Реферат: Технология регенерации очистки и осветления отработанных масел
Эмульсии делят на три категории: катионные (cationic), анионные (anionic) и нейтральные (non-ionic). В дорожном строительстве применяют эмульсии первых двух категорий. Термины «катионные» и «анионные» относятся к электрическому заряду эмульгатора, окружающего капельки битума и препятствующего их слиянию. Катионные эмульсии характеризуются положительным зарядом поверхности капель битума, анионные – отрицательным. Поскольку противоположные электрические заряды отталкиваются, капли не сливаются. По этой причине анионные эмульсии эффективны при обработке материалов, поверхность которых заряжена положительно, а катионные – при обработке частиц, поверхность которых имеет отрицательный заряд. (Например, отрицательно заряжена поверхность большинства глинистых минералов).
В зависимости от требуемых свойств эмульсия может быть приготовлена на битумах различной вязкости с использованием различных добавок, регулирующих свойства битума, устойчивость эмульсии при транспортировке и хранении, скорость их распада после смешения с твердыми частицами.
Для холодного ресайклинга исходный битум, его концентрацию в эмульсии и ее содержание выбирают на основании предварительных лабораторных испытаний образцов смеси. Обычно используют катионные (реже – анионные) распадающиеся со средней скоростью, или катионные медленно распадающиеся эмульсии на битуме или полимерно-битумном вяжущем с концентрацией битума (ПБВ) порядка 60%. В связи с существенным отличием российских и американских стандартов на эмульсии и чрезвычайной важностью свойств эмульсии в технологии ресайклинга, рассмотрим детально требования американского стандарта к наиболее часто применяемым для холодного ресайклинга катионным эмульсиям.
Технические условия на катионные битумные эмульсии регламентированы одноименным стандартом D 2397-02 Американского Общества Испытаний и Материалов (ASTM). Он переиздается под постоянным номером D 2397 (следующее за номером число обозначает год первоначального или последнего издания). Стандарт охватывает семь марок катионных битумных эмульсий для применения в дорожном строительстве. Эмульсию следует испытывать в течение двух недель после доставки. Она должна быть однородной после перемешивания (если не произошло расслоения, вызванного замерзанием; эмульсию, которая расслоилась вследствие замерзания, испытывать не разрешается) и удовлетворять требованиям, приведенным в таблице 1.
В технической литературе на английском языке применительно к битумным эмульсиям для характеристики процессов, происходящих во времени, используют два термина: «setting time» и «breaking time», а на русском – один – «время распада», что может привести к недоразумениям и затруднениям в понимании маркировки эмульсий.
Термин «setting time» характеризует процесс, обратный эмульгированию (деэмульгирование), т. е. разрушение эмульсии. Капли дисперсной фазы укрупняются вследствие слияния при их столкновениях в процессе броуновского движения и оседания, что приводит к расслоению образующих эмульсию жидкостей. Деэмульгирование происходит, когда действие эмульгатора перестаёт быть эффективным, т. е. образуемые им на поверхности капель защитные оболочки разрушаются или теряют способность предотвращать слияние капель. Термин «breaking time» характеризует время распада битумной эмульсии при взаимодействии с поверхностью минеральных частиц. Именно этот термин – «время распада» – и используется в России. Как правило, чем больше «setting time», тем больше «breaking time», хотя характеризуемые ими процессы различны, т. к. время распада зависит не только от состава эмульсии, но и от минералогического и зернового состава твердых частиц, их влажности и т. д. С этой точки зрения удобнее классифицировать эмульсию по «setting time», поскольку для одной и той же эмульсии «breaking time» может быть различным.
В зависимости от того, как быстро происходит расслоение, в США различают следующие битумные эмульсии:
RS (rapid-setting) – очень быстро оседающие (время их распада составляет от одной до пяти минут);
MS (medium-setting) – оседающие со средней скоростью;
SS (slow-setting) – медленно оседающие;
QS (quick – setting) – быстро оседающие.
Для катионных эмульсий в маркировке добавляют букву C (cationic) и используют обозначения CRS, CMS, CSS, CQS, фигурирующие в таблице 1. Отсутствие буквы «C» означает, что эмульсия является анионной. При переводе технических требований стандарта (таблица 1) использован традиционный термин «время распада» как для «setting time», так и для и «breaking time». Числа после этих буквенных обозначений характеризуют вязкость эмульсии и вязкость эмульгированного битума. Эмульсии, помеченные числом «1», менее вязкие, чем содержащие в маркировке «двойку». Следующая за числом буква «h», означает, что применяется более «твердый» (hard) битум.
7. Технология холодного ресайклинга
Рассмотрим технологию холодной регенерации дорожных покрытий с помощью глубокого ресайклинга подробнее. Ее желательно применять на дорогах со старым асфальтобетонным покрытием, имеющим трещины, ямы и колею. Помимо ликвидации этих дефектов, удается поправить поперечный профиль и одновременно с ремонтом сделать уширение. Есть много старых дорог как с тонким асфальтобетонным покрытием на щебеночном основании, так и с поверхностной обработкой по щебню, к которым уместно применение данной технологии. В процесс ресайклинга может быть также вовлечен (полностью или частично) подстилающий песчаный слой, верхняя часть песчаного и супесчаного грунта земляного полотна. В результате все они будут стабилизированы битумом.
Как и для других дорожных технологий, возможны различные варианты холодного ресайклинга в зависимости от конструкции и состояния старой дорожной одежды, технических требований к ремонтируемой конструкции и условий строительства. Тем не менее, во всех случаях можно выделить 8 основных этапов, от измельчения старого покрытия до укладки нового замыкающего слоя в виде поверхностной обработки или из горячей смеси.
Фривей 405. Фрезерованная поверхность цементобетонного покрытия на крайней правой полосе. Справа – аварийная остановочная полоса с цементобетонным покрытием. Пешеходы не имеют доступа на фривей.
Первым этапом является фрезерование, измельчение покрытия и его перемешивание с материалом основания в заданной пропорции. Размер зерен измельчаемого материала зависит от скоростей движения ресайклера и вращения фрезерующего ротора, а также положений контролирующего максимальную крупность бруса и фронтальной и задней заслонок смесительной камеры. Получить смесь с зернами наибольшего размера 50 мм несложно, для этого достаточно снизить скорость. Обычно при глубоком ресайклинге стремятся обеспечить смесь с 95% зерен мельче 37,5 мм, а в некоторых случаях отсеивают зерна крупнее 25 миллиметров. Ресайклер не является дробилкой, в том смысле, что он не предназначен для получения зерен меньшего размера, чем имеющиеся в том щебне, из которого приготовлены старая асфальтобетонная смесь или основание дорожной одежды. Вместе с тем, получаемая в результате смесь имеет непрерывную гранулометрию, характерную для плотных смесей.
Обычно во время измельчения для охлаждения и обеспыливания добавляется вода (либо непосредственно в ресайклере, либо разбрызгивается на поверхность после его первого прохода). Количество воды определяется заранее на стадии подбора состава смеси с учетом количества эмульсии с тем, чтобы обеспечить оптимальную влажность смеси из условий достижения ею максимальной плотности при укатке.
Если глубина обработки менее 15 см и не требуется введение добавок (цемента, извести, золы уноса, нового щебня), то, в большинстве случаев, можно ограничиться одним проходом ресайклера. Если же необходима более глубокая обработка с уширением проезжей части и существенным исправлением поперечного профиля, а также введение добавок, то требуется несколько проходов ресайклера. Добавку вводят в битумную эмульсию и приготавливают суспензию, которая затем поступает в смесительную камеру для перемешивания с измельченным материалом старого покрытия. В этом случае после первого прохода смеси придается форма и она слегка уплотняется, а на втором проходе вводится добавка. Если нужна третья стабилизирующая добавка (например, при добавлении извести или цемента), делается третий проход.
Ресайклер может состоять из набора машин, одна из которых фрезерует и измельчает старый материал, другая дробит и просеивает, третья готовит смесь, а четвертая ее укладывает.
Предварительное уплотнение производят после первого прохода ресайклера, чтобы обеспечить достаточную плотность смеси перед приданием ее поверхности нужной формы. Для этого используют виброкаток или 25-тонный пневмокаток. Затем с помощью автогрейдера поверхности придается нужное очертание в продольном и поперечном профиле. Заметим, что в США двускатный профиль поверхности дорожного покрытия проектируют не в виде двух отрезков прямых, пересекающихся по оси проезжей части, как это принято в России, а в виде квадратной параболы, имеющей максимум по оси. Считается, что этим достигается более быстрый сток дождевой воды в поперечном направлении.
Важные достоинства технологии ремонта покрытий методом холодного ресайклинга – возможность исправления профиля поверхности и уширения проезжей части. С целью уширения в смесь вводят дополнительный щебеночный материал в необходимом для этого количестве.
Конфигурация бортового камня из монолитного бетона
За профилированием следует дополнительное увлажнение (чтобы возместить потерю влаги при профилировании до оптимальной влажности) и промежуточное уплотнение. В зависимости от толщины уплотняемого слоя для этого используют пневмокаток либо гладковальцовый виброкаток массой 12–14 тонн, чтобы устранить разрыхления, возникшие после работы автогрейдера. Пневмокаток используют при толщине уплотняемого слоя в рыхлом состоянии свыше 15 см. Применяемые катки имеют массу 25–30 тонн и давление в шинах 0,6 МПа. Между окончанием дополнительного увлажнения и началом промежуточного уплотнения должно пройти определенное время, зависящее от скорости распада битумной эмульсии, например, 30 минут. Визуально этот распад воспринимается как изменение цвета смеси от коричневого к черному. Необходимый промежуток времени зависит от свойств эмульсии, толщины слоя, температуры и влажности воздуха, а также от скорости ветра. Окончательное уплотнение производится гладковальцовым катком с одним или двумя вальцами массой 12–14 тонн, работающим в статическом режиме. Некоторые специалисты рекомендуют завершать уплотнение при влажности смеси на 0,5–2% ниже оптимальной и при плотности скелета 96–97% от максимальной его плотности при стандартном лабораторном уплотнении смеси.
После окончательного уплотнения на поверхность разбрызгивают разбавленную битумную эмульсию (процесс Fog Seal – в буквальном переводе «замазка туманом» – разбрызгивание медленно распадающейся битумной эмульсии, предварительно разбавленной в пропорции: одна часть эмульсии обычной концентрации на одну или две части воды, без использования песка или щебня) в количестве 0,45–0,70 л/кв. м, чтобы лучше связать верхние зерна с соседними и защитить поверхность от влаги и воздействия колес. При нормальной сухой погоде тотчас после полного высыхания эмульсии участок может быть открыт для легкого движения до момента укладки замыкающего слоя.
Замыкающий слой – заключительная стадия ремонта по методу холодного ресайклинга. Он необходим, поскольку прочность материала отремонтированного покрытия и его сопротивление износу при непосредственном соприкосновении с колесами автомобилей меньше, чем у слоя из горячей асфальтобетонной смеси. Некоторые специалисты рекомендуют устраивать замыкающий слой не раньше, чем через 10–14 дней после его уплотнения, если температура воздуха в это время не ниже 16°C. Наиболее часто применяют 4 варианта замыкающего слоя:
двойная поверхностная обработка (chip seal);
одиночная поверхностная обработка с последующей укладкой «cларри cил» (технология chip cap seal);
холодная асфальтобетонная смесь;