АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНО-БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО С КОМПЛЕКСНЫМ МОДИФИКАТОРОМ

Цель работы – разработка состава комплексного модификатора и аппаратурного оформления энергосберегающего процесса получения полимерно-битумного вяжущего. Разработан процесс получения полимерно-битумного вяжущего (ПБВ) на основе нового комплексного модификатора в смесительных аппаратах вертикального типа с лопастными мешалками (отношение диаметра аппарата к диаметру мешалки ≥ 1,5), обеспечивающий снижение энергозатрат на диспергирование полимеров более чем в 2 раза по сравнению с традиционно используемыми коллоидными мельницами (патент на изобретение РФ № 2748078). Предложен состав комплексного модификатора нефтяного битума БНД 90/130, включающий термоэластопласт ДСТ 30-01, полиэтилен высокого давления (1,0…3,0 % масс.) и адгезионную добавку «Амдор-10» (0,05…0,15 % масс.), отличающийся снижением расхода термоэластопласта в среднем на 50 % путем замены его на более дешевый полиэтилен высокого давления, в том числе вторичный (патент на изобретение РФ № 2748078). Изучена кинетика растворения термоэластопласта и расплавления полиэтилена высокого давления, определяющая продолжительность процесса. Определены параметры процесса получения ПБВ с комплексным модификатором предложенного состава: температура 160 оС, продолжительность 45 – 60 минут и интенсивность перемешивания, определяемая через достигаемый средний размер капель расплава ПВД не выше 1,5×10–4 м, обеспечивающие заданные показатели качества ПБВ (пенетрация ≥ 60 единиц, температура размягчения по кольцу и шару ≥ 54 оС, дуктильность ≥ 250 мм и эластичность порядка 80 %). Разработана методика расчета диаметра и частоты вращения лопастной мешалки в смесительных аппаратах вертикального типа, обеспечивающая получение полимерно-битумного вяжущего с заданными показателями качества (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017612988). Раскрыты особенности взаимодействия комплексного модификатора с битумом, показано, что происходит не только химическое взаимодействие макромолекул термоэластопласта с образованием редкосшитой пространственной сетки, но и физическое взаимодействие полиэтилена с компонентами смеси с образованием дополнительной сетки из макромолекул термопласта. Получены регрессионные зависимости показателей качества композиционного полимерно-битумного вяжущего (пенетрация, температура размягчения по кольцу и шару, дуктильность и эластичность) от содержания компонентов модификатора. Разработано программное обеспечение алгоритма решения задачи оптимизации состава композиционного вяжущего. Представлены рекомендации по модернизации технологической схемы процесса получения асфальтобетонных смесей с использованием полимерно-битумного вяжущего найденного состава в условиях асфальтобетонных заводов средней и малой мощности. Приняты к использованию в ФКУ «Управление автомобильной магистрали Москва–Волгоград Федерального дорожного агентства», ООО «Тамбовагропромдорстрой, в учебном процессе в ФГБОУ ВО «ТГТУ» состав комплексного модификатора, программа расчета оптимальных значений технологических параметров смесительных аппаратов вертикального типа (диаметра и частоты вращения мешалок) при получении ПБВ заданного качества, обеспечивающих минимум затрачиваемой мощности.