СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИТУМНО-РЕЗИНОВОЙ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ
METHOD OF THE BITUMEN-RUBBER COMPOSITION PRODUCTION FOR ROAD COVERING

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов, в частности получению битумно-резиновых композиций связующего для дорожного покрытия на основе битума, и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов. Изобретение относится к вторичной переработке резины.
Известен аналог - способ производства битумно-резиновой композиции по патенту РФ №2162475 на изобретение, 27.01.2001, включающий смешение частиц резины с углеводородным маслом для размягчения и набухания частиц резины, прикладывание термической энергии и механической энергии к вышеуказанным размягченным и набухшим частицам для достижения по меньшей мере частичной диссоциации вулканизационной сеткой вышеуказанной резины, диспергирование вышеуказанной резины с, по меньшей мере, частично диссоциированной вулканизационной сеткой в битуме, введение по меньшей мере одного совмещающего агента в вышеуказанный битум, достаточного для включения обработанной резины из вышеуказанной резины по меньшей мере частично диссоциированной вулканизационной сеткой в вышеуказанный битум, проведение вышеуказанной стадии прикладывания энергии до тех пор, пока частицы резины не достигнут такой степени диссоциации, что не существует различимой дисперсной фазы частиц резины, что определяется по отсутствию седиментации частиц резины.
Первым недостатком аналога является применение дорогостоящего реагента - углеводородного масла. Вторым и основным недостатком аналога является высокая трудоемкость и многостадийность технологического процесса. Это увеличивает вероятность отклонения параметров технологического процесса от изначально заданных, и, как следствие, увеличивает вероятность возникновения брака со снижением физико-механических показателей получаемого дорожного покрытия. Во время процесса, описанного в аналоге, происходит испарение ядовитых веществ в атмосферу, которое вызывает сильное загрязнение окружающей среды.
Известен способ производства битумно-резиновой композиции - патент РФ №2327719, 27.06.2008, выбранный в качестве прототипа, включающий перемешивание в негерметичной емкости битума, резиновой крошки из измельченной отработанной резины автомобильных шин и нафталиновой фракции каменноугольной смолы при температуре 200-220°C в течение 30-60 мин, и продавливания смеси в горячем состоянии с использованием шнекового устройства через фильеры диаметром 1 мм.
Первым недостатком прототипа является применение в качестве пластификатора фракции каменноугольной смолы, что является вредным для здоровья персонала, участвующего в осуществлении технологии изготовления. Вторым и основным недостатком аналога является низкое содержание резины в получаемой смеси (до 25%), и, как следствие, высокая температура хрупкости битума и малая долговечность получаемого дорожного покрытия при низких температурах.
Технической проблемой, на которое направлено изобретение, является получения битума с повышенными физико-механическими характеристиками при отсутствии необходимости применения дорогостоящих реагентов или увеличения стадий технологического процесса.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении содержания резины в получаемой битумной смеси, что повышает пластичность смеси при низких температурах и хладостойкость дорожного покрытия.
Решение технической задачи в способе производства битумно-резиновой композиции для дорожного покрытия, характеризующемся тем, что сначала осуществляют пиролиз измельченной резины в длинно шнековом двух шнековом экструдере в течение времени от 10 до 30 минут в диапазоне температур от 260 до 360 градусов Цельсия, затем продукты пиролиза смешивают с битумом до получения смеси, в которой содержание продуктов пиролиза от 5 до 40 процентов объема получаемой смеси, после этого в полученную смесь добавляют стирол-бутадиен-стирольный термоэластопласт в количестве от одного до шести процентов от исходного объема смеси.
На фиг. 1 показана схема технологического процесса изготовления битумно-резиновой композиции для дорожного покрытия по предлагаемому техническому решению.
Рассмотрим пример конкретной реализации способа производства битумно-резиновой композиции для дорожного покрытия. В качестве резинового сырья используют автомобильные шины. Шины помещаются в дробилку 1 и предварительно измельчаются до частиц с размерами до 30 мм. Затем измельченную резину загружают в бункер 2, из которого осуществляется непрерывная подача шнековым транспортером 3 измельченной резины в экструдер 4 для пиролиза. Для пиролиза резины используют двух шнековый экструдер 4 с отношением длины шнека к его диаметру L/D=35. Экструдеры с таким соотношением длины шнека к его диаметру считаются длинно шнековыми. Такой экструдер необходим для обеспечения режимов, позволяющих осуществить пиролиз резины. В экструдере электрическими нагревателями поддерживается температура 300 градусов Цельсия, которая корректируется в пределах 100 градусов. Данная температура была выбрана потому, что десульфация частиц происходит при температуре 300 градусов Цельсия, а при температуре ниже 260 градусов Цельсия происходит деградация частиц резины. Превышение температуры 360 градусов Цельсия энергозатратно, поэтому не эффективно. Скорость вращения шнека задается таким образом, чтобы резина проходила через экструдер примерно за 20 минут. Продукты пиролиза непрерывно поступают в дозатор 5, из которого осуществляется дозированная подача продуктов пиролиза в устройство для перемешивания 6. В устройство для перемешивания 6 также осуществляется дозированная подача битума. Дозированной подачей компонентов обеспечивается требуемое соотношение компонентов получаемой смеси, в которой содержание продуктов пиролиза составляет 40 процентов объема получаемой смеси. После достаточной степени смешения резины с битумом, которая достигается после 5 минут после начала процесса перемешивания, осуществляют дозированную подачу стирол-бутадиен-стирольного термоэластопласта, который представляет из себя жидкий каучук с молекулярным весом 400, в количестве двух процентов от объема смеси битума и резины. Добавление каучука позволяет стабилизировать смесь битума с резиной.
Технический результат изобретения достигается благодаря осуществлению пиролиза резины в длинношнековом двухшнековом экструдере.
Предложенное техническое решение улучшает физико-механические характеристики битума, а именно его пластичность при низких температурах, что увеличивает долговечность дорожного покрытия. Дорожное покрытие, изготовленное из данного битума, обладает повышенными по сравнением с аналогами пластичностью, трещиностойкостью при низких температурах и стойкостью к образованию колеи.