АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ С ДОБАВКОЙ СЕРЫ

В практике дорожного строительства ряда стран в течение последних лет прослеживается тенденция использования серы в асфальтобетоне взамен части нефтяного битума. Применение серы в качестве добавки позволяет уменьшить расход битума, повысить производительность применяемых асфальтосмесителей и уплотняющих механизмов, снизить температуры нагрева битумов и приготовления асфальтобетонных смесей, повысить водой- и морозостойкость асфальтобетона и, следовательно, долговечность дорожных покрытий. Соотношение между количеством жидкой и кристаллической серы зависит от ряда факторов: химического состава и дисперсной структуры битумов, температуры смеси и времени, прошедшего с момента введения серы. Сера, введенная в битум при температуре °С, расплавляется и равномерно распределяется в нем. В процессе перемешивания сера частично растворяется в масляных компонентах битума. Растворенная и расплавленная сера оказывает на битум пластифицирующее действие. При температуре ниже 120 °С расплавленная сера начинает выкристаллизовываться. После охлаждения асфальтобетона до температуры окружающего воздуха процесс кристаллизации серы продолжается еще длительное время (более месяца). Кристаллическая сера играет роль дисперсного наполнителя в асфальтобетоне, повышает его прочность и теплостойкость. Разработаны два способа введения серы при предварительном объединении её с битумом

В качестве добавки в асфальтобетонную смесь рекомендуется использовать техническую серу: комовую, молотую или жидкую (см. приложение к данным «Методическим рекомендациям»). При 120 °С сера плавится и превращается в легкоподвижную жидкость желтого цвета, вязкость которой изменяется с повышением температуры. Комовую серу получают из расплавленной серы, которую при температуре 125 °С разливают на открытые бетонированные площадки, где она постепенно охлаждается и застывает. Для ускорения застывания серу разливают на большие площади тонким слоем, наращиваемым в течение нескольких суток по мере ее охлаждения. Застывшая сера в блоке высотой 3 м и более разрыхляется экскаватором и складируется в штабели, при этом происходит частичное дробление серы (крупность частиц колеблется в широких пределах). Требования к зерновому составу серы приведены в табл. 1.1

Таблица 1 Молотая сера является продуктом размола комовой серы, имеет строго определенный зерновой состав (см. табл. 1) и отвечает всем требованиям, предъявляемым к физико-химическим свойствам серы. Кроме того, для молотой серы дополнительно регламентируется содержание металлов, а именно: железа, марганца, меди.1

В основу проектирования составов асфальтобетон с добавками серы заложен принцип сохранения постоянства объема вяжущего, т.е. независимо от количества добавки серы общий суммарный объем серно битумного вяжущего должен быть равен объему нефтяного битума в асфальтобетон без добавки серы. Только соблюдением этого условия обеспечивается оптимальная поровая структура асфальтобетона. Зерновой состав минеральной части асфальтобетонной смеси и оптимальное количество вяжущего (нефтяного битума) проектируют в соответствии с ГОСТ ГОСТ После подбора оптимального состава асфальтобетонной смеси на нефтяном битуме устанавливают дозировку серы. Рекомендуемое соотношение по массе между битумом и серой составляет: для битумов марок БНД 40/60, БНД 60/90, БН 60/90, БН 90/ :30,

Асфальтобетонные смеси с добавками серы следует приготавливать в соответствии с требованиями СНиП «Организация, производство и приемка работ. Сооружения транспорта. Автомобильные дороги».СНиП Добавку серы вводят в асфальтобетонную смесь двумя способами - либо в битум, либо непосредственно в смесь. Для введения в битум можно использовать комовую или жидкую серу. Технологический процесс приготовления смесей при введении серы в битум включает приготовление СБВ и подачу его в смеситель через дозатор битума (см. рисунок).рисунок Серу, от дозированную по объему или массе, постепенно вводят в битумный котел, заполненный битумом не более чем на 0,75 его объема.

Технологическая схема приготовления СБВ

Серу смешивают с битумом в рабочем котле мешалкой пропеллерного или шнекового типа при температуре не выше °С. Продолжительность перемешивания при введении жидкой серы в битумный котел - 10 мин, при введении комовой серы - 20 мин. Готовое СБВ допускается выдерживать в битумном котле не более одной рабочей смены. СБВ можно приготовить также путем введения дозировочным насосом расплавленной и нагретой до 130 °С серы в трубопровод, по которому битум подается в дозатор смесителя. В трубопроводе сера перемешивается с битумом и в дозатор уже поступает готовое СБВ. Продолжительность перемешивания асфальтобетонных смесей с СБВ приведена в табл. 2.2

Таблица 2 Температура смеси при выпуске из смесителя должна быть °С. При введении серы непосредственно в смесь в качестве самостоятельного компонента можно использовать молотую или жидкую серу. Молотую серу в холодном состоянии подают элеватором в отдельный отсек бункера по типу минерального порошка. При использовании жидкой серы смеситель оборудуют дополнительным дозатором, аналогичным битумному.

Технологический процесс приготовления асфальтобетонных смесей с добавкой серы включает: дозирование минеральных материалов и битума, подачу, перемешивание этих компонентов до полного обволакивания минеральных зерен битумом, введение серы в смесь и окончательное перемешивание смеси. Ввиду того, что серу вводят в смеситель после предварительного перемешивания битума с минеральными материалами, время приготовления смеси увеличивается на с. Технологический режим приготовления асфальтобетонной смеси с добавкой серы непосредственно в смесь должен обеспечивать равномерное распределение в ней серы и однородность смеси. Следует строго выдерживать время перемешивания, соблюдать однородность применяемых исходных материалов, точность их дозирования и не нарушать температурного режима подготовки исходных материалов и приготовления асфальтобетонной смеси.

Все работы по приготовлению, укладке и уплотнению асфальтобетонных смесей, а также технический контроль следует осуществлять в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. При укладке асфальтоукладчиками толщина укладываемого слоя должна быть больше проектной на %, а при ручной укладке - на %. Температура асфальтобетонных смесей при укладке в конструктивный слой дорожной одежды при содержании серы до 2 % должна быть не ниже 110°С, при содержании серы свыше 2 % - не ниже 120°С согласно ГОСТ ГОСТ Температуру смеси необходимо проверять в каждом прибывающем автомобиле-самосвале. Длина полосы при укладке смеси одним укладчиком в зависимости от температуры воздуха и типа местности приведена в табл. 3.3

Уплотнение конструктивных слоев следует начинать сразу же после укладки смеси, чтобы не допускать ее остывания. При уплотнении смеси число проходов всех видов катков при содержании серы до 2 % может быть уменьшено на %, а при содержании серы больше 2 % - на % по сравнению с асфальтобетонными смесями на нефтяных битумах без добавки серы.

Комовую и молотую серу транспортируют по железной дороге в вагонах или полувагонах, а также любым другим видом транспорта согласно действующим правилам перевозки ядохимикатов с соблюдением мер противопожарной безопасности. Жидкую серу транспортируют в специально предназначенных для этой цепи железнодорожных или автодорожных цистернах с обогревом. Жидкую серу хранят в специальных железобетонных, устойчивых к агрессивному воздействию расплавленной серы резервуарах, оснащенных устройствами для обогрева и перекачки, а также измерительными приборами и вытяжными трубами.

Открытое складирование серы не допускается во избежание ухудшения качества серы в связи с загрязнением ее посторонними примесями (при длительном хранении увеличивается содержание золы). Кроме того, при открытом хранении повышается влажность серы, что приводит к увеличению ее кислотности. Транспортное оборудование, используемое для перемещения серы, должно быть полностью укрыто; из-под укрытия должен быть обеспечен отсос воздуха. Высота перепадов материала при перегрузках должна быть минимальной.