Примеры активного применения добавок сухого ввода: Турция, Грузия, Казахстан и Украина. Экономические и временные затраты, вывод и итоги.
Примеры активного применения добавок сухого ввода
Турция, автомагистраль D-100, участок Стамбул — Измит
На данном участке была использована технология прямого (сухого) ввода полимерной добавки в асфальтосмеситель без предварительной модификации битума. Это позволило:
- Снизить образование колеи при температуре воздуха +45 °C до менее 2 мм (по результатам динамических испытаний);
- Повысить прочность на сдвиг дорожного покрытия на 60–70% по сравнению с участками, где использовалась традиционная модификация битума;
- Экономить 7 000–9 000 евро в неделю за счёт сокращения энергозатрат и исключения стадии гомогенизации битума.
Технология была реализована одним из ведущих подрядчиков Турции и одобрена национальной дорожной лабораторией. Опыт подтвердил её применимость в регионах с повышенной температурной нагрузкой и высокой интенсивностью движения.
Грузия, участки автодорог в г. Тбилиси, площадь «Авлабари»
Была использована технология «сухого ввода» полимерной добавки «ПКМ» VELETON™ в асфальтосмеситель без предварительной модификации битума на базе завода JEO GROUP. Это позволило:
- Снизить образование колеи при температуре поверхности до +65 °C до 1,5 мм;
- Повысить прочность на сдвиг дорожного покрытия на 60–70% по сравнению с участками, где использовалась традиционная модификация битума;
Этот участок с применением полимерной добавки методом «сухого ввода» под наблюдением специалистов Муниципальной лаборатории уже более 3-х лет, замечаний к покрытию нет.
“Overall, the test results complied with the specifications, and no distress or failure was recorded after 7 years of being under service. This could indicate that plastomers and the dry method can be considered as reliable alternatives for high quality asphalt pavement production.”
«В целом результаты испытаний соответствовали спецификациям, и не было зафиксировано никаких разрушений или брака после 7 лет эксплуатации. Это может означать, что полимеры и метод „сухого ввода“ можно рассматривать как надежные альтернативы для производства высококачественного асфальтобетонного покрытия».
(источник researchgate.net)
Казахстан, г. Астана, ул. Тлендиева
На данном участке дороги службы выполняли средний ремонт с фрезерованием не менее 2-х раз в год в связи с тем, что левая полоса является участком торможения тяжелого грузового транспорта перед светофором, и расчетные нагрузки превышают допустимые более чем в 2 раза. Была использована технология «сухого ввода» полимерной добавки в асфальтосмеситель без предварительной модификации битума для нижнего слоя (плотный, крупнозернистый, А-40) и верхнего слоя (плотный, ЩМА-20). Это позволило:
- Не производить средний ремонт данного участка уже более двух лет;
- Повысить прочность на сдвиг дорожного покрытия на 70–90% по сравнению с участками, где использовалась традиционная модификация битума;
Украина, г. Киев, «Северный» мост
Ранее, на данном объекте, дорожными службами не менее одного раза в год производился текущий ремонт верхних слоёв. Связано с высокими нагрузками на дорожное полотно и повышенной температурой верхнего слоя (в летний период).
Была использована технология «сухого ввода» полимерной добавки в асфальтосмеситель без предварительной модификации битума верхнего слоя (плотный, мелкозернистый А-20).
На данный момент объект эксплуатируется уже более трех лет без каких-либо видимых дефектов и находится под ежеквартальным наблюдением дорожных служб города.
Экономические и временные затраты
В современном дорожном строительстве экономические и временные затраты играют ключевую роль, особенно в работе асфальтобетонного завода. Стоимость материалов, энергоносителей и логистики напрямую влияет на рентабельность проекта, а задержки в производстве могут привести к срывам графиков укладки, росту затрат на технику и рабочую силу.
Оптимизация производственных процессов, выбор экономически эффективных модификаторов и рациональное управление ресурсами позволяют снизить себестоимость смеси без потери качества. В условиях жёстких сроков строительства важно минимизировать время прогрева битума, дозирования компонентов и транспортировки асфальтобетона, чтобы обеспечить его укладку в оптимальном температурном режиме и избежать перерасхода материалов.
1. Энергозатраты и технология модификации
Модификация битума СБС полимером или аналогичным. При использовании СБС-полимера (или аналогичного) битум предварительно разогревают до 180–190 °C (иногда выше) и вводят полимер в установках смешения. Это требует значительных энергозатрат на нагрев оборудования (реактора, мешалок, битумохранилища) и поддержание высокой температуры в течение всего процесса модификации. Также нередко требуется дополнительное время и энергия для сшивки (гомогенизации) СБС с битумом. В итоге полученное полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) нужно хранить при повышенной температуре, что продолжает «потреблять» энергию и создает риск термоокислительной деструкции полимера при долгой выдержке.
«Сухая» модификация асфальтобетонной смеси. При «сухом вводе» полимер (в виде гранул) добавляют непосредственно в смеситель при производстве асфальтобетонной смеси, вместе с минеральными материалами. Температура битума не меняется относительно обычного асфальта (без полимеров) и составляет около 155–160 °C, а отдельного процесса гомогенизации битума с полимером не требуется, т. к. полимерная добавка «сухого ввода» равномерно размешивается в асфальтобетонной смеси, расплавляется, контактируя с разогретыми каменными материалами, и затем связывает между собой все компоненты асфальтобетонной смеси.
Это очень положительно влияет свойства битума, т. к. не идут окислительные и термодеструктивные процессы, ароматические углеводороды остаются в составе битума, а не «выгорают», как при модификации добавками типа СБС. Это позволяет сохранить дуктильность и пластичность битума.
С энергетической точки зрения отсутствует дополнительный цикл высокотемпературного смешения битума с полимером. Поэтому суммарные расходы на поддержание температур и перемешивание существенно ниже, чем при классическом варианте ПБВ.
2. Затраты времени
Модификация битума СБС полимером или аналогичным. Необходима отдельная стадия на заводе (или в рамках внешней установки) для приготовления ПБВ: нагрев битума (4-5 часов), дозирование, гомогенизация (6-8 часов), выдержка/термостабилизация (4-6 часов), анализ качества. Все эти действия удлиняют технологический цикл не менее чем на 8-12 часов и требуют исключительно высококвалифицированного персонала. При неудачном хранении ПБВ (несоблюдение температурного режима) возможна расслаиваемость и потеря свойств.
«Сухая» модификация асфальтобетонной смеси. В данной технологии этап модификации встроен непосредственно в процесс производства асфальта. Полимер вводится в смесь одновременно с минеральными компонентами (щебнем и наполнителем) с помощью специального высокоточного дозатора. Это позволяет отказаться от отдельной стадии предварительного смешения полимера с битумом. Такой подход отвечает актуальным требованиям дорожно-строительной отрасли, базируется на современных технологичных решениях, исключает влияние человеческого фактора и снижает риск ошибок при модификации. В результате — процесс становится более эффективным, временные и финансовые затраты на модификацию исключаются, а контроль качества становится более стабильным и предсказуемым.
«Метод „сухого ввода“ характеризуется простотой, гибкостью, низким потреблением энергии и низким уровнем загрязнений окружающей среды, что делает его идеальным выбором при ремонте дорожных покрытий».
(источник sciencedirect.com)
Вывод
При масштабном производстве (несколько сотен или тысяч тонн асфальтобетона в сутки) разница в энергозатратах между модификацией битума (добавками типа СБС или другими) и «сухим вводом» полимера на одном заводе может достигать 9 000 - 11 000 долларов в месяц, что за строительный сезон превращается в значительную сумму.
Кроме того, «сухая» модификация асфальтобетонной смеси, при которой гранулированные добавки вводятся непосредственно в смеситель вместе с минеральными материалами и битумом, позволяет значительно упростить производственный процесс на асфальтобетонных заводах. Такой подход устраняет необходимость в отдельной стадии приготовления модифицированного битума, что в свою очередь избавляет от затрат на дополнительное оборудование для ввода, дозирования и гомогенизации полимера в битуме. Отпадает потребность в длительном перемешивании и выдержке битума при высокой температуре для растворения добавки.
Это позволяет существенно экономить время и сокращать операционные расходы. Заводу не требуется держать в резерве отдельные битумные ёмкости для разных типов вяжущего (обычного и модифицированного), что особенно актуально для небольших и мобильных производств. Снижается расход энергии, уменьшаются потери материала при переходах с одной партии на другую.
Применение метода «сухого ввода» положительно сказывается и на укладочных свойствах асфальтобетонной смеси. Такой материал легче уплотняется при стандартных технологических режимах благодаря равномерному распределению модификатора прямо в теле смеси. Это снижает риск образования пустот, разрывов и неуплотнённых зон в готовом покрытии, что напрямую влияет на долговечность и прочность дороги.
Кроме того, «сухая» модификация снижает вероятность технологических ошибок, которые часто возникают при приготовлении модифицированного битума на заводе. В традиционной технологии возможны такие проблемы, как:
- неполное или неравномерное растворение полимера в битуме;
- перегрев и термическое разрушение полимерной структуры;
- расслоение и нестабильность полученного вяжущего при хранении;
- путаница при работе с несколькими типами битума.
При методе «сухого ввода» эти риски сводятся к минимуму, так как модификация происходит непосредственно в процессе производства асфальтобетонной смеси, без сложных операций на битумном хозяйстве. Это делает технологию более стабильной, воспроизводимой и удобной для заводов.
Итоги
Вопрос модификации битумов и асфальтобетонных смесей становится всё более актуальным, поскольку не все битумы обладают достаточной способностью к модификации полимерами и необходимым качеством. Это подталкивает производителей искать альтернативные методы существенного улучшения свойств асфальтобетона, учитывая особенности компонентов смеси. Одним из проверенных и эффективных решений является добавление полимерных добавок непосредственно в асфальтосмеситель.
Данный метод обладает рядом существенных преимуществ перед традиционной модификацией битума полимерами. Во-первых, качество модификации становится независимым от технологии производства битума, что особенно важно при работе с дистилляционными битумами, плохо взаимодействующими с полимерами. Во-вторых, экономятся время и энергетические ресурсы, так как исключается необходимость длительного разогрева и гомогенизации полимер-битумных вяжущих. В-третьих, снижается риск термического старения битума, так как температура его нагрева не превышает рабочих значений в асфальтосмесителе. В результате производители получают более прогнозируемые и стабильные свойства асфальтобетонной смеси, что упрощает контроль качества на производстве и снижает риск возникновения дефектов покрытия.
При активной поддержке ведущих производителей асфальтобетонных смесей, профильных научно-исследовательских институтов и инженерного сообщества, технология «сухого ввода» полимерных добавок не просто зарекомендовала себя, но и утвердилась как полноправный и высокоэффективный метод модификации битума — не уступающий, а по ряду ключевых параметров и превосходящий классическую технологию модификации битума. Именно поэтому она всё шире применяется как оптимальное решение, отвечающее современным требованиям отрасли к качеству, технологичности и экономической эффективности.
“The dry process modification is characterized by simplicity, flexibility, low energy consumption, and low pollution, making it an ideal choice in pavement repair engineering.”
«Метод „сухого ввода“ характеризуется простотой, гибкостью, низким потреблением энергии и низким уровнем загрязнений окружающей среды, что делает его идеальным выбором при ремонте дорожных покрытий».
(источник sciencedirect.com)
Хотите узнать больше – соавторы научно-практической работы:
