Вспененный битум

Кафедра автомобильных дорог ЛИСИ проводила исследование эффективности применения вспененных битумов в горячих асфальтобетонных смесях. Вспенивание битумов позволяет улучшать качество асфальтобетонных смесей и снижать расход вяжущего без дополнительного применения химических реагентов и специальных средств механизации.

Вспененный битум представляет собой пленочную дисперсную систему, образованную множеством пузырьков воздуха, разделенных тонкими пленками вяжущего. Вспенивание осуществляется путем введения в горячий битум водяного пара или воды. Такой битум имеет повышенную поверхностную активность, меньшую условную вязкость и большую удельную поверхность, что при прочих равных условиях обеспечивает уменьшение его расхода, снижение энергозатрат, повышение производительности асфальтобетонных заводов.

Битумная пена хорошо прилипает ко всем видам минеральных материалов, обеспечивает обволакивание самой мелкой составляющей асфальтобетона - минерального порошка, что способствует повышению качества асфальтобетона.

Наибольший эффект вспенивания был получен при использовании водяного пара с температурой ПО -130°С и содержанием воды 3-4%. При этом достигнуто 13-15-кратное увеличение объема битума. Получаемая пена достаточно устойчива, уменьшение объема наполовину происходит в течение 1,0- 1,5 мин, а полный распад лишь через 2,2-3,0 мин.

Приготовление асфальтобетонных смесей с использованием вспененных битумов осуществлялось в асфальтобетонной установке Д-645-2, на ее мешалке были установлены два блока форсунок. К существующему битумопроводу подключение осуществлялось через трехходовой кран, поэтому в асфальтосмесителе можно было использовать и обычный битум. Подавался битум к форсункам под давлением 0,4-0,5 МПа при температуре 130-150°С битумным насосом от весового дозатора, а пар - при температуре 110-130°С под давлением 0,16-0,22 МПа по паропроводу от паросилового цеха АБЗ.

При приготовлении смесей использовали битум БНД 90/130, имеющий следующие характеристики: глубину проникания иглы при 25°С 108; температуру размягчения 47°С; растяжимость 90 см; температуру хрупкости - 15°С.

В качестве минерального материала использовали щебень и высевки Каменогорского карьера размером 0-15 мм, пыль укоса мультициклонов и известняковый минеральный порошок.

Жизнеспособность битумной пены оказалась вполне достаточной для полного перемешивания минерального материала с вяжущим. Перед началом приготовления асфальтобетонных смесей была проведена тщательная регулировка дозаторов битума и минеральных материалов. Особое внимание было уделено определению расхода вспененного битума для обеспечения качества смесей.

Выполненные работы показали, что предварительное вспенивание битума существенно повышает его адгезионные свойства и облегчает перемешивание с минеральным материалом. В результате этого без снижения качества асфальтобетонных смесей расход битума может быть уменьшен на 10-15% от вяжущего, а время перемешивания сокращено на 20-25%.

Одновременно было выявлено, что вспененные вяжущие по сравнению с обычными обладают более активной способностью взаимодействовать с минеральными материалами без использования поверхностно-активных веществ. Физико-механические свойства полученных асфальтобетонных смесей на вспененном битуме (при соответствующем снижении расхода вяжущего и сокращении цикла перемешивания) удовлетворяли требованиям ГОСТ 9128-97 для пористых горячих асфальтобетонов.