Библиографическое описание:

Иванов С. А. Перспективы получения резино-битумных вяжущих для повышения долговечности автомобильных дорог // Молодой ученый. — 2013. — №3. — С. 60-62.

Ежегодное увеличение отходов в виде отработанных шин, которых уже скопилось в Кузбассе более 160 тысяч тонн, требует поиска способов их утилизации в промышленном масштабе. Так, Новокузнецкое ООО «Эко Шина», которая делает плитку, спортинвентарь и покрытия из резиновой крошки, не может принимать большое количество шин, так как нет рынка сбыта крошки. При мощности производства до 250 тонн в месяц, действительно реальным рынком сбыта резиновой крошки могут стать дороги [3].

Исследование возможности использования резиновой крошки при производстве асфальтобетонных смесей и укладке из них слоев покрытия предпринимались еще с 60–70-х годов прошлого столетия. Однако большое количество построенных опытных участков как в России, так и за рубежом не давали положительных результатов, причем как при «сухом», так и при «мокром» методах получения. В действительности только одна из разновидностей «мокрого» метода получила достаточно широкое распространение сначала в США, а затем и в других странах. Это так называемый прорезиненный битум «Asphalt Rubber», который был изобретен в конце 1960-х годов Чарльзом Макдональдом. После окончания действия патента в 1992 году произошел резкий скачек потребления AR вяжущего, который в последние годы был усовершенствован [2].

Между тем, несмотря на преимущества AR вяжущего, такие как снижение трещинообразования, повышение надежности как в жарком, так и в холодном климате, снижение шума от движения транспорта, важно отметить и недостатки таких композиционных вяжущих:

  • наличие специального высокотехнологичного дорожного оборудования для работы с AR вяжущими, имеющими повышенную вязкость;

  • отсутствие специальных отечественных битумов;

  • высокая стоимость вяжущего по сравнению с обычными битумами.

Важно подчеркнуть, что, во-первых, дорожные битумы российского и зарубежного производства существенно отличаются по качеству, а для получения AR вяжущего в европейских странах получают специальный битум, обогащенный ароматическими фракциями и имеющий определенный химический состав. Большинство российских же нефтеперерабатывающих заводов не заинтересовано в получении высококачественных битумов, что связано с необходимостью вкладывания дополнительных средств на оборудование при низком экономическом эффекте. При этом «Росавтодор» считает, что резко ужесточать действующие в России стандарты на битумы на данном этапе преждевременно. Поэтому чтобы повысить качество вяжущего в последние годы было рекомендовано использовать улучшенные битумы, т. е. полимерно-битумные вяжущие. Введение же полимеров на основе добавок типа стирол-бутадиен-стирол в количестве 5 % от массы битума, увеличивает стоимость вяжущего в 2–2,5 раза.

Во-вторых, Большинство европейских стран озабочены проблемой утилизации отработанных шин. По последней информации лишь 20–25 % всех отработанных покрышек в мире перерабатывается. Однако в наиболее развитых странах, таких как Япония, Германия, страны Скандинавского полуострова, уровень переработки шин приближается к 90–100 %. С 2006 года в ЕЭС действует программа, запрещающая захоронение изношенных шин, поощряется только их экологическая переработка, что позволило поднять средний уровень переработки шин в Европе в целом до 82 %. В США данный показатель составляет 86 %, в Японии 89 % [6].

В настоящее время в Европе представлены три модели организации и финансирования сбора и утилизации изношенных автопокрышек:

  1. Государство обязывает производителей шин выплачивать специальные налоги, которые служат основным источником дотаций для перерабатывающих производств (Венгрия, Дания, Словакия и др.).

  2. Ответственность за утилизацию несут производители и импортеры новых автопокрышек путем отчисления в специально созданный фонд, т. е. расходы на утилизацию шин учтены в стоимости новых автопокрышек (страны Скандинавского полуострова, Франция, Португалия и др.).

  3. Свободная рыночная модель, при которой каждый участник рынка переработки шин самостоятельно выбирает контрагента (Германия, Италия).

В США в различных штатах реализуются различные модели. Так в большинстве штатов реализуется 2-я модель, в ряде штатов действует 3-я модель. В Японии законодательные акты обязывают каждого гражданина лично доставлять отработавшие покрышки на пункты сбора и при этом оплатить за их утилизацию. В России же законодательными актами регламентирована 3-я модель, однако практический опыт показывает, что система коррупции не позволяет решить экологическую проблему таким способом. Следовательно, возможен переход на другую модель, либо создание таких рыночных условий, при которых переработка шин станет экономически более выгоднее, чем уплата административного штрафа за несоблюдение экологических и санитарно-эпидемиологических требований.

Одним из направлений утилизации шин служит дробление (измельчение) изношенных шин, чем и занимается ООО «Эко шина». При этом, как отмечалось ранее, мощным толчком к массовой утилизации резины может быть использование резиновой крошки при получении резино-битумного вяжущего. Однако для этого необходимо решить целый ряд проблем, свойственных для России, а именно:

  • получение резино-битумного вяжущего на тех битумах, которые выпускаются в России;

  • получения резино-битумных вяжущих такой консистенции, с которой могло бы массово работать современное дорожное оборудование, применяемое в России;

  • стоимость резино-битумных вяжущих должна быть сопоставима со стоимостью битумов;

  • физико-химические характеристики резино-битумных вяжущих должны быть такими, чтобы максимально эффективно их применять в погодно-климатических условиях как Кемеровской области в частности, так и всей России в целом.

Для определения требуемых физико-химических характеристик был произведен анализ, результаты которого приведены в таблице 1.

К вяжущим полимерно-битумным дорожным на основе блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол в соответствии с ГОСТ Р 52056–2003, а также резинобитумным композиционным вяжущим материалам, предъявляются требования по тем же показателям, что и к битумам нефтяным дорожным вязким по ГОСТ 22245–90*, при этом дополнительно введены показатели эластичности, однородности и сцепления с песком. В тоже время, к полимерно-битумным вяжущим рекомендуется предъявлять региональные требования по температуре размягчения и температуре хрупкости в соответствии с характерными погодно-климатическими условиями. Так, в соответствии с ОДМ 218.2.003–2007 «Рекомендации по использованию полимерно-битумных вяжущих материалов на основе блок-сополимеров типа СБС при строительстве и реконструкции автомобильных дорог», для Кемеровской области температура хрупкости полимерно-битумного вяжущего должна составлять не выше минус 43˚, а температура размягчения — не ниже 62˚С.

Битумно-резиновые экологические композиционные вяжущие материалы «БИТРЭК» неоднородны по фазовому и химическому составу и состоят из битума и резиновой крошки химически связанных между собой. По заявлению производителей, опытные участки через несколько лет эксплуатации имели значительно лучшее состояние по сравнению с соседними участками, выполненные как с использованием обычного битума, так и модифицированными битумами на основе СБС. Подобный опыт был и в Кузбассе, однако технология, которая была на тот момент (1997 год) себя не оправдала. Возможно, это связано с отсутствием химической сшивки частиц резины с компонентами битума и отличными от европейской части России погодно-климатическими условиями [1].

Также на рынке представлен модификатор асфальтобетона «УНИРЕМ», основным компонентом которого является порошковая шинная резина. В отличие от других модификаторов «УНИРЕМ» можно вводить как в вяжущее, то есть получать резинобитумное вяжущее («мокрый» способ), так и непосредственно в горячую асфальтобетонную смесь на стадии ее приготовления («сухой» способ). При попадании в горячий битум или горячую асфальтобетонную смесь порошковые частицы быстро распадаются, при этом происходит изменение свойств битума и, что очень важно, увеличивается его адгезия к каменным материалам в 3–5 раз. По словам изготовителей, покрытие с добавками «УНИРЕМ» обладает повышенной стойкостью к образованию колеи и циклическим деформациям. Количество вводимого в асфальтобетонную смесь модификатора составляет около 10 % от массы вяжущего. Введение в состав щебеночно-мастичного асфальтобетона модификатора «УНИРЕМ» позволяет полностью отказаться от введения стабилизирующей добавки. По данным производителя (г. Москва) стоимость добавки составляет 11–12 тысяч рублей за тонну [5].

Еще одна марка резино-битумного вяжущего «БРК-ИГУ» по представленным физико-химическим показателям является наиболее подходящей для погодно-климатических условий Кемеровской области, однако характеристики заявлены не все, к тому же представленное вяжущее не прошло опытной проверки, что не может гарантировать удовлетворительного результата. По данным разработчиков стоимость резино-битумного вяжущего сопоставимо со стоимостью битума.

Из всех представленных научных разработок ни одна в полной мере не соответствует требованиям по физико-химическим показателям, характерным для Кемеровской области, однако они показывают, что использование резиновой крошки для получения резино-битумного вяжущего в России возможно.

В Кузбасском государственном техническом университете имени Т. Ф. Горбачева при поддержке ОАО «Кемеровоспецстрой» также проводятся исследования по получению резино-битумного вяжущего с требуемыми техническими и технологическими параметрами. Результаты предварительных испытаний, показывают значительное улучшение свойств резино-битумного вяжущего по ряду показателей.

Так значительное улучшение показателей вяжущего наблюдается по таким важным показателям как температура размягчения по «кольцу и шару» и температура хрупкости, что должно обуславливать большую теплоустойчивость и трещиностойкость устраиваемых из них асфальтобетонных покрытий. Также стоит отметить улучшение адгезионной способности вяжущего.

Стоимость резиновой крошки, производимой в Кузбассе, сопоставима со стоимостью битума и составляет порядка 16 тысяч рублей за тонну. Таким образом стоимость резино-битумного вяжущего возрастет на величину затрат, связанных с его приготовлением и транспортных затрат по доставке резиновой крошки.

Таким образом, в Кузбассе имеется большое число отработанных шин, требующих утилизации, используемые битумы в дорожном хозяйстве не соответствуют предпочтительным значениям для Кемеровской области, стоимость модифицированных битумов на основе СБС в несколько раз превышает стоимость не модифицированных битумов, в связи с чем встает вопрос о необходимости проведения исследований по получению резино-битумных вяжущих по стоимости сопоставимых со стоимостью самого битума, при этом имеющих технические и технологические параметры, дающие возможность работать с вяжущими на имеющемся технологическом оборудовании и эффективно их использовать в погодно-климатических условиях Кемеровской области. Получение таких вяжущих не только приведет к повышению надежности и долговечности дорожных покрытий, но и улучшит экологическую обстановку в Кузбассе и так достаточно напряженную.


Литература:

  1. БИТУМНОРЕЗИНОВЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ БИТРЭК [Электронный ресурс] // bitrack.ru — Режим доступа: http://www.bitrack.ru. — Загл. с экрана.

  2. Bitumen-rubber composite [Электронный ресурс] // bitumen-rubber.com. Режим доступа: http://www.bitumen-rubber.com/?brc=17. — Загл. с экрана.

  3. Кузбасс — главное [Электронный ресурс] // kuzbass85.ru. Режим доступа: http://www.kuzbass85.ru. — Загл. с экрана.

  4. Испытания резинобитумоминеральных композиций [Электронный ресурс] // dom-kmv.ru. — Режим доступа: http://dom-kmv.ru/tag/rezinovyi/. — Загл. с экрана.

  5. «Унирем» и другие модификаторы [Текст]: журнал «Автомобильные дороги». — № 4 (941) Апрель, 2010 г.

  6. Центр развития дорожных технологий [Электронный ресурс] // http://crdtech.ru. Режим доступа: http://crdtech.ru/index.php/publications/articles/7–2011–06–23–17–54–16. — Загл. с экрана.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle