Методические рекомендации по применению кубовых остатков метиловых эфиров и аминов, а также полиэтиленовых эмульсий для повышения водо- и морозостойкости асфальтобетонов
(одобрены Минтрансстроем СССР от 01.06.1982 № 373-4п)
Утверждены И.о. директора Союздорнии канд. техн. наук Б. С. Марышев
Одобрены Минтрансстроем 1 июня 1982 г. № 373-4п
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ КУБОВЫХ ОСТАТКОВ МЕТИЛОВЫХ ЭФИРОВ И АМИНОВ, А ТАКЖЕ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ЭМУЛЬСИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВОДО- И МОРОЗОСТОЙКОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ
Приведены общие сведения о поверхностно-активных веществах (ПАВ) — кубовых остатках метиловых эфиров и аминов, а также полиэтиленовых эмульсиях, используемых для повышения сцепления битумов с минеральными материалами; требования к их качеству; технология введения в битум и на поверхность минеральных материалов. Применение ПАВ позволяет повысить производительность АБЗ, удлинить сезон строительных работ.
Предисловие
Применение в дорожном строительстве нашей страны разнообразных каменных материалов и битумов в различных климатических условиях в большинстве случаев приводит к необходимости использования поверхностно-активных веществ (ПАВ) для повышения сцепления битумов с минеральными материалами и обеспечения тем самым водо- и морозостойкости асфальтобетонных покрытий. Наиболее эффективными являются катионные ПАВ. В связи с тем, что они до настоящего времени весьма дефицитны, за последние годы проведены исследования, которые показали возможность использования в качестве ПАВ ряда побочных продуктов различных отраслей промышленности — кубовых остатков производства метиловых эфиров (КОМЭ), кубовых остатков производства аминов C17 — C20 (КОА) и полиэтиленовых эмульсий «Оксалит» и «Оксален-30», полученных на основе отходов производства полиэтилена.
Результаты указанных исследований и опытно-экспериментальных работ, проведенных на объектах Каздорстроя, Ленавтодора и Пермского филиала Росдороргтехстроя, позволили разработать настоящие «Методические рекомендации по применению кубовых остатков метиловых эфиров и аминов, а также полиэтиленовых эмульсий для повышения водо- и морозостойкости асфальтобетона». Рекомендации, касающиеся вопросов применения кубовых остатков метиловых эфиров, предназначены для опытного строительства.
В «Методических рекомендациях» излагаются способы введения названных ПАВ, технологические особенности процессов приготовления и уплотнения асфальтобетонных смесей в их присутствии; правила техники безопасности при работе с ними; требования, предъявляемые к качеству ПАВ.
При разработке рекомендаций использованы авторские свидетельства № 806636 и 910913.
Настоящие «Методические рекомендации» составили кандидаты технических наук Д.С. Шемонаева и Л.М. Гохман (Союздорнии), канд. хим. наук Г.Б. Крыжановская (Ленинградский филиал Союздорнии), канд. геолого-минерал. наук О.М. Чугуевская (Свердловский филиал Гипродорнии), инженеры В.В. Назаров (Ленинградский филиал Союздорнии), В.П. Леонтьев и И.М. Улыбина (Свердловский филиал Гипродорнии).
Замечания и пожелания просьба направлять по адресу: 143900, г. Балашиха-6 Московской обл., Союздорнии.
1. Общие положения
1.1. Применение новых поверхностно-активных веществ (ПАВ) при устройстве асфальтобетонных покрытий позволяет существенно повысить прочность сцепления битума с поверхностью минеральных материалов. Наиболее эффективными являются катионные ПАВ типа аминов, диаминов и амидоаминов (например БП-3), повышающие сцепление битумов с минеральными материалами кислых и основных пород и одновременно являющиеся замедлителями старения битумов.
1.2. Новые ПАВ, являющиеся побочными продуктами различных отраслей промышленности, рекомендуемые к использованию при устройстве дорожных покрытий с применением битумов, подобно БП-3 улучшают сцепление битумов с минеральными материалами основных и кислых пород.
1.3. Применение новых ПАВ, кроме того, замедляет старение высоковязких битумов (кубовые остатки метиловых эфиров); уменьшает расход битума; снижает температуру нагрева битумов и температуру приготовления асфальтобетонных смесей; повышает водо- и морозостойкость, а следовательно, и долговечность дорожных покрытий. Использование новых ПАВ способствует повышению производительности применяемых асфальтосмесителей и уплотняющих механизмов; удлиняет сезон строительных работ.
2. Применяемые материалы и технические требования к ним
2.1. Кубовые остатки метиловых эфиров (КОМЭ) должны удовлетворять требованиям ТУ-38 407205-82 «Кубовый остаток метиловых эфиров высокомолекулярных СЖК (опытные партии)».
2.2. Кубовые остатки аминов должны удовлетворять требованиям ТУ-6-02-750-78 «Остатки кубовые при производстве аминов C17 - C20».
2.3. Полиэтиленовые эмульсии «Оксалит» и «Оксален-30» должны удовлетворять требованиям соответственно ТУ-6-05-05-125-78 «Эмульсия полиэтиленовая марки „Оксалит“ и ТУ 6-05-1115-77 „Эмульсия полиэтиленовая“.»
Краткие сведения о новых ПАВ приведены в приложении к настоящим «Методическим рекомендациям».
3. Технология введения ПАВ в процессе приготовления асфальтобетонных смесей
3.1. В условиях АБЗ кубовые остатки метиловых эфиров и аминов C17 - C20 можно вводить непосредственно в битум либо на поверхность минеральных материалов.
3.2. В случае введения названных продуктов в битум в качестве ПАВ, разогретое до необходимой температуры и отдозированное весовым или объемным способом ПАВ можно вводить в рабочий котел битумоплавильных установок, заполненный битумом не более чем на 0,7 его объема, где компоненты перемешиваются до получения однородной смеси путем циркуляции с помощью насоса для перекачки битума. Время перемешивания должно быть не менее 30 мин.
3.3. Готовую смесь в битумном котле при рабочей температуре битума не следует выдерживать более одной рабочей смены.
3.4. В случае приготовления жидких битумов на АБЗ ПАВ целесообразно предварительно растворить в разжижителе и в виде раствора ввести в битум.
3.5. При приготовлении асфальтобетонных смесей с применением новых ПАВ следует придерживаться температурных режимов, указанных в табл. 1.
| Вид асфальтобетонной смеси | Марка битума | Температура нагрева битума, °C | Температура смесей, °C | |
| при выпуске из смесителя | в асфальтоукладчике при укладке в конструктивный слой (не ниже) | |||
| Горячая | БНД 90/130 БНД 60/90 БНД 40/60 БН 90/130 БН 60/90 | 110 — 130 | 120 — 140 | 100 |
| Теплая | БНД 200/300 БНД 130/200 БН 200/300 БН 130/200 | 90 — 110 | 100 — 120 | 80 |
| СГ 130/200 | 80-100 | 80-100 | 70 | |
| Холодная | СГ 70/130 | 80-90 | 80-90 | 5 <*> |
| МГ70/130 | 10 <**> | |||
3.6. При введении кубовых остатков метиловых эфиров и аминов C17 - C20 на поверхность минеральных материалов их подают непосредственно в мешалку асфальтосмесителя под давлением Pmax = 0,5 МПа. При этом отдозированное ПАВ предварительно смешивают с пластификатором (1:3), в качестве которого лучше всего использовать битум, применяемый для приготовления асфальтобетонной смеси.
Содержание введенного в качестве пластификатора битума должно входить в общее количество битума, необходимое для приготовления смеси.
3.7. Кубовые остатки метиловых эфиров перед введением в битум или на поверхность минерального материала необходимо разогреть до температуры 35 — 40 °C, кубовые остатки аминов — до 65 — 70 °C.
3.8. Полиэтиленовые эмульсии «Оксалит» и «Оксален-30» можно наносить на поверхность каменного материала перед его подачей в сушильный барабан. При введении эмульсии необходимо придерживаться следующей схемы подачи и распределения полиэтиленовой эмульсии, наносимой на каменный материал (см. рисунок).
Схема узла подачи, дозирования и распределения эмульсии: 1 — лента транспортера; 2 — труба распределительная перфорированная; 3 — краны регулировочные; 4 — трубопровод шунтирующий; 5, 9 — краны запорные; 6 — резервуар расходный; 7 — насос дозировочный; 8 — насос перекачки; 10 — резервуар для разбавления эмульсий; 11 — трубы перфорированные
Разбавление концентрированной эмульсии, поступающей с завода-изготовителя, водой (3:50) осуществляется в рабочем резервуаре 10, куда концентрированная эмульсия из фляг (канистр) переливается вручную.
Перемешивание эмульсии с водой производится насосом 8 и одной из нескольких перфорированных труб 11 путем циркуляции жидкости по замкнутому трубопроводу.
Подача, дозирование и распределение разбавленной эмульсии, наносимой на каменный материал, осуществляется следующим образом.
Приготовленная эмульсия из расходного резервуара 6 дозировочным насосом 7 при открытых кранах 3 и 5 подается в распределительную перфорированную трубу 2. Через отверстия, расположенные в нижней плоской стенке трубы, эмульсия в распыленном виде наносится на каменный материал, перемещаемый транспортерной лентой 1 к сушильному барабану. Суммарная площадь отверстий в распределительной трубе должна быть равна или несколько больше площади сечения напорного трубопровода.
Поскольку производительность насоса 7 подобрана с запасом мощности, требуемое количество эмульсии, подаваемое в единицу времени на каменный материал, регулируется с помощью регулировочных кранов 3. Излишки эмульсии, образующиеся после регулировки, в процессе работы возвращаются по возвратному (шунтирующему) трубопроводу 4 в резервуар 6. Трубопровод может быть использован для дополнительного перемешивания эмульсии в резервуаре 6.
Подбор скорости истечения из распределительной трубы 2 на ленту транспортера производится предварительным тарированием кранов 3.
3.9. Техническая характеристика основного оборудования узла подачи, дозирования и распределения полиэтиленовых эмульсий приведена в табл. 2.
3.10. При изготовлении асфальтобетонной смеси с применением полиэтиленовых эмульсий необходимо придерживаться следующих температурных режимов:
после сушильного барабана ............................... 200 — 300
в смесителе ............................................. 150 — 160
Битум ..................................................... Не ниже 150
при укладке ........................................... Не ниже 110
при уплотнении ......................................... Не ниже 90
Температура воздуха при обработке каменного материала эмульсией не должна быть ниже 0 °C.
4. Особенности технологии приготовления асфальтобетонных смесей с применением новых ПАВ
4.1. Все работы по приготовлению, укладке и уплотнению асфальтобетонных смесей следует осуществлять в соответствии с разделами «Руководства по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий» (М.: Транспорт, 1978), касающимися смесей с использованием ПАВ.
4.2. Асфальтобетон с применением новых ПАВ, подобранный в соответствии с табл. 5 ГОСТ 9128-76 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия», должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к горячему, теплому или холодному асфальтобетону.
4.3. Особое внимание необходимо уделять выбору концентрации ПАВ, так как превышение оптимальной концентрации может привести к отрицательному эффекту. Рекомендуемый предел концентраций новых ПАВ указан в табл. 3.
| Наименование ПАВ | Концентрация ПАВ, % массы | |
| битума | минерального материала | |
| Кубовый остаток метиловых эфиров (КОМЭ) | 3 — 4 | 0,2 — 0,25 |
| Кубовый остаток аминов C17 - C20 (КОА) | 3 — 4 | 0,2 — 0,25 |
| Полиэтиленовая эмульсия «Оксалит» | - | 0,04 — 0,06 <*> |
| Полиэтиленовая эмульсия «Оксален-30» | - | 0,04 — 0,06 <*> |
<*> Полиэтиленовыми эмульсиями обрабатывается только минеральный материал, проходящий через сушильный барабан. Минеральный порошок обработке не подвергается.
4.4. Оптимальную концентрацию ПАВ необходимо подбирать в лабораторных условиях в каждом конкретном случае с учетом природы минеральных материалов и битума.
4.5. В случае использования в составе асфальтобетона активированного минерального порошка кубовые остатки метиловых эфиров и аминов C17 — C20 вводят в битум. При этом оптимальная концентрация ПАВ может быть ниже рекомендуемого предела.
4.6. Критерием оценки оптимальной концентрации ПАВ в битуме служит весь комплекс физико-механических свойств асфальтобетона, в первую очередь коэффициенты длительной водо- и морозостойкости, а для горячего и теплого асфальтобетонов — также и прочность на сжатие при 50 °C. Коэффициент водостойкости и прочность при 50 °C должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9128-76.
4.7. Асфальтобетонные смеси с ПАВ можно готовить в асфальтосмесителях, оборудованных лопастными мешалками принудительного действия, придерживаясь режимов перемешивания, указанных выше. Продолжительность перемешивания горячих и теплых асфальтобетонных смесей приведена в табл. 4.
4.8. Время приготовления холодных смесей должно в 1,3 — 1,5 раза превышать время приготовления однотипных горячих и теплых смесей.
4.9. Температура нагрева битумов с применением ПАВ, асфальтобетонных смесей при выпуске из смесителя и укладке в покрытие в зависимости от марки битума приведена выше в настоящих «Методических рекомендациях».
5. Технический контроль
5.1. При производстве дорожных работ с применением новых ПАВ необходимо контролировать качество ПАВ, битума с добавкой ПАВ, минеральных материалов и точность их дозирования, а также качество асфальтобетонных смесей и правильность технологического процесса их приготовления, укладки и уплотнения. ПАВ следует принимать по паспортным данным завода-поставщика и оценивать его эффективность по величине показателя сцепления битума после введения в него ПАВ с минеральной частью асфальтобетонной смеси; величина показателя сцепления битума определяется по методике ГОСТ 12801-77 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Методы испытаний».
Качество битумов проверяют в соответствии с требованиями ГОСТ 22245-76 «Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия» и ГОСТ 11955-82 «Битумы нефтяные дорожные жидкие».
Качество используемых минеральных материалов и готовой асфальтобетонной смеси проверяют в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-76.
5.2. Технологию приготовления асфальтобетонных смесей с применением ПАВ контролируют в соответствии с требованиями «Руководства по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий» и разделов 3 и 4 настоящих «Методических рекомендаций».
5.3. В процессе приготовления асфальтобетонной смеси контролируют дозировку используемых материалов, в первую очередь ПАВ, точность дозирования которого составляет +/- 15%; измеряют температуру нагрева минеральных материалов и температуру битума с ПАВ в рабочих котлах через 2 — 3 ч, а также температуру выпускаемой смеси. Качество готовой асфальтобетонной смеси проверяют в лаборатории, для этого из каждого смесителя отбирают одну пробу в смену.
5.4. В процессе устройства покрытия проверяют температуру асфальтобетонной смеси перед уплотнением, толщину уложенного слоя, качество уплотнения и ровность покрытия.
6. Правила хранения ПАВ
6.1. Кубовые остатки метиловых эфиров и аминов C17 - C20 поставляют на объект в обогреваемых железнодорожных цистернах или металлических бочках вместимостью не менее 200 л.
Полиэтиленовые эмульсии «Оксалит» и «Оксален-30» поставляют в оцинкованных флягах вместимостью 40 л (ГОСТ 5799-78 «Фляги для лакокрасочных материалов. Технические условия») или металлических бочках вместимостью 275 л.
Эмульсия, которая транспортировалась при температуре ниже 0 °C, перед использованием должна быть выдержана в рабочем помещении до полного оттаивания.
6.2. Кубовые остатки метиловых эфиров и аминов C17 - C20 необходимо хранить в герметично закрытых емкостях в соответствии с требованиями ГОСТ 1510-76 «Нефть и нефтепродукты. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение»; гарантийный срок хранения ПАВ в этих емкостях — 1 год.
6.3. Полиэтиленовые эмульсии необходимо хранить для предотвращения испарения воды в герметично закрытой таре в отапливаемых помещениях при температуре не выше 30 °C на расстоянии не менее 1 м от нагревательных приборов.
Гарантийный срок хранения полиэтиленовых эмульсий — 6 мес со дня изготовления.
6.4. По истечении гарантийного срока хранения необходимо подвергать ПАВ анализу на соответствие требованиям технических условий, и только после этого они могут быть использованы по назначению.
7. Соблюдение правил техники безопасности при работе с полиэтиленовыми эмульсиями, кубовыми остатками метиловых
эфиров и аминов C17 - C20
7.1. При использовании ПАВ необходимо руководствоваться «Правилами техники безопасности при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог» (М.: Транспорт, 1979) и «Инструкцией по использованию поверхностно-активных веществ при строительстве дорожных покрытий с применением битумов» ВСН 59-68 (М.: Оргтрансстрой, 1968).
7.2. Следует учитывать, что эмульсии полиэтиленовые марок «Оксалит» и «Оксален-30» не взрывоопасны, негорючи, термостабильны до 350 °C. Эмульсии полиэтиленовые при комнатной температуре не оказывают влияния на организм человека при непосредственном контакте с ними.
Кубовые остатки метиловых эфиров и аминов C17 — C20 — горючие вещества с температурой самовоспламенения выше 300 °C.
7.3. В случае загорания ПАВ его необходимо тушить песком, кошмой, огнетушителями.
7.4. Наряду с соблюдением общих правил техники безопасности и личной гигиены, при работе с кубовыми остатками метиловых эфиров необходима защита органов зрения (защитные очки, щитки). Следует знать, что КОМЭ — продукт малотоксичный (IV класс по ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности»).
7.5. При работе с кубовыми остатками аминов C17 — C20 обслуживающий персонал должен быть обеспечен защитными очками, резиновыми перчатками, респираторами и противогазами марки КД. При этом следует помнить, что КОА — продукт токсичный (II класс по ГОСТ 12.1.007-76); предельно допустимая концентрация (ПДК) паров КОА в воздухе рабочих помещений не должна превышать 1 мг/м3. Контроль за ПДК осуществляется местным отделением санэпидстанции.
В случае попадания кубовых остатков аминов на кожу необходимо промыть это место 1 — 2%-ным раствором уксусной кислоты, а затем обильной струей воды с нейтральным мылом.
7.6. Использование кубовых остатков аминов C17 — C20 в качестве ПАВ в асфальтобетонных смесях допускается в условиях строительства дорожных покрытий вне населенных мест.
7.7. Лица моложе 18 лет к работе с кубовыми остатками аминов не допускаются.
7.8. При работе с ПАВ в лабораторных условиях рабочие помещения должны быть обеспечены приточно-вытяжной вентиляцией.
Для взвешивания материалов с ПАВ следует использовать весы технические типа Т-1 или ВЛР-1.
Гидравлический пресс для формования образцов и мешалка для приготовления смесей должны находиться под вытяжными зонтами.