МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СОЮЗДОРНИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ КУБОВЫХ ОСТАТКОВ
МЕТИЛОВЫХ ЭФИРОВ И АМИНОВ,
А ТАКЖЕ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ЭМУЛЬСИЙ
ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ВОДО- И
МОРОЗОСТОЙКОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ
Утверждены и.о. директора
Союздорнии канд. техн. наук
Б.С. Марышевым
Одобрены Минтрансстроем
(№ 373-4п от 1 июня 1982 г.)
Москва 1984
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.
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 С17 - С20 (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.
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.
1.1. 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.
2.1. 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 С17 - С20».
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».
3.1. В условиях АБЗ кубовые
остатки метиловых эфиров и аминов С17 - С20 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.
Таблица 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
МГ70/130
|
80-90
|
80-90
|
5х) 10хх)
|
х)
Температура весной.
хх) Температура осенью.
3.6. При введении кубовых
остатков метиловых эфиров и аминов С17 - С20 на
поверхность минеральных материалов их подают
непосредственно в мешалку асфальтосмесителя под давлением Ртах = 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 °С.
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).
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.
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
3.9. Техническая
характеристика основного оборудования узла подачи, дозирования и распределения
полиэтиленовых эмульсий приведена в табл. 2.
Таблица 2
Наименование
оборудования
|
Техническая характеристика
|
Насос
дозировочный центробежный
|
Подача
средняя 2,5 л/с
Частота
вращения ротора 2900 об/мин
Мощность
электродвигателя 1 кВт
|
Насос
перекачивающий центробежный
|
Подача
средняя 2,5-5 л/с
|
Резервуар
расходный
|
Полезная
вместимость 4-5 м3
|
Резервуар
для разбавления эмульсии
|
Полезная
вместимость 3-4 м3
|
Краны
регулировочные, запорные, пробковые
|
Размер
в соответствии с используемыми трубопроводами
|
3.10. При изготовлении
асфальтобетонной смеси с применением полиэтиленовых эмульсий необходимо
придерживаться следующих температурных режимов:
Каменный
материал °С
после сушильного барабана...................................... 200-300
в смесителе................................................................. 150-160
Битум.................................................................................. Не
ниже 150
Асфальтобетонная
смесь
при укладке................................................................. Не
ниже 110
при уплотнении.......................................................... Не
ниже 90
Температура воздуха при
обработке каменного материала эмульсией
не должна быть ниже 0 °С.
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.
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 С17-С20 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 °С. Коэффициент водостойкости и прочность при 50 °С должны
удовлетворять требованиям ГОСТ 9128-76.
Таблица 3
Наименование
ПАВ
|
Концентрация ПАВ, % массы
|
Битума
|
минерального материала
|
Кубовый
остаток метиловых эфиров (КОМЭ)
|
3-4
|
0,2-0,25
|
Кубовый
остаток аминов С17-С20 (КОА)
|
3-4
|
0,2-0,25
|
Полиэтиленовая
эмульсия «Оксалит»
|
-
|
0,04-0,06х)
|
Полиэтиленовая
эмульсия «Оксален-30»
|
-
|
0,04-0,06х)
|
х) Полиэтиленовыми
эмульсиями обрабатывается только минеральный материал, проходящий через
сушильный барабан. Минеральный порошок обработке не подвергается.
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».
Таблица 4
Вид
асфальтобетонной смеси
|
Время приготовления смеси в лопастной мешалке
принудительного действия, с, при перемешивании
|
«сухом»
|
«мокром»
|
Песчаная
|
15
|
30-45
|
Мелко-
и среднезернистая
|
15
|
25-35
|
Крупнозернистая
|
-
|
25-30
|
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.
6.1. Кубовые остатки
метиловых эфиров и аминов С17 - С20 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 С17 - С20 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.
7.1. 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 °С. Эмульсии полиэтиленовые при комнатной
температуре не оказывают влияния на организм человека при непосредственном
контакте с ними.
Кубовые остатки метиловых
эфиров и аминов С17 - С20 - горючие вещества с
температурой самовоспламенения выше 300 °С.
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 С17 - С20 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 С17 - С20 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
формирования образцов и мешалка для
приготовления смесей должны находиться под
вытяжными зонтами.
Приложение
Наименование ПАВ
|
Характеристика ПАВ
|
Завод-изготовитель
|
Ориентировочная
стоимость 1 т продукта, руб.
|
Кубовые остатки аминов С17-С20
|
Мазеобразная масса от желтого
до светло-коричневого цвета. Состав: не менее 22 % первичных аминов,
суммарное содержание первичных и вторичных аминов не менее 56 %, углеводородов
не более 40 %. Плотность при 80 °C 997 кг/м3, температура плавления 58-66 °С.
|
Березниковское ПО «Азот»
618401, г. Березники, Пермская обл., Чуртанское шоссе, 75
|
200
|
Кубовые остатки метиловых
эфиров
|
Жидкость темно-коричневого
цвета. Плотность при 70 °С 913 кг/м3; температура плавления
28,5-30,5 °С; кислотное число не более 15 мгКОН/г, эфирное число не более 120
мгКОН/г.
|
Волгодонский химический завод
347000, г. Волгодонск Ростовской обл.
|
120
|
Полиэтиленовая эмульсия
«Оксалит»
|
Водная дисперсия окисленного
полиэтилена низкого давления или композиции полиэтилена низкого давления и
полиэтиленового воска ПВ-10. Белая с желтым оттенком однородная масса с
содержанием окисленного полиэтиленового воска не менее 25 %; рН эмульсии в
пределах 6-8,5.
|
ОНПО «Пластполимер», г.
Ленинград
|
1150
|
Полиэтиленовая эмульсия
«Оксален-30»
|
Водная дисперсия окисленного
полиэтиленового воска ПВО-30 с содержанием окисленного воска не менее 25 %;
рН эмульсии в пределах 7-8.
|
То же
|
1200
|
СОДЕРЖАНИЕ