Чем утрамбовать асфальтовую крошку в домашних условиях: Как уложить асфальтовую крошку своими руками

ВВЕДЕНИЕ

Резиновые отходы

могут быть включены в асфальтобетонные смеси двумя различными способами, называемыми мокрым и сухим способами. При мокром способе резиновая крошка выступает в качестве модификатора асфальтового вяжущего, тогда как при сухом способе гранулированный или молотый каучук и/или резиновая крошка используется в качестве части мелкого заполнителя. В обоих случаях резиновую крошку иногда называют модификатором резиновой крошки (CRM), потому что ее использование изменяет свойства получаемого горячего асфальтобетонного продукта.

Сухой процесс может использоваться для укладки горячей асфальтобетонной смеси в смесях с плотным, открытым или щелевым классом. Его нельзя использовать для других целей асфальтирования, например, для холодных смесей и герметизации стружки или для обработки поверхности. В сухом процессе гранулированный или измельченный каучук и/или резиновая крошка используются в качестве заменителя небольшой части мелкого заполнителя (обычно от 1 до 3 процентов по весу от общего заполнителя в смеси). Частицы каучука смешивают с заполнителем перед добавлением битумного вяжущего. Когда шинная резина используется в качестве части заполнителя в горячей асфальтобетонной смеси, полученный продукт иногда называют асфальтобетоном, модифицированным каучуком (RUMAC).

Сухой процесс, наиболее часто используемый в Соединенных Штатах, был первоначально разработан в конце 1960-х годов в Швеции и продается в этой стране под торговой маркой PlusRide компанией EnviroTire. Технология PlusRide — это запатентованный процесс. В этом процессе в смесь для дорожного покрытия добавляется от 1 до 3 процентов гранулированной резиновой крошки от общей массы смеси. Гранулированный каучук состоит из частиц каучука размером от 4,2 мм (1/4 дюйма) до 2,0 мм (сито № 10). Целевое содержание воздушных пустот в асфальтобетонной смеси составляет от 2 до 4 процентов, что обычно достигается при содержании битумного вяжущего в диапазоне от 7,5 до 9 процентов.процентный диапазон. ⁽¹⁾

Типовая технология сухого процесса была разработана в конце 1980-х – начале 1990-х годов для производства горячих смесей высокой плотности. Эта концепция использует как грубую, так и мелкую резиновую крошку, чтобы соответствовать размерам заполнителя и добиться улучшенной модификации связующего. Резиновая крошка может нуждаться в предварительной реакции или предварительной обработке катализатором для достижения оптимального набухания частиц. В этой системе содержание каучука не превышает 2% от общей массы смеси для покрытия. Экспериментальные участки тротуара были уложены во Флориде, Нью-Йорке, Орегоне и Онтарио. ⁽²⁾

Лаборатория инженерных исследований холодных регионов (CRREL) Инженерного корпуса армии США исследовала смеси CRM для сухого процесса для отделения льда на тротуарах. Результатом этого исследования стала рекомендация размещать полевые секции со смесями, содержащими частицы резиновой крошки размером более 4,75 мм (сито № 4) с верхним размером 9,5 мм (3/8 дюйма). Эта технология называется процессом кусковой резины. ⁽²⁾ Свойства Маршалла, модуль упругости и удаление льда были проведены в лаборатории с концентрацией резиновой крошки 3, 6 и 12 процентов по массе заполнителя. Лабораторные испытания колес показывают, что смеси с более высоким содержанием резины могут увеличить вероятность растрескивания льда. ⁽³⁾ Процесс производства кусковой резины еще не прошел полевые испытания. ⁽²⁾

ПРОТОКОЛ

Сообщаемые характеристики модифицированных резиной асфальтобетонных покрытий сильно различаются в разных частях Соединенных Штатов. Следующие параграфы суммируют опыт отдельных штатов с сухим процессом.

Департамент транспорта Калифорнии (CalTrans) построил четыре объекта с использованием технологии сухого процесса PlusRide. В трех из этих проектов наблюдались некоторые проблемы в виде растрескивания или промывки колесных дорожек, но в целом CalTrans сообщила, что два из четырех проектов по сухому способу превзошли по своим характеристикам обычный плотный асфальт, а третий проект выступили сравнимо. Четвертый проект не был разработан должным образом и требовал наложения. ⁽⁴⁾

Министерство транспорта Миннесоты (MNDOT) использовало сухой процесс укладки асфальта по крайней мере в двух различных проектах, начиная с 1979 года. Два проекта по сухому процессу представляли собой установки PlusRide с использованием гранулированной резиновой крошки и гранулированного заполнителя в попытка создания самоочищающегося дорожного покрытия. ⁽⁵⁾ Две секции PlusRide зарекомендовали себя хорошо, но не продемонстрировали преимуществ, компенсирующих возросшую стоимость, и не продемонстрировали каких-либо значительных преимуществ в отношении защиты от обледенения. ⁽⁵⁾

В Нью-Йорке в 1989 году были установлены два экспериментальных проекта по укладке горячей смеси с использованием гранулированного каучука в сухом процессе для сравнения строительных характеристик и характеристик асфальтобетона, модифицированного каучуком, с обычной смесью для дорожного покрытия верхнего слоя. Все верхние слои имели толщину 37,5 мм (1-1/2 дюйма) и укладывались поверх существующих бетонных покрытий на портландцементе, каждый с выравнивающим слоем различной толщины. В обоих проектах модифицированные каучуком смеси состояли из PlusRide с 1, 2 или 3 процентами гранулированного каучукового заполнителя. ⁽⁶⁾ Через 3 года Управление транспорта штата Нью-Йорк не сочло эти два проекта наложения ни экономичными, ни успешными.

В одном районе Техаса используется горячая асфальтобетонная смесь, модифицированная каучуком (сухой способ). Смесь сильно развалилась, и район был вынужден запечатать смесь чипсами в течение 3 месяцев. ⁽⁷⁾

С 1977 года Департамент транспорта штата Вашингтон (WSDOT) провел ряд демонстраций сухого процесса с использованием частиц резиновой крошки размером до 6,3 мм (1/4 дюйма). Производительность семи секций PlusRide варьировалась от отличной до немедленной неудачи. Проблемы со строительством преследовали несколько из этих установок. WSDOT пришел к выводу, что в целом PlusRide не обеспечивает улучшенной производительности. ⁽⁸⁾

В Онтарио, Канада, восемь демонстрационных проектов по производству сухого асфальта, модифицированного каучуком, были оценены с точки зрения эксплуатационных характеристик дорожного покрытия. Как правило, они показывали плохие краткосрочные результаты. ⁽⁹⁾

Характеристики асфальта, модифицированного каучуком, при использовании сухого процесса были неоднозначными, с некоторыми первоначальными отказами. Установки, эксплуатируемые в течение нескольких лет, как правило, мало чем отличаются от обычных накладок. Признаков отслоения льда практически не наблюдалось, за исключением лабораторных испытаний.

ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ

Измельчение

Начальным этапом производства измельченного или гранулированного резинового лома шин является измельчение. Резиновые отходы из шин доставляются на заводы по переработке каучука в виде целых шин, нарезанных шин (протекторов или боковин) или измельченных шин, причем предпочтительной альтернативой являются измельченные шины. По мере обработки лома резины размер частиц уменьшается, стальной брекер и армирующее волокно отделяются и удаляются из шины, а затем выполняется дальнейшее измельчение.

Шлифование

Каучук, используемый в сухом процессе, представляет собой молотый каучук, который обычно производится в процессе грануляции. Этот процесс дополнительно уменьшает измельчение резины шин и создает кубические частицы одинаковой формы размером от 9,5 мм (3/8 дюйма) до 0,42 мм (сито № 40). Однако в сухом процессе также может использоваться грубая резиновая крошка из процесса дробления, в результате чего образуются частицы неправильной формы размером от 4,75 мм (сито № 4) до 0,9 мм.2 мм (сито № 40).

ИНЖЕНЕРНЫЕ СВОЙСТВА

Некоторые из технических свойств гранулированного или молотого каучука, которые представляют особый интерес при использовании в асфальтобетоне (сухой способ), включают его градацию, форму частиц и время реакции.

Градация : Смеси для дорожного покрытия RUMAC включают гранулированные или крупные частицы резиновой крошки, которые чаще всего обрабатываются для соответствия требованиям градации, указанным в Таблице 16-1. ⁽¹⁰⁾

Таблица 16-1. Требования к градациям для смесей RUMAC

Однако процесс получения кускового резинового асфальта, разработанный для отделения льда на тротуарах, содержит частицы крупнее сита № 4 с преобладающим размером 9,5 мм (3/8 дюйма).

Форма частиц : Измельченные или гранулированные частицы каучука, полученные из грануляторов, молотковых мельниц или машин тонкого измельчения, имеют кубическую форму и относительно небольшую площадь поверхности. Крупные частицы резиновой крошки, полученные в процессе измельчения крекера, имеют неправильную рваную форму и относительно большую площадь поверхности.

Частицы кубической формы с относительно небольшой площадью поверхности характерны для обычных заполнителей и желательны для частиц каучука, которые будут функционировать как заполнители с зазорами в сухом процессе. Частицы, образующиеся в процессе крекерной мельницы, которые имеют неправильную форму с относительно большой площадью поверхности, с большей вероятностью вступают в реакцию с асфальтовым вяжущим при повышенных температурах и лучше подходят для использования в мокром процессе. За счет ограничения времени, в течение которого частицы асфальтового вяжущего и резиновой крошки выдерживаются при температурах реакции, и выбора крупнозернистого продукта с относительно малой площадью поверхности частицы каучука могут сохранять физическую форму и жесткость, необходимые для использования в сухом процессе. Гладкие, состриженные поверхности измельченных или гранулированных частиц каучука также менее реакционноспособны, чем поверхности частиц, полученных в процессе измельчения крекера (9). 0008

Время реакции : В процессе Plus Ride время реакции, когда частицы каучука и заполнитель смешиваются с асфальтовым вяжущим, является относительно коротким, поэтому частицы каучука не имеют возможности смешаться со связующим. Существует общий сухой процесс, разработанный в штате Нью-Йорк, в котором используется грубая и мелкая резиновая крошка, предварительно прореагировавшая с катализатором для достижения оптимального набухания частиц, и добавляется не более 2 процентов от общего веса смеси для поверхностных слоев. ⁽²⁾ В этом процессе частицы каучука могут реагировать с битумным вяжущим в несколько большей степени.

Некоторые из свойств смесей RUMAC для дорожного покрытия, которые представляют интерес, включают стабильность, модуль упругости, остаточную деформацию и отражающее растрескивание.

Стабильность : Смеси для дорожного покрытия, произведенные сухим способом, обычно имеют пониженные значения стабильности, независимо от того, используются ли методы расчета смесей Marshall или Hveem.

Модуль упругости : Смеси, содержащие гранулированную резину или крошку, обычно имеют более низкие значения модуля упругости, чем традиционная горячая асфальтобетонная смесь. Было обнаружено, что дорожные смеси RUMAC имеют значения модуля упругости, которые на 10-20 процентов выше, чем у асфальтово-каучуковых смесей для дорожных покрытий (мокрый процесс).

Постоянная деформация : Предыдущие исследования гранулированных резиновых смесей для дорожного покрытия показали, что устойчивость таких смесей к остаточной деформации снижена по сравнению с обычными дорожными смесями. Однако усталостная долговечность, как правило, улучшается, когда в этом процессе добавляется резиновая крошка. ⁽²⁾

Отражающие трещины : Добавление резинового заполнителя может повлиять на характеристики покрытия с точки зрения отражения трещин. Чтобы получить преимущества замедленного отражающего растрескивания, в смесь для дорожного покрытия необходимо добавлять минимальное количество каучука. Это минимальное содержание каучука, вероятно, составляет от 1 до 2 процентов по массе заполнителя. Реакция между каучуком и битумным вяжущим не играет существенной роли в улучшении характеристик дорожного покрытия в сухих технологических смесях. ⁽²⁾

КОНСТРУКТИВНЫЕ СООБРАЖЕНИЯ

Смешанный дизайн

Традиционные методы составления смесей Маршалла и Хвима успешно использовались для составления плотных смесей с гранулированным каучуком, но смеси, полученные с использованием сухого процесса, обычно не соответствуют обычным процедурам составления смесей. Там, где стабильность является основным расчетным фактором в большинстве обычных смесей, основным проектным свойством сухого процесса является процентное содержание воздушных пустот. Целевые воздушные пустоты составляют от 2 до 4 процентов.

В процессе лабораторного смешивания гранулированный каучук в сухом виде смешивается с заполнителем перед добавлением битумного вяжущего. Асфальтобетонную смесь охлаждают в течение 1 часа после перемешивания. После уплотнения образец охлаждают до комнатной температуры. Содержание воздушных пустот определяют после экструзии. ⁽²⁾

Смеси для дорожного покрытия сухим способом должны быть рассчитаны по объему, чтобы компенсировать более низкий удельный вес частиц резиновой крошки. Содержание связующего в сухих смесях обычно на 10-20% выше, чем в обычных смесях. Хотя содержание воздушных пустот является критерием для состава смеси, можно ожидать более низкие значения стабильности и более высокие значения текучести по сравнению с обычными горячими смесями для асфальтобетонного покрытия. ⁽²⁾

Структурный дизайн

Метод, используемый для расчета толщины модифицированных резиной асфальтовых покрытий, которые включают от 1 до 3 процентов по массе гранулированного модификатора резиновой крошки (CRM) в качестве мелкого заполнителя, в основном такой же, как и метод, используемый для расчета толщины обычных горячих смесей. асфальтовые покрытия. ⁽¹¹⁾ Обычно не рекомендуется корректировать расчетную толщину покрытий из модифицированного резиной асфальта по сравнению с обычными покрытиями из горячей асфальтобетонной смеси.

При проектировании асфальтовых покрытий с использованием номера конструкции (SN) модуль упругости при 20°C (68°F) является свойством материала, которое учитывается. Значения модуля упругости для 18-процентного крупного (2,0 мм (сито № 10)) и мелкого (0,2 мм (сито № 80)) CRM по массе битумного вяжущего в плотнозернистых смесях оказались ниже, чем в плотнозернистом контроле. смеси при трех температурах в диапазоне от 5°C (41°F) до 40°C (104°F). ⁽¹²⁾ Поскольку коэффициент структурного слоя дорожного покрытия прямо пропорционален модулю упругости, можно предположить, что смеси CRM для сухого способа должны иметь более низкий коэффициент структурного слоя и требуют некоторого увеличения толщины.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ

Транспортировка и хранение материалов

Для производства RUMAC использовались как сушильные установки периодического действия, так и барабанные сушилки. Восстановленный гранулированный каучук обычно упаковывают и хранят в пластиковых мешках по 110 кг (50 фунтов). Для добавления гранулированного каучука в смесь для укладки необходим дополнительный ручной труд и транспортное оборудование, такое как рабочие платформы, независимо от типа используемой смесительной установки. Завод периодического действия имеет преимущество в плане контроля качества по сравнению с заводом с барабанной сушкой, поскольку количество предварительно взвешенных мешков с гранулированным каучуком можно легко подсчитать перед их добавлением в каждую партию. Мешки можно открыть и гранулированный каучук поместить на конвейер, или же мешки можно поместить в измельчитель или бункер для холодного корма, если используются пластиковые мешки с низкой температурой плавления.

Необходимо контролировать подачу гранулированного каучука, поскольку правильное содержание каучука имеет решающее значение для характеристик дорожной смеси при использовании сухого процесса. Такой контроль труднее поддерживать в системе барабан-сушилка из-за характера операции подачи. Некоторые барабанные сушильные заводы использовали бункеры из переработанного асфальтобетона для подачи гранулированного каучука, хотя ряд агентств рекомендует вводить каучук в смесь через центральную систему подачи. Процесс можно автоматизировать путем добавления конвейера и бункера, а также весов для точного дозирования гранулированного каучука.

Смешивание

Как для установок периодического действия, так и для барабанных сушилок добавление каучука обычно требует увеличения времени перемешивания и температуры. Для заводов периодического действия требуется цикл сухой смеси, чтобы обеспечить смешивание нагретого заполнителя с резиновой крошкой перед нанесением асфальтового вяжущего. Смеси следует производить при температуре от 149°C до 177°C (от 300°F до 350°F).

Размещение и уплотнение

Температура укладки должна быть не менее 121° C (250° F). Финишный валик должен продолжать уплотнять смесь до тех пор, пока она не остынет ниже 60°C (140°F). В противном случае продолжающаяся реакция между асфальтом и резиновой крошкой при повышенных температурах приведет к набуханию смеси. ⁽²⁾ Продолжающееся уплотнение до тех пор, пока смесь не остынет ниже 60° C (140° F), служит для сдерживания расширяющегося давления сжатой резины.

Контроль качества

Параметры, которые необходимо контролировать во время смешивания смесей для сухого способа, включают сортность каучука, процент каучука от общего веса смеси, предварительную реакцию или предварительную обработку каучука, а также время смешивания на заводе. Поскольку вяжущие системы сухого процесса частично реагируют с каучуком, невозможно напрямую определить свойства вяжущих.

Рекомендуется отбирать пробы уплотненных смесей в соответствии с AASHTO T168 ⁽¹³⁾ и проверять на удельный вес в соответствии с ASTM D2726 ⁽¹⁴⁾ и плотность на месте в соответствии с ASTM D2950. ⁽¹⁵⁾

НЕРЕШЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Есть несколько нерешенных вопросов, связанных с использованием каучука в качестве мелкого заполнителя в асфальтобетоне с использованием сухого способа. Подавляющее большинство проектов и данных, касающихся использования резиновой крошки при укладке асфальта, относятся к установкам, использующим мокрый процесс. В результате не хватает полевых данных для оценки производительности.

В США было реализовано шесть проектов по переработке асфальтобетонных покрытий с CRM. Примерно половина этих проектов была мокрым способом, а другая половина — сухим. По-видимому, нет никаких физических проблем с рециркуляцией регенерированного асфальтобетонного покрытия, содержащего CRM в качестве части заполнителя в новой асфальтобетонной смеси; однако необходимы дополнительные полевые испытания.

Хотя в настоящее время имеется лишь ограниченный объем данных о выбросах в атмосферу от асфальтовых заводов, производящих горячую смесь, содержащую CRM, до сих пор нет доказательств того, что использование асфальтобетонной смеси для дорожного покрытия, содержащей переработанную резиновую крошку, оказывает какое-либо повышенное воздействие на окружающую среду по сравнению с использованием выбросы от производства обычного асфальтобетонного покрытия. ⁽¹⁶⁾ Данные о выбросах в атмосферу в ходе проекта в Нью-Джерси в 1992 г., когда CRM сухим способом перерабатывались в качестве 20 процентов нового заполнителя на барабанном смесительном заводе, показали, что текущие стандарты качества воздуха не были превышены во время рециркуляции. ⁽¹⁶⁾ Тем не менее, существует потребность в дополнительных исследованиях возможности вторичной переработки и вопросов охраны труда и техники безопасности при использовании асфальтобетонных смесей CRM. Некоторые из этих работ в настоящее время ведутся, и по мере поступления данных их следует включать в то, что уже известно об этих двух аспектах использования CRM в асфальтовых покрытиях.

Из-за колебаний характеристик асфальтобетонных смесей CRM в различных местах и/или климатических условиях необходимо более тщательно контролировать экспериментальные участки полей в различных климатических регионах по всей территории Соединенных Штатов, чтобы получить более надежные данные о характеристиках. Свойства вяжущего и смеси в этих различных регионах должны быть более точно определены и задокументированы. Записи о производительности этих тестовых секций, возможно, потребуется отслеживать в течение длительного периода времени, по крайней мере, 5 лет и, возможно, до 30 лет. ⁽²⁾

Необходимы дополнительные исследования для определения свойств вяжущих, полученных сухим способом. Требуемые свойства горячих асфальтобетонных смесей, получаемых сухим способом, требуют более точного определения.

ССЫЛКИ

1. Хайцман, Михаэль. «Проектирование и строительство асфальтобетонных покрытий с модификатором резиновой крошки». Протокол транспортных исследований № 1339 , Совет по транспортным исследованиям, Вашингтон, округ Колумбия, 1991, стр. 1-8.

2. Эппс, Джон А. Использование переработанных резиновых шин на автомагистралях. NCHRP Synthesis of Highway Practice № 198, Совет по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1994 г.

3. Оливер, Дж.В.Х. «Модификация дорожного асфальта путем сбраживания резиновых отходов». Протокол транспортных исследований № 821 , Совет по транспортным исследованиям, Вашингтон, округ Колумбия, 1981 г.

4. Ван Кирк, Джек Л. «Опыт работы Caltrans с прорезиненным асфальтобетоном». Представлено на Сессии по передаче технологий введения в прорезиненный асфальтобетон, Топика, Канзас, 19 января.91.

5. Терджен, Кертис М. «Использование изделий из асфальта и резины в Миннесоте». Представлено на Национальном семинаре по асфальтовой резине, Канзас-Сити, Миссури, октябрь 1989 г.

6. Шук, Джеймс Ф. Экспериментальное строительство модифицированных каучуком асфальтовых смесей для асфальтовых покрытий в штате Нью-Йорк . ARE Inc., Ривердейл, Мэриленд, отчет, представленный в Департамент транспорта штата Нью-Йорк, май 1990 г.

7. Эстахри, Синди К., Джо В. Баттон и Эммануэль Г. Фернандо. «Использование, доступность и рентабельность битумной резины в Техасе». Протокол транспортных исследований № 1339 , Совет по транспортным исследованиям, Вашингтон, округ Колумбия, 1992 г.

8. Эстахри, Синди К., Джо В. Баттон и Эммануэль Г. Фернандо. «Использование, доступность и рентабельность битумной резины в Техасе». Протокол исследования транспорта № 1339 , Совет по исследованиям транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1992.

9. Сверинген, Дэвид Л., Ньютон С. Джексон и Кит В. Андерсон. Использование вторсырья в строительстве дорог . Департамент транспорта штата Вашингтон, отчет № WA-RD 252.1, Олимпия, Вашингтон, февраль 1992 г.

10. Эмери, Джон. «Оценка демонстрационных проектов модифицированного резиной асфальта». Представлено на 74-м ежегодном собрании Совета по транспортным исследованиям, Вашингтон, округ Колумбия, январь 1995 г.

11. Аллен, Харви С. и Кертис М. Турджен. Оценка «PlusRide» (модифицированная каучуком растительная смешанная битумная поверхностная смесь) . Департамент транспорта Миннесоты в сотрудничестве с Федеральным управлением автомобильных дорог, Сент-Пол, Миннесота, январь 1990 г.

12. Руководство AASHTO по проектированию дорожных конструкций . Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1993 г.

13. Ребола, Сехар Р. и Синди К. Эстахри. «Лабораторная оценка смесей, модифицированных резиновой крошкой, разработанных с использованием метода проектирования смесей Tx DOT», представлено на 74-м ежегодном собрании Совета по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 19 января.95.

14. Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта. Стандартный метод испытаний, «Отбор проб битумных смесей для дорожного покрытия», Обозначение AASHTO: T168-82, Испытания части II, 14-е издание, 1986 г.

15. Американское общество испытаний и материалов. Стандартная спецификация D2726-96, «Объемный удельный вес и плотность невпитывающих уплотненных битумных смесей», Ежегодный сборник стандартов ASTM , том 04. 03, ASTM, Западный Коншохокен, Пенсильвания, 1996.

16. Американское общество испытаний и материалов. Спецификация стандарта D2950-96, «Плотность асфальтобетона на месте с помощью ядерных методов», Ежегодник стандартов ASTM , ASTM, Западный Коншохокен, Пенсильвания, 1996.

17. Федеральное управление автомобильных дорог и Агентство по охране окружающей среды США. Исследование использования вторичного материала для дорожного покрытия — Отчет Конгрессу . Отчет № FHWA-RD-93-147 и EPA/600/R-93/095, Вашингтон, округ Колумбия, июнь 1993 г.

Предыдущая | Содержание | Следующий