраха Г.С., Гмыри Б.С., Полойко В.Ф., Силкина В.В., Тимофеева A.A., Лупанова А.П., Багдасарова С.М., Артюшина A.B., Никишина В.Е., и др.

Проведенный анализ показал, что наиболее распространенным в производственной практике способом переработки асфальтового гранулята является его добавление в асфальтобетонную смесь в количестве до 30%, путем подачи в среднюю часть сушильного барабана (рисунок 1).

Такое оборудование выпускают ведущие зарубежные производители «Benninghoven», «Amomatic», «Bernardi» и др. Полученные при этом смеси, как правило, характеризуются высокой неоднородностью и ухудшением технологических свойств за счет старения битума в асфальтовом грануляте.

à!

5

7

8

Ф*трг

Ч2Б'.

VZ7

(dp

Рисунок 1. Технологическая схема приготовления асфальтобетонных смесей с подачей гранулята в среднюю часть сушильного барабана: 1- асфальтовый гранулят; 2- новые минеральные материалы; 3- транспортер; 4- сушильный барабан; 5- элеватор; б- сортировочный грохот; 7- смеситель; 8- битум; 9- кольцо рециклинга

Как установлено в ранее выполненных исследованиях, улучшить свойства асфальтобетона возможно за счет дробления и сортировки гранулята, а также за счет применения специальных добавок ПАВ, позволяющих регулировать свойства вяжущего на поверхности асфальтовых гранул. Некоторые современные добавки, используемые как за рубежом, так и в России, позволяют улучшить и технологические свойства смесей при пониженных температурах.

В первой главе также проведен анализ влияния различных факторов на выбросы вредных веществ при приготовлении асфальтобетонных смесей. Исследованиям в этой области посвящены работы Бабкова В.Ф., Евгеньева И.Е., Лука-нина В.Н., Звонниковой Л.Н., Немчинова М.В., Порадека C.B., Силкина В.В., Трофименко Ю.В., Манохина В.Я., Рудаковой В.В., и др.

Основными факторами, определяющими объем выбросов вредных веществ, являются конструкция системы очистки газов, вид топлива и температура приготовления смеси. По имеющимся в различных публикациях данным, при приготовлении смесей с применением гранулята старого асфальтобетона, концентрации вредных веществ в отходящих газах увеличиваются. Однако конкретные данные по количеству и составу дополнительно образующихся выбросов не приводятся.

Проведенный анализ позволил заключить, что совершенствование технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей с добавлением гранулята возможно за счет введения комплексных добавок ПАВ, обеспечиваю-

щих улучшение технологических свойств асфальтобетонных смесей и физико-механических свойств асфальтобетона. Использование таких добавок позволяет также уменьшить температуру приготовления и укладки смесей, что может положительно отразиться на снижении объемов образующихся выбросов вредных веществ.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям, связанным с применением ПАВ для улучшения свойств асфальтобетона и снижения выбросов вредных веществ, при приготовлении смесей с добавлением гранулята.

Показано, что добавление гранулята, приводит к снижению подвижности и уплотняемости асфальтобетонной смеси, к ухудшению прочностных и деформационных свойств асфальтобетона.

Дополнительный нагрев при приготовлении смесей еще более интенсифицирует процессы старения вяжущего, находящегося на поверхности минеральных зерен в тонких пленках. При этом происходит и более интенсивное выделение выбросов вредных веществ (оксидов азота, оксидов углерода, оксида и диоксида серы и т.д.) которые не улавливаются системой очистки отходящих газов (рисунок 2). Количество указанных веществ существенно зависит от температуры материалов при их нагреве в сушильном барабане.

Рисунок 2. Влияние асфальтового гранулята на свойства асфальтобетона

Теоретически обоснована возможность применения ПАВ для улучшения свойств асфальтобетона и снижения температуры в технологическом процессе, что в свою очередь позволяет сократить количество выбросов вредных веществ (рисунок 3).

Рисунок 3. Влияние добавок ПАВ не свойства асфальтобетона с гранулятом

Показано, что в процессе приготовления асфальтобетонных смесей образуются мономолекулярные слои ПАВ на поверхности битумных пленок, покрывающих минеральные зерна и частицы гранулята, а также необработанных битумом поверхностях (рисунок 4). При этом уменьшается прочность коагуля-ционных и фазовых контактов, улучшаются деформационные свойства, повышается адгезия вяжущего и водостойкость асфальтобетона с добавлением асфальтового гранулята.

Рисунок 4. Распределение ПАВ по поверхности битумных пленок на зернах минеральной части смеси и гранулята: 1 - минеральное зерио или гранулят; 2 - битумные пленки; 3 - мономолекулярные слои ПАВ

Улучшение технологических свойств, при введении добавок ПАВ, позволяет уменьшить температуру приготовления смеси, сократить количество выбросов и обеспечить требуемое качество уплотнения смеси в покрытии.

Важным этапом работы является оценка количества выбросов вредных веществ при производстве асфальтобетонных смесей с добавлением гранулята. В соответствии с нормативными требованиями для такой оценки используются показатели индекса загрязнения атмосферы и комплексного индекса загрязнения атмосферы 1(П), учитывающие загрязнение несколькими вредными веществами.

По аналогии с этими показателями для оценки выбросов при производстве смесей с гранулятом был предложен интегральный показатель загрязнения атмосферы (ИПЗА), определяемый по формуле:

где: 1Р(п) - интегральный показатель загрязнения атмосферы по п примесям; Р, - показатель загрязнения по г'-му загрязнителю; я, - концентрация ¡-го загрязнителя, мг/м3; ПДК, - предельно-допустимая концентрация ¡-го загрязнителя, мг/м3 (максимально-разовая); С; - константа, принимающая значения 1,5; 1,3; 1,0; 0,85 для соответственно 1, 2, 3, 4 классов опасности веществ, позволяющая привести степень вредности 1-го вещества к степени вредности диоксида серы.

В данном выражении в качестве ПДК, применяется максимально-разовая концентрация вещества (газа). Это позволяет использовать в расчетах разовые концентрации загрязняющих веществ, полученные при лабораторных и производственных замерах в процессе экспериментальных и опытно-производственных работ. Результаты вычислений интегрального показателя загрязнения, с учетом температуры смеси, количества гранулята и вида добавок, позволяют обосновать оптимальные технологические режимы в части снижения выбросов вредных веществ и выбрать наиболее безопасные добавки.

/-

< /

(1)

В третьей главе работы описаны экспериментальные исследования по оценке влияния добавок ПАВ на технологические свойства асфальтобетонных смесей с гранулятом, приготовленных при разных температурах, и структурно-механические свойства асфальтобетонов. Также приводятся данные по влиянию гранулята и применяемых добавок на объемы образующихся выбросов в процессе приготовления смесей.

Первый этап лабораторных экспериментальных исследований предполагал оценку влияния добавок на свойства асфальтобетонных смесей и асфальтобетона по комплексу основных физико-механических характеристик материала на образцах, уплотненных по стандартной методике.

Исследования проводились на мелкозернистой плотной асфальтобетонной смеси, в состав которой был включен асфальтобетонный гранулят, в количестве до 30%, и поочередно каждая из добавок, дозировка которых выполнялась в соответствии с рекомендациями их производителей. При этом температура приготовления и уплотнения асфальтобетонных смесей была снижена на 30-40вС.

Результаты лабораторных испытаний образцов, представленные на рисунке 5 и рисунке 6 свидетельствуют о том, что использование таких добавок комплексного действия как Еуо1егш 1-1, ЯесНзе! \УМХ, ССВИ 113 АЛ, ДАД-1 и др., способствует улучшению водостойкости асфальтобетона и оптимизирует его прочностные показатели. Это подтверждает результаты теоретических исследований и объясняется образованием развитого ориентированного мономолекулярного слоя на поверхности минеральных частиц и асфальтовых гранул, а как следствие - уменьшением трения между ними при уплотнении.

Рисунок 5. Значения коэффициентов водостойкости и водостойкости при длительном водонасыщенни для мелкозернистого асфальтобетона с гранулятом: 1- без добавок; с добавками 2- «Еуо1егт .1-1»; 3- «ЛеШве! \УМХ»; 4- «ССВК 113-АО»; 5- «ДАД-1»; 6- «Адгезол 3-ТД»; 7- «гусо1епп»; 8- «ву^агоаё ЯР 1000»

Рисунок 6. Значения прочностных показателей при 0°С, 20*С, 50°С для мелкозернистого асфальтобетона с гранулятом: 1- без добавок; с добавками 2- «Е\'01егт .1-1»; 3- «КесНзе! WMX»; 4- «ССВИ 113-АО»; 5- «ДАД-1»; 6- «Адгезол 3-ТД»; 7- «гусо1егт»; 8- «вуКагоаа ИР1000»

Технологические свойства асфальтобетонной смеси с гранулятом и добавками в лабораторных условиях оценивались по её уплотняемости при различных уплотняющих нагрузках. Представленные данные показывают, что введение добавок ПАВ в состав песчаной асфальтобетонной смеси (рисунок 7) и мелкозернистой асфальтобетонной смеси (рисунок 8) с содержанием гранулята до 30%, по-

зволяет достичь заданной плотности при снижении температуры приготовления и уплотнения смеси.

20 25 30 Нагрузка, МПа

Рисунок 7. Зависимость плотности песчаного асфальтобетона от уплотняющей нагрузки (1 = 100-1КРС): Д с гранулятом; —О-с гранулятом и «Evoteгm .1-1»; 'А с гранулятом и «1<.е(Н8е1 \УМХ»; -Л-с гранулятом и «ССВЦ-ИЗАБ»; Ф с гранулятом и «ДАД-1» —О-с гранулятом и «Адгезол 3-ТД»;

♦ с гранулятом и «ХусоШегт»; -О-с гранулятом и «8у1\-агоа(1 ЛРЮОО»

2,50

2,40

а 2,35

V &

2,30 2,25

Экспериментальные исследования по оценке влияния асфальтового гра-нулята и добавок ПАВ на объем образующихся газообразных выбросов проводились согласно действующим нормативно-методическим рекомендациям с использованием газоанализатора «МуНЛугег N0», дифференциального манометра ДМЦ 01-М и специально изготовленной лабораторной смесительной установки, схема которой приведена на рисунке 9.

20 25 30 Нагрузка, МПа

Рисунок 8. Зависимость плотности мелкозернистого асфальтобетона от уплотняющей нагрузки а = 100-110°С): И с гранулятом

-О- с гранулятом и «Evoterm Л-1»;

А. с гранулятом и «КеШэе! \¥МХ»;

-/у- с гранулятом и «ССВи-113АО»;

—#— с гранулятом и «ДАД-1»;

-О" с гранулятом и «Адгезол 3-ТД»;

ф с гранулятом и «гусоЛегт»;

—ф— с сгранулятом и «8у|уагоас1 ИРЮОО»

Рисунок 9. Схема лабораторной модели смесительной установки: 1чзлектромешалка «Controls»; 2- газодымовые выбросы; 3- асфальтобетонная смесь; 4- место проведения измерений; 5- дымоход; 6- тягодутьевой вентилятор ДН; 7- электродвигатель

Представленные на рисунке 10 результаты измерений в лабораторных условиях показывают, что использование асфальтобетонного гранулята приводит к увеличению выбросов оксида углерода на 20-40% в зависимости от содержания гранулята в смеси. При этом основным технологическим фактором, влияющим на объем образующегося газа, является температура производственного процесса. Кроме того было установлено, что введение самих добавок ПАВ также оказывает влияние на концентрацию образующегося газа (рисунок 11).

to

70 40 SO 40 jo i0 10 о

г (а) 0

1

^ 1 0

/ ©

90 109 110 120 U0 WO ISO ISO 170 ttO ISO 200 210 Температур», oC

Рисунок 10. Зависимость концентрации оксида углерода (СО) от количества афальтового гранулята и температуры приготовления смеси: 1- без гранулята; 2- 10% гранулята; 3- 20% гранулята; 4- 30% гранулята

5,0 п

Рисунок 11. Влияние добавок на концентрацию загрязняющих веществ: 1- смесь без добавки (1=140-150°С); 2- смесь без добавки (НМО-ИО'С); 3- с «Еуо1егш .1-1» (<=100-110°С); 4- с «ДАД-1» (1=100-110°С); 5- с «ССВИ-ИЗАЦ» (1=100-110°С); 6- с «КеШве! WMX» (1=100-110°С); 7- с «8у1уагоа<1 ИР1000» 0=100-110°С); 8- с «гусоЛегю» (1=100-110°С); 9- с «Адгезол 3-ТД» (1=100-110°С)

В результате проведенных лабораторно-экспериментальных работ установлено, что наиболее стабильными и оптимальными физико-механическими свойствами обладают асфальтобетонные смеси и асфальтобетон, приготовленные с использованием добавок «Еуо1егт 1-1» и «ДАД-1». Кроме того, объем образующихся выбросов, при использовании указанных добавок, также сокращается за счет снижения температуры приготовления смеси.

Четвертая глава диссертационной работы посвящена опытно-производственному эксперименту, проведенному на АБЗ-№4 «Капотня» на базе АСУ «Атотайс». Приготовление мелкозернистой плотной асфальтобетонной смеси осуществлялось с использованием асфальтобетонного гранулята в количестве 30%, при его введении в среднюю часть сушильного барабана. При этом температура технологического процесса была снижена на 30-40 °С, а в состав смесей поочередно включены добавки «Еуо1егт 1-1» и «ДАД-1». Приготовленные по такой технологической схеме асфальтобетонные смеси были использованы для устройства верхнего слоя асфальтобетонного покрытия на опытном участке.

Укладка смеси производилась при температуре 100-110°С, что на 30-40° С ниже, чем принято для горячих смесей.

Результаты испытаний асфальтобетонных смесей, приготовленных в производственных условиях с использованием гранулята старого асфальтобетона и добавок «Еуо1егт 1-1» и «ДАД-1», а также образцов-кернов из уложенного покрытия, представленные в таблице 1, подтвердили теоретические и лабораторные исследования в части возможности производства и укладки асфальтобетонных смесей с гранулятом и добавками ПАВ, при снижении температуры технологического процесса.

Таблица 1

Результаты испытания образцов-кернов__

Наименование смеси Обраэць из пок (керны) >ытия) Переформованные образцы Коэффициент уплотнения

Средняя плотность, г/смЗ Водо-насыщение, % по объёму Средняя плотность, г/смЗ Водо-насыщение, % по объёму Предел прочности при сжатии, при 20°С, МПа Предел прочности при сжатии, при 50°С, МПа Водостойкость

Мелкозернистая плотная на БНД 60/90 2,50 1,0 2,49 1,3 4,4 1,4 0,89 1,00

Мелкозернистая плотная с гранулятом и добавкой «ЕУОТЕНМ» 2,48 1,2 2,49 1,2 4,4 1,5 0,86 1,00

Мелкозернистая плотная с гранулятом и добавкой «ДАД-1» 2,48 2,5 2,51 1,5 5,0 1,6 0,76 0,99

Нормативные значения Не нормируется Требования гост 91282009 Не нормируется Требования ГОСТ 9128-2009 Требования СНиП 3.06.0385

не более 4,5 от 1,0 до 4,0 не менее 2,5 не менее 1,2 не менее 0,9 не менее 0,99

Кроме того, в производственных условиях установлено, что снижение температуры приготовления асфальтобетонных смесей с гранулятом и добавками ПАВ, позволяет снизить максимально-разовые концентрации образующихся загрязняющих веществ на 5-10 %. Результаты проведенных измерений приведены на рисунке 12.

Температура газопылевого потока, оС

Оксид азота (NO), г/с

150

120

90 В0Я

60 i s

30 п

№

дао

дав

цдОО

Диоксид азота (N02), г/с

Оксид углерода (СО), г/с

да

из

V i

V

V* 1

Рисунок 12. Результаты измерения максимально-разовых выбросов загрязняющих веществ при приготовлении мелкозернистой ас-фальтобетонной смеси с грануля-том: 1-без добавок; 2- с добавкой «Еуо1егт Л-1»; с добавкой «ДАД-1»

Вычисление предложенного для оценки уровня загрязнения атмосферы интегрального показателя ИПЗА (IP), с учетом температуры смеси, количества гранулята и применяемых добавок, позволило сделать вывод о том, что для улучшения качества асфальтобетонной смеси с гранулятом, и сокращения уровня выбросов загрязняющих веществ (газов), целесообразнее использовать добавку «ДАД-1», поскольку ИПЗА для «ДАД-1» ниже, чем для добавки «Evoterm J-l» (7P,10S„C = 48,213 < = 53,895).

ДАД ' Буш

В пятой главе приводится обоснование экономической эффективности от реализации предлагаемой усовершенствованной технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей с добавлением асфальтового гранулята и ПАВ. На рисунке 13 и рисунке 14 приведены фактические данные по энергоза-

тратам и расходу газа, использованные для экономических расчетов. Установлено, что существенное уменьшение себестоимости асфальтобетонной смеси, помимо стоимости материалов, возможно за счет снижения энергозатрат, особенно при пониженных температурах воздуха и низкой загруженности смесительных установок, что характерно для начала и окончания сезона дорожно-ремонтных работ.

11 12

Рисунок 13. Стоимость энергоресурсов затраченных на выпуск 1 тонны асфальтобетонной смеси в течение года на АСУ «АтошаНс»: 1- на природном газе; 2- на дизельном топливе

180 200 220 Температура материала, оС

Рисунок 14. Зависимость расхода газа от температуры материалов на выходе из сушильного барабана АСУ «АтошаНс»

Из приведенных данных следует, что при снижении температуры выпускаемой смеси на 30-40°С удельный расход газа снижается на 4-5м3, что позволяет существенно понизить себестоимость производства.

В тоже время, предлагаемая технология предполагает использование как отечественных, так и зарубежных добавок ПАВ, стоимость которых варьируется в широком диапазоне от 60 до 1200 руб. за 1 кг.

Проведенные расчеты показали, что экономический эффект от снижения энергозатрат при производстве и укладки асфальтобетонной смеси с гранулятом и добавкой «ДАД-1» составит 15-20 руб. на 1 тонну выпущенной смеси при использовании в качестве топлива природного газа и порядка 100-110 руб. на 1 тонну смеси - при использовании мазута или дизельного топлива. Однако, снижение себестоимости производства 1 тонны асфальтобетонной смеси с гранулятом на 25-30 руб. за счет сокращения энергозатрат не компенсирует стоимости добавки «Еуо1егш Ы» как при работе установки на природном газе, так и на мазуте.

Кроме того, на основе статистических данных АБЗ-4 «Капотня» (г.Москва) также была проведена оценка экономической эффективности от снижения выбросов вредных веществ в атмосферу при производстве асфальтобетонных смесей с гранулятом. Расчеты осуществлялись путем определения размеров платы за выбросы с учетом их снижения до 10% за счет снижения температуры асфальтобетонной смеси. Результаты расчетов показали незначительную экономию, которая составляет 0,7 руб. на 1000 тонн асфальтобетонной смеси при работе АСУ на природном газе и 5,4 руб. на 1000 тонн смеси при работе установки на мазуте.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана усовершенствованная технология приготовления и укладки асфальтобетонных смесей, обеспечивающая улучшение свойств асфальтобетона и снижение выбросов вредных веществ. Указанная технология предусматривает введение в состав асфальтобетонной смеси до 30% гранулята и ПАВ, снижающих температуру приготовления и уплотнения смеси.

2. Анализ различных способов переработки асфальтобетона на АБЗ показал, что наибольшее распространение получила технология, включающая введение асфальтового гранулята в среднюю часть сушильного барабана, однако при этом дополнительный нагрев гранулята ухудшает свойства содержащегося в нем битума и увеличивает выбросы загрязняющих веществ.

3. На основе проведенных теоретических исследований установлено, что улучшение свойств асфальтобетона с добавлением гранулята возможно за счет использования ПАВ, обеспечивающих снижение прочности коагуляционных и фазовых контактов, а также повышающих адгезию вяжущего. Одновременно с улучшением физико-механических свойств улучшаются технологические свойства асфальтобетона, что позволяет уменьшить температуру приготовления и укладки смеси и сократить количество выбросов.

4. Для оценки количества выбросов вредных веществ в процессе лабораторных и опытно-производственных работ предложен интегральный показатель загрязнения атмосферы (1Рп), позволяющий обосновать оптимальные технологические режимы.

5. Экспериментальные исследования, выполненные при помощи лабораторной смесительной установки, газоанализатора «Му1Шугег N0» и дифференциального манометра «ДМЦ-01М» показали, что введение гранулята до 30% и повышение температуры смеси, увеличивает до 40% количество вредных выбросов в отходящих технологических газах. При этом, увеличивается прочность асфальтобетона и ухудшается его деформативность.

6. Исследовано влияние различных видов ПАВ на свойства асфальтобетона с добавлением гранулята, и на объем выбросов при приготовлении смесей. Установлено положительное влияние добавок на свойства асфальтобетона, что подтверждает данные теоретических исследований. Получены экспериментальные зависимости объема выбросов от количества гранулята, температуры смеси и вида ПАВ. Показано что наилучшие результаты достигаются при использовании добавок «Еуо1егт 1-1», «КесНзй \УМХ», «ССВй 113-АЕ)», и «ДАД-1».

7. Проведены работы по реализации предлагаемой технологии в производственных условиях. Данные по свойствам асфальтобетонов и выбросам вредных веществ подтвердили результаты экспериментальных исследований в части возможности снижения температуры смеси до 30-40°С и сокращения количества выбросов до 10%. Разработаны рекомендации по применению усо-вершенствованой технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей с добавлением гранулята старого асфальтобетона.

8. Расчет экономической эффективности от применения усовершенствованной технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей показал, что эффект от снижения температуры и уменьшения выбросов вредных веществ (без учета стоимости материалов) составляет 25-30 руб. на одну тонну асфальтобетонной смеси при использовании в качестве топлива природного газа и 100-110 руб. при использовании жидкого топлива.

Список опубликованных работ по теме диссертации

Публикации в журналах из перечня рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования научных результатов диссертаций:

1. Лупанов А.П., Гладьпнев Н.В. Энергозатраты при производстве асфальтобетонных смесей: Наука и техника в дорожной отрасли, № 2,2013, с. 36-37.

2. Лупанов А.П., Моисеева Н.Г., Гладышев Н.В. Выбросы загрязняющих веществ при производстве асфальтобетонных смесей и пути их снижения: Наука и техника в дорожной отрасли, № 4, 2013, с. 36-38.

Научные публикации в прочих изданиях:

3. Лупанов А.П., Силкин A.B., Гладышев Н.В. Проблемы ценообразования при ремонте дорожных покрытий в Москве: Автомобильные дороги, №3, 2013, с. 12-14.

4. Силкин В.В., Рудакова В.В., Лупанов А.П., Силкин A.B., Гладышев Н.В. Охрана окружающей природной среды на производственных предприятиях дорожного строительства: Строительная техника и технологии, №4,2013, с. 114-121.

5. Лупанов А.П., Васильев Ю.Э., Силкин В.В., Силкин A.B., Гладышев Н.В. Теплый асфальтобетон: Строительная техника и технологии, №5,2013, с. 118-125.

6. Лупанов А.П., Суханов A.C., Гладышев Н.В. Измельчение и переработка асфальтобетона: Тезисы докладов международной научно-практической конференции POWX. - М., 2014, С. 24-25.

Подписано в печать 15.07.2015 г. Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,375. Заказ 758. Тираж 100 экз.

Отпечатано ООО «Издательство «Экон-Информ» 129329, Москва, ул. Кольская, д. 7, стр. 2. Тел. (499) 180-9407 www.ekon-infonn.ru; e-mail: eep@yandex.ru

2015673498

2015673498