Методические рекомендации по применению полимерно-битумного вяжущего (на основе ДСТ) при строительстве дорожных, мостовых и аэродромных асфальтобетонных покрытий. Технология изготовления пбв хранение, транспортировка и контроль качества пбв

Развитие дорожной сети в России всегда было и остается одним из самых актуальных вопросов. И долговечность покрытия автомобильных дорог – актуальная задача отрасли, которую государственные регуляторы совместно с производителями продукции для дорожной отрасли активно решают в последние годы. Применение инновационных технологий и материалов позволит улучшить качественные показатели автомобильных дорог, оптимизировать сроки строительства и выйти на межремонтный срок службы дорожного полотна до 12 лет.

Сегодня наибольшую нагрузку испытывают автомобильные магистрали между крупными мегаполисами и улицы больших городов: 90 % трасс федерального значения имеют асфальтобетонное покрытие, важнейшим связующим компонентом в котором является битум. От его качества зависит и долговечность дороги. Увеличить срок службы асфальтобетонной смеси возможно за счет применения дорожного битума, модифицированного полимерами.

Полимерные добавки улучшают сцепление, увеличивают устойчивость асфальтобетонных покрытий к температурным колебаниям и образованию колеи, что в среднем продлевает срок эксплуатации дороги более чем на треть. В мировой практике модифицированные битумы успешно используются уже не одно десятилетие, например, их объем в дорожном строительстве Европы достигает 15 %, а Аляски – 50 %.

Для российской дорожной отрасли полимерно-битумные вяжущие (ПБВ) ̶относительно новый продукт, в промышленных масштабах он начал применяться около пяти лет назад, впрочем, ежегодно демонстрируя существенную динамику роста – от 0,02 % в 2014 году до 3 % в 2015-м.

При этом ПБВ очень специфический материал, для его качественного производства необходимо тщательно соблюдать технологию, использовать подготовленное сырье и подходящее оборудование, следить за физическими свойствами. Так, применение битумов ограничено определенным интервалом пластичности, который зависит от температурного диапазона работы битума. Введение полимеров в битум решает сразу две задачи: увеличивает интервал пластичности и придает битумному вяжущему эластичность.

Самые эффективные отечественные модификаторы сегодня ̶ это SBS-сополимеры, бутадиен-стирольные термоэластопласты. Качество продукции российского производства не уступает мировым аналогам.

Кроме SBS-сополимеров в мире используют бутадиен-стирольные каучуки, полиолефины, этилен-винилацетат, резиновую крошку и т. д. Однако многолетняя европейская практика использования модифицированных битумов показала однозначные преимущества SBS-полимера ввиду его способности улучшать высоко- и низкотемпературные свойства вяжущего, эластичность и адгезию. Использование полимеров типа стирол-бутадиен-стирола в России закреплено ГОСТом.

Особую роль в сохранении свойств ПБВ играет длительность и температурный режим нагрева, нередко ухудшающие свойства вяжущего. Данный процесс требует строгого контроля. Правильный режим нагрева ПБВ ̶ без перегрева, с перемешиванием (циркуляцией) – важное условие получения качественных асфальтобетонных смесей.

На территории России порядка 50 установок по производству ПБВ, и качество готовой продукции везде сильно различается. Смешав битум с полимером и пластификатором, не всегда можно получить качественный ПБВ. Для того чтобы эта смесь действительно позволяла улучшать основные эксплуатационные характеристики дороги, полимер должен «заработать». Производителей с достаточным опытом, которые постоянно проводят мониторинг качества, в России не более пяти-шести.

Так, к примеру, крупнейшей площадкой в России по производству качественных полимерно-битумных вяжущих является Рязанский завод битумных материалов «Газпром нефти». На предприятии выпускается более 20 марок высокотехнологичных модифицированных битумов, отвечающих требованиям не только российских стандартов, но и Евросоюза (EN). Модернизация рязанского актива дала возможность компании выйти на рекордные показатели по производству. Предыдущий максимум за год был на уровне 32 тыс. т, а результат 2015 года – уже 43 тыс. т. Это стало возможно также благодаря и активному взаимодействию с потребителями, выпуску битумных материалов по индивидуальным рецептурам.

Кроме того, в целях улучшения свойств ПБВ и асфальтобетона на их основе «Газпром нефть» уже в течение нескольких лет проводит лабораторные испытания и строит опытные участки с модифицированными вяжущими материалами от Санкт-Петербурга до Владивостока. Результаты мониторинга экспериментальных участков подтверждают, что применение современных материалов вместо традиционного дорожного битума позволяет продлить срок службы покрытия и сократить затраты на эксплуатацию автомобильной дороги, снижая в целом затраты на жизненный цикл дороги. По данным мониторинга таких участков, после трех лет службы средняя глубина колеи на участке с применением традиционного битума достигает 7 мм, а на участке с модифицированным – не превышает 4 ̶ 4,5 мм.

«Мы не только изучаем международный опыт и внедряем инновационные технологии и лучшие практики в собственное производство, но и активно выступаем за развитие сегмента модифицированных битумов на российском рынке. С этой целью мы объединяем усилия со всеми ведущими игроками рынка для разработки единых стандартов и норм дорожного строительства, создания общеотраслевой системы контроля качества полимерных вяжущих», ̶ отметил генеральный директор «Газпромнефть – Битумные материалы» Дмитрий Орлов.

В последние годы в дорожной отрасли России актуален вопрос усовершенствования нормативно-законодательной базы о применении экономически целесообразных материалов и технических решений при строительстве автомобильных дорог. Для адаптации существующего стандарта к современным условиям готовится новая редакция ГОСТ на полимерно-битумные вяжущие. В новом документе будет регламентировано использование модифицированных битумов с учетом интенсивности движения на дороге, грузонапряженности трасс и климатических условий регионов. Также будут учтены возможности применения различных модификаторов, их влияние на асфальтобетонную смесь и эксплуатационные свойства асфальтобетона, введены новые методы испытаний.

Исследованием асфальтобетонных смесей с использованием ПБВ, так же как и изучением модифицированных битумов, займется научно-исследовательский центр (НИЦ) «Газпром нефти», который откроется в этом году. Работа такой исследовательской площадки поднимет технологическую экспертизу дорожных материалов на качественно новый уровень, что станет еще одним шагом не только в изучении полимерно-битумных вяжущих, но и в развитии всего рынка ПБВ в России.

Асфальтобетонные покрытия на основе ПБВ характеризуются повышенной устойчивостью к образованию колеи, действию высоких транспортных нагрузок, а также трещиностойкостью при низких температурах. Именно поэтому ПБВ в силу его улучшенных характеристик стоит использовать при строительстве автомобильных дорог практически везде, особенно он необходим на дорогах с высокой интенсивностью движения и в суровых климатических условиях. При этом финансовые издержки перекрываются значительным увеличением межремонтных сроков дорожного покрытия и повышением безопасности дорожного движения.

Установки циклического действия для производства модифицированного битума фирмы COMAP изготавливаются на единой платформе и имееют производительность до 16 тонн/час.
При приготовлении модифицированного битума установки COMAP дают возможность применять практически любые полимерные модификаторы, известные на сегодняшний день, включая резиновую крошку и различные специальные добавки, которые могут подаваться как в виде порошка и гранул, так и в жидком виде.

МОДЕЛЬНЫЙ РЯД:

Производительность 12-15 т/ч

Производительность 8-10 т/ч

Производительность до 5-6 т/ч

Преимущества установок COMAP:

Технические особенности установок COMAP

На установках COMAP смешивание битума с полимером и другими добавками осуществляется в теплоизолированном смесителе округлой формы со встроенной спиралью подогрева термальным маслом, с использованием системы контроля температуры и уровня. Эффективность смешивания в первом смесителе обеспечивают три скоростные трехлопастные мешалки. Второй смеситель имеет тихоходную мешалку, позволяющую равномерно распределить компоненты смеси по всему объему перерабатываемой массы. Этот способ смешивания эффективно используется также и при производстве мастик и других составов, предполагающих большую, чем при модификации битума, вязкость.

Автоматическое дозирование битума и полимеров в установках COMAP позволяет с большой точностью контролировать процесс приготовления модифицированного битума. Гибкость комплектации установок, дает возможность использования различных вариантов применяемых устройств. Процесс дозирования полимеров происходит по принципу потери веса с использованием тензодатчиков.
Используя классическую систему ввода гранулированных, стружкообразных и порошкообразных полимеров посредством дозирующего шнека конвейерного типа, на установках COMAP предусмотрена к использованию линия ввода жидких добавок.
Все жидкие добавки вводятся непосредственно в первый смеситель, где происходит скоростное перемешивание битума с модификатором, в случае специальных рецептур, это позволяет дозировать адгезионные добавки и пластификаторы.

Компания COMAP в качестве наиболее эффективного теплового источника, применяет теплоноситель – горячее термальное масло. Обеспечивается подогрев всего необходимого оборудования: агрегаты установки по производству модифицированного битума, внутренние трубопроводы и все вспомогательные элементы (емкости, клапаны, битумные насосы, трубопроводы, задвижки). При поддержании температуры битума с помощью змеевиков масляного подогрева не происходит окисление и коксование битума, и он сохраняет свои первоначальные эксплуатационные характеристики.

При изготовлении модифицированного битума большое значение имеет продолжительность самого процесса и выбор оптимальной температуры. Масло подогревается в нагревателе масла и подается с помощью насоса к оборудованию, требующему нагрева. Нагрев масла выполняется с помощью автоматической горелки RIELLO (Италия). Такой способ нагрева считается наиболее экономичным и эффективным, что обусловлено высоким КПД и низким потреблением выбранного топлива. Хочется отметить, что при повышении температуры процесса приготовления смеси битума с полимером, у последнего происходит увеличение подвижности цепей макромолекул и расстояние между ними. Это благоприятно влияет на процесс набухания, а в последствии и получения качественного продукта. Температура вязкотекучего состояния 180-190°С, является оптимальной, макромолекулы полимеров типа СБС находятся на максимальном расстоянии друг от друга.
ВНИМАНИЕ! Помните, что длительное нахождение полимера при повышенной температуре действует на него негативно, в результате этого он теряет свои эластические свойства, а у битума активизируется процесс старения.
Коллоидная мельница COMAP — это самый главный агрегат установки по производству модифицированного битума. Мельницы обладают высокой надежностью и обеспечивают наилучшее качество измельчения частиц битума и полимера. Отличительная черта коллоидных мельниц COMAP – легкость и экономическая эффективность содержания, а также исключительная долговечность. Мельница имеет рубашку масляного обогрева, а также ручную регулировку зазора между ротором и статором. В конструкции мельницы предусмотрен хороший доступ для технического обслуживания и очистки агрегата изнутри. Привод мельницы обеспечивается электродвигателями мощностью от 75 до 160 кВт с частотным преобразователем для регулировки числа оборотов и производительности.

Роль коллоидной мельницы при производстве модифицированного битума заключается в обеспечении наилучшей дисперсии (гомогенизации), измельчении и перемешивании между ротором и статором битума и полимера. Смесь после этого становится однородной.
При измельчении полимера увеличивается удельная поверхность контакта смешиваемых компонентов, и ускоряются процессы набухания и растворения полимера. При правильном подборе полимера и его совместимости с исходным битумом при строгом контроле регламентированной техническими требованиями температуры процесса производства и последующего дозревания не выше 160°С, гарантированно получается необходимый нам, совершенно новый, качественный продукт прошедший модифицирование физической структуры и химических характеристик.
Компания COMAP использует свою систему, с использованием насоса для подачи на мельницу, которая позволяет осуществлять максимально эффективную работу по размельчению полимера независимо от вязкости материала.
Внешний шестеренчатый насос для подачи в мельницу имеет ряд основных назначений:
а) позволяет мельнице не производить всасывающее действие, а сконцентрировать имеющуюся мощность на размельчение поступающих компонентов;
б) он оснащен преобразователем регулировки производительности.
Нужно отметить, что установки, принцип действия которых не основан на использовании коллоидных мельниц, по заключению ряда ведущих производителей, применять нецелесообразно из-за получения продукта, который более похож на битум с улучшенными свойствами, чем на модифицированный.
Битум является «модифицированным», когда его реологические свойства и основные характеристики можно сравнивать с характеристиками используемого для его приготовления полимера.

В дорожном строительстве обычные материалы обеспечивали удовлетворительное качество в течение многих лет. Сегодня постоянно растущие транспортные нагрузки, необходимость в надежных и долговечных дорогах и требования экономии сделали недостатки обычных битумов очевидными. Не модифицированные битумы, показывают на практике следующие недостатки:

• высокая термическая чувствительность (размягчение при высоких температурах и хрупкость при низких);
• плохие механические характеристики и низкая упругость;
• склонность к старению.

Ввиду этих недостатков, а также многих практических и экономических факторов, в течение последних 40 лет был проведен ряд исследований. Они продемонстрировали, что полимерные материалы являются лучшими модификаторами для улучшения технологических качеств битума. ПБВ (полимерно-битумное вяжущее) является качественно новым материалом, позволяющим повысить срок службы дорожного покрытия.

Модифицированный битум, образованный объединением обычного битума и полимера, обеспечивает более высокий уровень качества:

• улучшение рабочих характеристик при высоких и низких температурах;
• улучшение эластопластических характеристик;
• повышенное сопротивление усталости материала;
• улучшение когезии и адгезии с наполнителями;
• повышенное сопротивление старению.

Компания MASSENZA производит установки для производства модифицированного полимерами битума только с применением коллоидных мельниц, которые обеспечивают измельчение полимера в процессе приготовления ПБВ. При измельчении полимера увеличивается удельная поверхность контакта смешиваемых компонентов, и соответственно ускоряются процессы набухания и растворения полимера. Использование оборудования такого типа позволяет получать ПБВ с регламентированными техническими требованиями.

Высокие рабочие характеристики достигаются только при условии точного контроля дозировки измельченного полимера и его распределения в битумной массе. А как следствие на данный момент лучшие показатели распределения (гомогенизации) достигаются только при использовании коллоидных мельниц с высокой степенью измельчения.

• Компания MASSENZA производит как многопроходные, так и однопроходные установки, но однопроходные установки имеют, по меньшей мере, три основных недостатка:
  • они пригодны для использования только с СБС (стирол-буталиен-стирол) полимерами, на многопроходных установках, возможно применять помимо СБС практически все известные на данный момент полимерные модификаторы, в том числе и резиновую крошку, а также возможно применение специальных добавок, например серы (для обеспечения возможности влиять на процессы вулканизации в производстве ПБВ);
  • вследствие всего одного прохода через мельницу требуется больше времени на дозревание ПБВ (12 часов и более);
  • должна обеспечиваться высокая совместимость между битумом и полимером, поэтому необходимо иметь гарантии постоянного качества поставляемого битума (что фактически, является огромной проблемой в Российских условиях).

  Коллоидная мельница (гомогенизатор) MASSENZA специально сконструирована для производства ПБВ. При измельчении полимера увеличивается удельная поверхность контакта смешиваемых компонентов, и соответственно ускоряются процессы набухания и растворения полимера. Использование оборудования такого типа позволяет получать ПБВ с регламентированными техническими требованиями при температуре не выше 160 0С, содержании модификатора не более 3,5 мас. % и маленькой продолжительности процесса. В случае приготовления ПБВ на оборудовании без высокоскоростных измельчителей (коллоидных мельниц) необходимо закладывать большую концентрацию полимера, более высокую температуру процесса (это может привести к старению битума и окислительной деструкции ПБВ, уровень свойств ПБВ при этом существенно снизится), кроме того, продолжительность процесса приготовления увеличивается более чем в 2 раза. Высокие рабочие характеристики достигаются только при условии точного контроля дозировки измельченного полимера и его распределения в битумной массе. А как следствие на данный момент лучшие показатели распределения (гомогенизации) достигаются только при использовании коллоидных мельниц с высокой степенью измельчения. Мельница компании MASSENZA имеет особенную конфигурацию ротора/статора, позволяющую 100% мощности использовать исключительно на измельчающее действие. Фактически, увеличение зазора, имеющее место в мельницах других производителей, в случае когда поступает материал с высоким содержанием полимера означает снижение размельчающего действия, в то время как требуется, наоборот, в достаточной степени размельчить (расщепить) полимер. MASSENZA разработала совершенно иную систему, которая позволяет осуществлять максимально эффективную на все 100% работу по измельчению полимера независимо от содержания полимера в материале. Фактически, мельница MASSENZA обладает специальной системой оснащенной внешним шестеренчатым насосом для подачи в мельницу.

  Этот насос имеет два основных назначения:

  • он позволяет мельнице не производить всасывающее действие и сконцентрировать всю имеющуюся мощность исключительно на размельчении;
  • он имеет изменяющуюся скорость, скорость регулируется обратным сигналом, который поступает при изменении электропотребления электромотра мельницы. Это означает, что выпуск битумно-полимерной смеси из мельницы всегда остается максимальным. В случае если в мельницу поступает смесь с высоким содержанием полимера, то электропотребление электромотора мельницы возрастает, что в свою очередь уменьшает интенсивность работы насоса и наоборот.

  В 2014 году компания MASSENZA , представила свою новейшую модель коллоидной мельницы — PMB 490-S . Многочисленные испытания и изучение влияния строения измельчающего механизма на качество ПБВ привели к разработке и созданию новой конфигурации, которая обеспечивает более мелкую дисперсию, что в свою очередь способствует сокращению времени на химическую фазу и повышению производительности.

  Эта модель, по сравнению с предыдущими, включает в себя следующие улучшения:

  • ротор и статор большего размера;
  • более износостойкие материалы;
  • улучшенная система подачи битума и полимера в мельницу;
  • новая конструкция измельчающих элементов ротора и статора.

  Новая конфигурация гомогенизатора позволяет увеличить эффективность его работы на 40%, по сравнению с предыдущими моделями. Именно поэтому концепция мельницы MASSENZA является выигрышной для производства модифицированных полимерами битумов.

  За счет возможности варьировать количеством проходов смеси битума с полимером через коллоидную мельницу обеспечивается требуемое высокое качество производства ПБВ, независимо от параметров исходного сырья.

  При приготовлении ПБВ исключительно важное значение имеет оптимальный выбор температуры и продолжительности процесса. Повышение температуры увеличивает подвижность цепей макромолекул полимера и расстояние между ними. Это облегчает процесс набухания. Оптимальная температура, при которой макромолекулы полимеров типа СБС находятся на максимальном расстоянии друг от друга, соответствует температуре вязкотекучего состояния и составляет 180—190 0 С. Однако повышение температуры приготовления ПБВ выше рабочей технологической для дорожных битумов вызывает старение битумов. Длительное нахождение полимера при повышенной температуре действует на него негативно, в результате чего он теряет эластические свойства. На эффективность растворения большое влияние оказывает размер частиц полимера. Чем выше дисперсность (измельчение) частиц полимера, тем больше удельная поверхность контакта его с битумом, тем быстрее происходит процесс набухания и, соответственно, растворения полимера в битуме. Из всех рассматриваемых параметров, влияющих на эффективность процесса приготовления ПБВ, как с точки зрения экономии затрат, так и максимально возможного уменьшения процессов старения битума и ухудшения полимера, целесообразно изменять вязкость битума и размер частиц полимера. Остальные параметры заранее заданы и являются неизменными, а температура приготовления ПБВ ограничена максимальной рабочей температурой битума — не выше 160 0С.

  Подобная система «косвенного подогрева» обеспечивает следующие преимущества по сравнению с паровым, жаровым и электроподогревом. В первую очередь за счет масляного подогрева возможно одним контуром циркуляции масла обеспечить подогрев всего потребного оборудования: внутренние трубопроводы и агрегаты установки по производству ПМБ, а также всей вспомогательной инфраструктуры (трубопроводы, битумные насосы, емкости, клапаны, задвижки). При масляном «мягком подогреве» не происходит окисление и коксование битума, и соответственно его ухудшение и так не идеального по своим эксплуатационным характеристикам битумного вяжущего. Также масляные системы подогрева, как правило, наиболее эффективны с точки зрения эксплуатационных затрат на теплоэнергию, а также подобная система подогрева позволяет достаточно точно выдерживать все температурные режимы на всех технологических стадиях производства ПМБ, что качественно влияет на характеристики конечной продукции.

  Возможность применения полимера в гранулах при сохранении высоких параметров растворения полимера в битуме позволяет получить большой экономический эффект по сравнению с применением например того же полимера, но в порошкообразном виде, только за счет разницы стоимости гранулярного и порошкообразного полимера. Также возможно получение дополнительного экономического эффекта за счет возможности производить ПБВ с высокими эксплуатационными характеристиками с применением полимеров отечественного производства, которые в силу своей низкой стоимости, могут оказаться более привлекательными.

  Битум закачивается в установку и проходит через специальное устройство по принципу Кориолиса (измерительная система в кожухе, измеряет интенсивность подачи вне зависимости от других параметров жидкости, таких как: плотность, температура, давление, вязкость, электропроводность и др.). Полимеры дозируются через бункер полимера и шнек загрузки, которые подвешены на тензодатчиках, дозирование осуществляется в автоматическом режиме по принципу потери веса.

  Это позволяет дозировать, в случае если того требует рецептура, ароматические масла (например индустриальное масло И-40А, либо иной пластификатор) или адгезионные добавки непосредственно в смеситель, где перемешивается битум с полимерным модификатором.

  Предварительное эффективное смешивание в смесителе обеспечивается за счет работы двух трехлопастных мешалок с приводом от электродвигателя мощностью 7,5 кВт. Смеситель оборудован змеевиками масляного подогрева, мембранными уровнемерами и системой контроля температуры.

  Установка BSA.ПБВ.01.5000 предназначена для получения модифицированного битума , в том числе (ПБВ).

  • Многопроходная установка, обеспечивающая малое время созревания модифицированного битума , с возможностью применения практически всех известных на данный момент полимерных модификаторов, как твердых (в гранулах и порошкообразных), так и жидких;
  • В составе установки применяется Massenza, обеспечивающая высококачественное измельчение полимера в процессе приготовления ПБВ , тем самым увеличивается удельная поверхность контакта смешиваемых компонентов, и, соответственно, ускоряются процессы набухания и растворения полимера, а, следовательно, обеспечивается высокая производительность установки;
  • Возможность управления процессом измельчения полимера и его растворения в битуме за счет возможности регулирования количества проходов смеси битума с полимером через коллоидную мельницу;
  • Тензометрическое весовое дозирование битума и полимеров.

  Современные установки для модификации битумов полимерными материалами

  Дорожное покрытие должно обеспечивать максимальное сопротивление усталостным разрушениям, обладать устойчивостью к изменениям температур суточных и сезонных циклов. Одним из перспективных направлений, позволяющих решить эти задачи, является применение , в частности (). В настоящее время существует множество способов и материалов для модификации дорожных вяжущих.

  Наиболее эффективным для производства ПБВ следует считать оборудование, в составе которого имеются (измельчители), которые обеспечивают измельчение полимера в процессе приготовления ПБВ . При измельчении полимера увеличивается удельная поверхность контакта смешиваемых компонентов, и соответственно ускоряются процессы набухания и растворения полимера. Использование оборудования такого типа позволяет получать ПБВ с регламентированными техническими требованиями при температуре не выше 160 град. C, содержании модификатора не более 3,5 мас. % и маленькой продолжительности процесса . В случае приготовления ПБВ на оборудовании без высокоскоростных измельчителей (коллоидных мельниц) необходимо закладывать большую концентрацию полимера, более высокую температуру процесса (это может привести к старению битума и окислительной деструкции ПБВ , уровень свойств ПБВ при этом существенно снизится), кроме того, продолжительность процесса приготовления увеличивается более чем в 2 раза. На данный момент лучшие показатели распределения (гомогенизации) достигаются только при использовании коллоидных мельниц с высокой степенью измельчения .

  Технологическая схема процесса получения ПБВ на установке для модификации битума типа УНБ-4 с использованием коллоидной мельницы во внешнем циркуляционном контуре представлена на рис. 1.

  

  Рис. 1. Технологическая схема процесса получения ПБВ на установке для модификации битума

  Нагретый в битумном котле до температуры 160. 180 °С битум, насосом Н1.1 через трехходовой кран К1.2 подается к установке. Трехходовой кран К1.2 установлен в среднем положении, обеспечивающим перемешивание — циркуляцию битума в котле, в случае когда установка не потребляет битума. При включении крана К4 и насоса Н2, битум из котла через кран К3 поступает на смеситель СМ, где происходит смешивание с полимером, который предварительно засыпается в емкость V. Смесь полимера с битумом подается в одну из емкостей реакторов Р1, Р2 (в зависимости от положения кранов К1, К2). После выработки полимера из битума V до срабатывания датчика НУ, кран К3 переводился в положение подачи битума в реактор минуя смеситель СМ. Клапан подачи полимера К7 и К6 закрываются. Емкость реактора заполняется битумом до верхнего уровня (ВУ1 или ВУ2). Одновременно с заполнением емкости реактора битумом, происходит его перемешивание. Перемешивание проводится в течении заданного технологическим процессом времени (15. 20 мин). После окончания перемешивания переключается соответствующий кран (К1 или К2), включается насос Н1 и мельница М3. Кран К5 устанавливается в положение подачи битума после мельницы в соответствующий реактор. После окончания заполнения емкости первого реактора, заполняется и вводится полимер в емкость второго реактора Р2. Технологический цикл во втором реакторе аналогичен первому. Блок реакторов состоит из двух обогреваемых емкостей выполненных цилиндрической формы с коническим днищем. В качестве теплоносителя используется масло ТП-46. Для снижения потерь тепла реакторы теплоизолированы с помощью теплоизоляционных рубашек. На верхней крышке емкости смонтированы: привод лопастной мешалки; патрубок подачи битума; люк-лаз; датчик-поплавок верхнего уровня битума. Привод мешалки выполнен на базе червячных мотор-редукторов.

  Широкое применение в области производства ПБВ по аналогичной технологической схеме также получила установка MASSENZA , специально сконструированная для производства модифицированного битума . Мельница компании MASSENZA имеет особенную конфигурацию ротора/статора, позволяющую 100 % мощности использовать исключительно на измельчающее действие. Фактически, увеличение зазора, имеющее место в мельницах других производителей, в случае когда поступает материал с высоким содержанием полимера означает снижение размельчающего действия, в то время как требуется наоборот в достаточной степени размельчить (расщепить) полимер. MASSENZA разработала совершенно иную систему, которая позволяет осуществлять максимально эффективную на все 100 % работу по размельчению полимера независимо от содержания полимера в материале. Фактически, мельница MASSENZA обладает специальной системой, оснащенной внешним шестеренчатым насосом для подачи в мельницу.

  Во многих странах, в частности в России, применяются ультрасовременные установки , которые производятся в Германии, реализующие ту же схему с . Фирма Benninghoven разработала и совершенствует уже в течение десяти лет модельный ряд установок в мобильном или транспортабельном исполнении. Основное оборудование может быть дополнительно укомплектовано специальными компонентами в соответствии с индивидуальной спецификацией в зависимости от назначения оборудования и рецептуры. Комплексы для производства модифицированного битума включают в себя: емкостной парк хранения исходного битума; узел подготовки и смешивания нескольких сортов битума; блок модификации битума с реактором и ; система ввода пластификаторов и добавок; система обогрева; система дозирования; система смешивания концентрата с исходным битумом; емкостной парк для дозревания продукта с мешалками, устройство отгрузки: наливная эстакада с отводом паров, высокотемпературная полимерная в открытом состоянии. Мельница обогревается либо электрически, либо термальным маслом. За счет регулируемого зазора между режущими поверхностями мельницы достигается получение гомогенного ПБВ всего лишь за один рабочий проход.

  Осваивается технология модификации битума кавитационными течениями. Яркий представитель данного направления ОАО «Военно-инженерная корпорация» («ВИКор»). Принципиальная схема установки производства ПБВ представлена на рис. 2.

  

  Рис. 2. Принципиальная схема установки ПБВ на базе штатного оборудования участка приема и хранения битума типового АБЗ

  Рис. 3. Кавитационный диспергатор КЭМ-20

  Заправленный в котел битум разогревается до температуры 170 °С и предварительно перемешивается лопастными мешалками в течение 5 минут, без выключения мешалок постепенно через загрузочный люк вводится 4 % по массе Кратона D1101 и подвергается перемешиванию мешалками в течение 30 минут для предварительного растворения (разбухания) полимера, затем в течение 60 мин проводится циркуляция битумно-полимерной смеси через диспергатор КЭМ-20 по циркуляционному битумопроводу. Диспергация в данном случае протекает в кавитационном диспергаторе (рис. 3). Устройство работает следующим образом: полимерный модификатор предварительно растворяется в керосине и подается на вход. Туда же подается битум и кавитация обеспечивает интенсивный перемешивающий эффект.

  Диспергатор КЭМ-20 в специальном исполнении с пропускной способностью до 30 куб. м/ч, установлен в циркуляционный битумопровод после битумной станции и позволяет достигнуть высокой гомогенизации модификатора в битуме. Для работы по этой технологической схеме создана опытная установка производства ПБВ в ОАО «ДСТ № 2, г. Гомель».

  Известны установки для производства ПБВ по технологической схеме in-line , которая изображена на рис. 4.

  

  Рис. 4. Технологическая схема процесса приготовления ПБВ при помощи установки PMB Inline Mixer 10-15 т/ч

  Суть технологического процесса по схеме в соответствии с рис. 4 сводится к переводу полимера из сухого состояния в жидкое путем экструзии и последующему смешению вязко-текучего полимера с нагретым до рабочей температуры битумом. При этом по ходу движения материалов единовременно осуществляются несколько процессов: экструзия полимера, сочетающая смешение и растворение образующегося расплава с некоторым количеством битума или пластификатора; смешение получающейся аномально вязкой жидкости с некоторым количеством битума и получение в результате с высоким или супер высоким содержанием полимера; последующее смешение полимерно-битумного концентрата с основным потоком битума в соотношениях, обеспечивающих потребное содержание полимера в готовом ПБВ .

  Процесс осуществляется поточно, в чистом режиме in-line, то есть на входе в установку имеем битум и сухой полимер, на выходе — ПБВ , сразу готовое к использованию. В таком же режиме in-line в вяжущее в соответствии с рецептурой может быть добавлена или любой другой жидкий компонент, а также, например, дополнительное количество пластификатора или разжижителя. Температура битума на выходе из установки определяется температурой битума на входе. При возникновении потребности в приготовлении разжиженного битума, битума с адгезионной присадкой и т. п. энергетически мощный процесс экструзии задействовать не нужно, достаточно обычной работы дозирующих линий и миксера.

  Говоря о процессе растворения полимера, следует отметить, что его растворимость тесно связана не только с соответствующей способностью битума, температурой самого битума, как это обычно отмечается в исследованиях о ПБВ , но и с температурой самого полимера, а также с площадью границы раздела фаз. Чем выше температура полимера, чем выше площадь его соприкосновения с битумом, тем выше скорость растворения.

  Следующим процессом по технологической схеме также является процесс смешения, но уже жидкостей с не столь различными вязкостями — полимерно-битумный концентрат и чистый битум. Кроме того, на этой стадии может быть добавлена адгезионная присадка и другие жидкие компоненты, если того требует рецептура. Смешение осуществляется эффективным динамическим миксером.

  В качестве емкости готовой продукции предусматривается теплоизолированная вертикальная емкость с перемешиванием и обогревом.

  На данный момент на рынке оборудования для производства ПБВ имеется широкий спектр установок и вариантов смесителей, с мешалками различных конфигураций к ним. Проблема переоборудования существующих АБЗ на технологические схемы производства АБС, на основе модифицированного ПБВ может быть решена в соответствии с типом модифицирующих материалов.

  Применение ПБВ в качестве вяжущего позволяет значительно изменить ситуацию на автодорогах, избавиться от колееобразования и трещин. Использование ПБВ в составе асфальтобетонных смесей взамен битума дорожного вязкого марки БНД (ГОСТ 22245-90) обеспечило возможность подрядчикам принимать на себя гарантийные обязательства на устроенные ими верхние слои дорожных одежд сроком до 5-7 лет. Но всего этого можно достичь только при правильном изготовлении, хранении, транспортировке и использовании ПБВ. Компания «Техпрогресс» основана в 1995 году как предприятие узкоориентированное на производство полимерно- битумного вяжущего. За эти годы изготовлено более 70 тыс. тонн ПБВ, которое использовалось на дорогах Тульской, Московской, Смоленской, Нижегородской областях и на федеральных дорогах М1 «Москва-Брест», М-2 «Крым», М-4 «Дон». За прошедшие годы накоплен значительный багаж знаний, основывающийся не только на результатах научных исследований, но и на практическом опыте производства и использования ПБВ в дорожном строительстве. Компании пришлось решить много проблем, связанных с изготовлением ПБВ. Одна из проблем – растворение полимера в битуме. Она решается использованием оборудования с малыми и большими сдвиговыми усилиями. Это коллоидные мельницы, диспергаторы, дезинтеграторы и т.п. Тот или иной тип оборудования применяется в зависимости от фракционного состава полимера, который подразделяется на порошок, крошку и гранулы. Полимеры, применяемые в России, как отечественные, так и зарубежные идентичны по качеству и, как правило, процентный состав их в ПБВ одинаков, однако стоимость зарубежных полимеров на 30 % больше отечественных. Используемая компанией технология по изготовлению ПБВ включает в себя комплекс технологического оборудования, связанного между собой трубопроводами в единый технологический цикл и состоит из:  двух смесителей, предназначенных для перемешивания изготавливаемого продукта;  турбосмесителя для более тщательного перемешивания и получения однородной смеси;  битумных насосных станций, обеспечивающих рециркуляцию смеси во время процесса смешивания и перекачивания готового продукта;  коллоидной мельницы предназначенной для измельчения набухших частиц полимера. Технологический процесс приготовления ПБВ состоит в интенсивном смешивании всех компонентов при температуре 1650С. Перед процессом смешивания все исходные компоненты проходят входной контроль. Управление оборудованием на фазе приготовления ПБВ осуществляется специально созданной системой управления, обеспечивающей заданную производительность и требуемое качество полученного продукта. Другая проблема – это правильное хранение ПБВ. Если установка по изготовлению ПБВ расположена на асфальтовом заводе, то производится столько ПБВ, сколько необходимо для изготовления суточной нормы полимерасфальтобетона. Другое дело, когда асфальтовые заводы получают ПБВ от специализированных изготовителей. В этом случае необходимо хранить суточный, а, иногда, и более запас ПБВ в расходных емкостях. А при длительном хранении, при температуре 140-1600С, происходит расслоение ПБВ. Поэтому перед использованием ПБВ необходимо тщательно перемешать с помощью встроенных мешалок или, хотя бы, при помощи битумного насоса. Специалистами компании также была изучена проблема и проведены исследования на предмет расслоения ПБВ при транспортировке его в горячем виде на большие расстояния. В июле – августе 2009 г. ОАО «Чувашавтодор » производил капитальный ремонт федеральной автомобильной дороги А-151 «Цивильск-Ульяновск» на участке №4 в Чувашской республике. Компанией было отправлено на расстояние более 1000 км в г. Чебоксары 280 тонн ПБВ. Были взяты пробы ПБВ до погрузки и при выгрузке из разных уровней цистерны битумовоза. Как показали исследования, проведенные в лаборатории, физико-механические показатели всех проб были одинаковы. То есть, ПБВ во-первых: не расслоилось а, наоборот, при движении перемешивалось; во-вторых: не ухудшились показатели, несмотря на длительное нахождение (более 16 часов) при температуре 150-1650С; и в-третьих: ПБВ хорошо слилось из битумовозов при температуре 1400С.Решены компанией и другие проблемы, связанные с требованиями, предъявляемыми потребителями ПБВ. Это проблемы стабильности в показателях выпускаемой продукции, несмотря на разные показатели поступаемого на производство исходного битума, это изготовление ПБВ с характеристиками повышенными по сравнению с заложенными в ГОСТе. Это проблемы с адгезией ПБВ к минеральному материалу, используемого заказчиком, это и специального состава ПБВ марки ПБВ-130 для поверхностной обработки и многие, многие другие проблемы, возникающие при производстве ПБВ. Кроме изготовления ПБВ, компанией «Техпрогресс» с 2000 года налажен выпуск дорожных мастик, а с 2003 года запатентована и запущена в производство адгезионная присадка нового поколения – «Техпрогресс-1», которая по оценкам независимых лабораторных центров, а также заключений «РОСДОРНИИ » и «СОЮЗДОРНИИ», считается одной из лучших в России по своей эффективности. С 2008 года налажено производство дорожной битумно-полимерной стыковочной ленты «ЛЕНДОР». Лента предназначена для герметизации мест примыкания вновь укладываемого горячего асфальтобетона со старым асфальтовым покрытием (так называемый «холодный стык»), бордюрными камнями, колодцами и т.д. Так же компанией освоен выпуск битумно-полимерного герметика «Престиж», предназначенного для герметизации деформационных швов бетонных покрытий аэродромов, швов сопряжения и трещин в бетонных и асфальтобетонных покрытиях. На сегодняшний день наравне с выпуском материалов для дорожного строительства налажен выпуск кровельных и гидроизоляционных материалов, а так же материалов холодного нанесения (битумные и полимернобитумные мастики, грунтовки, не требующие предварительного разогрева, т.к. в их состав входит растворитель). Компания «Техпрогресс» открыта для сотрудничества и партнерства с любыми фирмами и компаниями, занимающимися улучшениями качества автодорог с использованием для этой цели полимерно-битумного вяжущего и другой продукции, выпускаемой предприятием.