عملية إنتاج الأسفلت المطاطي ومعدات المعالجة

ملخص يقدم تعريف وعملية تصنيع الأسفلت المطاطي، ويحلل عملية إنتاج الأسفلت المطاطي ومعدات المعالجة والتقنيات الرئيسية، مما يدل على أن تكنولوجيا الأسفلت المطاطي هي تكنولوجيا تطبيق ناضجة.

الكلمات الرئيسية: الأسفلت المطاطي؛ عملية الإنتاج؛ معدات المعالجة؛ التكنولوجيا الرئيسية

فتات المطاط المُعالج من الإطارات المُستعملة، يتكون تركيبه الكيميائي الرئيسي من المطاط الطبيعي والمطاط الصناعي (مثل مطاط ستايرين بوتادين، مطاط بوتيل، مطاط بولي بوتادين)، بالإضافة إلى الكبريت، وأسود الكربون، وأكسيد السيليكون، وأكسيد الحديد، وأكسيد الكالسيوم، ومكونات مُضافة أخرى. تُعدّ هذه المكونات مُعدّلات جيدة للإسفلت، حيث تُحسّن إضافتها إلى الأسفلت من أدائه في درجات الحرارة العالية والمنخفضة، وخصائصه المُقاومة للشيخوخة والتعب، كما تُساهم في ترقيق الرصيف، وإطالة عمره الافتراضي، وتأخير انعكاس الشقوق، وتقليل الضوضاء، وغيرها. تُعدّ رقائق مطاط الإطارات المُستعملة لتعديل الأسفلت عملية إنتاج خليط الأسفلت المُعدّل بسيطة ومنخفضة التكلفة، ولا تُحسّن جودة الرصيف فحسب، بل تُحسّن أيضًا من كفاءة المطاط المُستعمل.

1. تعريف الأسفلت المطاطي

يشير مطاط الأسفلت إلى طحن مسحوق مطاط الإطارات الخردة الناعم (بدرجة 0-2 مم) والأسفلت (بعضه ممزوج بنسبة معينة من المواد المضافة) بنسب معينة، ويستخدم في الخلط عالي الحرارة للمواد اللاصقة. يجب ألا تقل نسبة مسحوق مطاط الإطارات الخردة عن 15% (الخلط الداخلي) أو 17.6% (الخلط الخارجي).

هناك نوعان من طرق معالجة خليط الأسفلت: طريقة الخلط الجاف، حيث يُضاف مسحوق مطاط نفايات الإطارات مع الأسفلت والمعادن معًا في وحدة خلط لإنتاج خليط الأسفلت المطاطي؛ وطريقة الخلط الرطب، حيث يُعالج مسحوق مطاط نفايات الإطارات مع الأسفلت أولًا ليصبح أسفلتًا مطاطيًا، ثم يُضاف إليه المعادن والخلط للحصول على خليط الأسفلت المطاطي. وقد أثبتت العديد من الاختبارات أن خليط الأسفلت المطاطي هو الطريقة المثالية لإنتاجه، وهي طريقة الخلط الرطب، أي طريقة ماكدونالد للمعالجة الرطبة. وتتميز هذه الطريقة، بخلاف طريقة الخلط الجاف، بعملية تفاعل عالية الحرارة، أي خلط فتات المطاط مع الأسفلت العادي بنسبة معينة من الخلط المتجانس، ثم يُخلط خليط الأسفلت وفتات المطاط في وعاء عالي الحرارة، بحيث يتفاعل فتات المطاط مع الأسفلت ويقلب لفترة زمنية محددة، ويتحول في النهاية إلى مادة رابطة معدلة مؤهلة من الأسفلت المطاطي.

2. عملية إنتاج الأسفلت المطاطي

2.1 تكنولوجيا إنتاج الأسفلت المطاطي

يتوافق الأسفلت المطاطي التالي تمامًا مع طريقة المعالجة الرطبة لمواد ربط الأسفلت المطاطي، وتُشكل إضافاته، وتركيبات مواده، وعمليات إنتاجه، ومعداته الخاصة، وطرق تصنيعه مجموعة متكاملة من تقنيات الأسفلت المطاطي. لدى معظم الدول والمناطق الدولية الحالية إرشادات ومعايير فنية خاصة بالإسفلت المطاطي، وهي أكثر نضجًا في الولايات المتحدة الأمريكية، وأريزونا، وكاليفورنيا، وتكساس، وفلوريدا، بالإضافة إلى أستراليا وجنوب أفريقيا، حيث تطبق المعايير الفنية ذات الصلة.

يحتوي مطاط الأسفلت على أربعة مؤشرات فنية رئيسية: اللزوجة، واختراق الإبرة، ونقطة التليين، والاسترداد المرن، والتي يجب أن تختلف وفقًا للمناخ الإقليمي، ويجب الرجوع إلى المعايير الفنية في الأدبيات [1] للحصول على تفاصيل.

يُستخدم إنتاج فتات المطاط عادةً في عملية سحق نفايات الإطارات في درجة حرارة الغرفة، حيث يُطحن مسحوق المطاط بعد غربلته وإزالة المكونات غير المطاطية وفقًا لنسب أحجام الجسيمات المختلفة. لتحسين الأداء، يُمكن إضافة فتات المطاط إلى المُشَوِّب الخارجي المناسب؛ ولمنع التصاق فتات المطاط، يُمكن إضافة كربونات الكالسيوم أو بودرة التلك، بشرط ألا تتجاوز الجرعة 3% من كتلة فتات المطاط. كما يجب أن يتوافق فتات المطاط مع المعايير الفيزيائية والكيميائية المُناسبة.

بالإضافة إلى نسبة فتات المطاط، يرتبط مؤشر لزوجة الأسفلت المطاطي النهائي ارتباطًا وثيقًا بزمن التفاعل ودرجة حرارته. يتضح من منحنى الاختبار أن لزوجة الأسفلت المطاطي تزداد بشكل ملحوظ مع تغير زمن التفاعل، ثم تنخفض تدريجيًا حتى تصل إلى مستوى ثابت نسبيًا. عند درجة حرارة تفاعل تتراوح بين 190 و210 درجة مئوية، يمكن أن تصل اللزوجة إلى أقصى قيمة لها في فترة زمنية قصيرة نسبيًا.

يجب أن يتوافق الأسفلت المصفوفي المستخدم مع معايير اختيار درجة الأسفلت وفقًا للتقديرات الوطنية والإقليمية. كما يجب استخدام الأسفلت المصفوفي وفقًا لاختلاف مناطق البناء والظروف المناخية لاختيار النوع المناسب. في المناطق الباردة، عادةً ما يتم اختيار الأسفلت المصفوفي بسمك 110 أو 90 درجة، وفي المناطق الحارة، عادةً ما يتم اختيار الأسفلت المصفوفي بسمك 90 أو 70 درجة، وفي المناطق الحارة، يتم اختيار الأسفلت المصفوفي بسمك 70 أو 50 درجة.

نظرًا لأن رابط الأسفلت المطاطي سيستمر في الذوبان في بيئة درجات الحرارة العالية، فإن التحلل، من حيث المبدأ، يجب استخدامه خلال 24 ساعة من الأسفلت المطاطي النهائي. في حالة الحاجة إلى تخزين مؤقت، يجب خفض درجة حرارة الأسفلت المطاطي إلى نطاق 145 درجة مئوية ~ 155 درجة مئوية، ولا تتجاوز مدة التخزين عادةً 3 أيام. عندما تنخفض درجة الحرارة عن 190 درجة مئوية، يلزم إعادة تسخينه، ويسمح بدورتين فقط لإعادة التسخين (تُعرف دورة إعادة التسخين الواحدة بأنها أي وقت)، ولن يُستخدم رابط الأسفلت المطاطي لأي غرض آخر. يُبرّد رابط الأسفلت المطاطي ثم يُعاد تسخينه إلى 190 درجة مئوية ~ 210 درجة مئوية. يجب أن يفي رابط الأسفلت المطاطي بجميع المواصفات الفنية. للحفاظ على اللزوجة عند المستوى المحدد، من الضروري إضافة بعض فتات المطاط (محدودة بما لا يقل عن 10٪ من الوزن الإجمالي) إلى الخليط عند التسخين والتفاعل لمدة 45-60 دقيقة عند 190 درجة مئوية ~ 210 درجة مئوية.

2.2 عملية إنتاج الأسفلت المطاطي

تتم معالجة الأسفلت المطاطي باستخدام معدات متخصصة. تختلف عملية إنتاج الأسفلت المطاطي من حيث حجم الإنتاج وظروفه وأفكاره التصميمية، إلا أن المبادئ الأساسية لعملية الإنتاج واحدة. يوضح الشكل 2 عملية الإنتاج الرئيسية.

(1) من أجل تحسين كفاءة الإنتاج ومنع شيخوخة الأسفلت، سيكون أقل من 17 ℃ الأسفلت المصفوفة من خلال جهاز التسخين السريع إلى 210 ℃ أو نحو ذلك. 2) الأسفلت المصفوفة من خلال قياس مقياس تدفق الأسفلت المضافة إلى جهاز الخلط. 3) فتات المطاط بعد وزن الجهاز وزن نسب التسليم في وقت واحد إلى جهاز الخلط. 4) فتات المطاط والأسفلت المصفوفة في جهاز الخلط عن طريق الخلط عالي السرعة، القص، الخلط. 5) خلط الخليط المتجانس من خلال مضخة الأسفلت المطاطية الخاصة المدخلة إلى المفاعل. 6) الخليط في المفاعل التحريك، العزل (190 ℃ ~ 210 ℃) وحل حوالي 40 ~ 60 دقيقة. 7) رابط الأسفلت المطاطي المؤهل في خزان تخزين المنتج النهائي أو نقله مباشرة إلى مصنع خلط الأسفلت.

3. معدات معالجة الأسفلت المطاطي والتقنيات الرئيسية

تصنيف وخصائص معدات المعالجة. يمكن تقسيم معدات معالجة الأسفلت المطاطي إلى نوعين: مستمر ومستمر، وذلك وفقًا لعملية الإنتاج. تتميز العملية المتقطعة بما يلي: يتم قياس فتات المطاط والأسفلت على دفعات في جهاز خلط الأسفلت المطاطي، ثم يتم خلط الخليط في وعاء الخلط، تليها دفعة أخرى من خلط المواد، مما يؤدي إلى تشكيل دورة تشغيلية. تتميز عملية مصنع معالجة الأسفلت المطاطي المستمر بما يلي: يتم قياس فتات المطاط والأسفلت بشكل مستمر، ثم يتم خلط المنتج النهائي من جهاز الخلط إلى وعاء التفاعل.

يمكن تقسيم معدات معالجة الأسفلت المطاطي إلى ثابتة ومتحركة حسب قابلية التنقل. تتميز المعدات الثابتة بما يلي: يمكن تقسيم معدات الجهاز المستقل إلى عدة شاحنات مسطحة للنقل في الموقع، وفقًا لموقع ثابت، ولا يمكن تنفيذ سوى قدر ضئيل من أعمال التركيب في الإنتاج، ولكن نقل الموقع بهذه الطريقة غير مريح نسبيًا. يعمل هذا النوع من المعدات عادةً بمحرك، ويحتاج الموقع إلى مصدر طاقة معين. تتميز المعدات المتحركة بما يلي: يتم تثبيت المعدات في هيكل الجرار، مع توصيل رأس الجرار بمنصة النقل. تعمل هذه المعدات عادةً بالطاقة الذاتية، ويتم تشغيلها بواسطة محرك احتراق داخلي.

على الرغم من اختلاف هيكل معدات معالجة الأسفلت المطاطي، إلا أن تركيبها الأساسي يشمل الأجزاء التالية: جهاز التسخين السريع لطبقة الأسفلت السفلية، وجهاز تغذية فتات المطاط، وجهاز الخلط، وغلاية التفاعل، وخزانات تخزين المنتج النهائي، وغرفة التحكم الإلكتروني. ويرتبط عمل كل جهاز عبر خط أنابيب الأسفلت.

ربط خط أنابيب المعدات، من أجل تحسين الإنتاجية يمكن استخدام 2 ~ 3 غلاية متوازية العمل بالتناوب، ولكن أيضا النظر في ربط خط الأنابيب يمكن تحقيق الوظائف التالية.

(1) قياس الأسفلت المصفوفي وتسليمه إلى جهاز الخلط.

2) جهاز الخلط في خليط الأسفلت المطاطي إلى المفاعل.

3) يوضع الخليط في غلاية التفاعل بحيث يكون على شكل تدفق دائري صغير وذلك لضمان خلطه بشكل موحد.

4) يتم نقل رابط الأسفلت المطاطي النهائي المؤهل بواسطة المفاعل إلى مصنع خلط الأسفلت أو خزانات تخزين الأسفلت المطاطي.

5) يتم توصيل المفاعل مباشرة بمصنع الخلط، ويتم خلط خليط الأسفلت المطاطي الزائد

6) عمل متناوب متوازي للمفاعلات المتعددة، حيث يمكن لخزانات الخليط أن تكون داخل وخارج بعضها البعض، دون أن تتأثر.

7) لرشاشات الأسفلت المطاطي وغيرها من المعدات الطرفية لإضافة خليط الأسفلت المطاطي القديم.

8) عندما تكون لزوجة خليط المفاعل منخفضة للغاية، تكون هناك حاجة إلى إضافة المزيد من فتات المطاط، ويمكن عكس رابط الأسفلت المطاطي للمفاعل إلى جهاز الخلط والقياس.

9) عندما تكون غلاية التفاعل عندما تكون لزوجة الخليط عالية جدًا، يلزم إضافة الأسفلت المصفوفي، ويمكن إدخال الأسفلت المصفوفي الساخن إلى المفاعل.

10) بعد الانتهاء من البناء، يمكن ضخ خليط خط أنابيب مصنع خلط الأسفلت مرة أخرى إلى المفاعل.

11) عندما لا يتمكن جهاز خلط مضخة الأسفلت المطاطية من العمل بشكل صحيح، سيتم خلط الخليط الذي تم امتصاصه في المفاعل من خلال مضخة الأسفلت المفاعل.

12) يمكن إدخال أي خليط أسفلتي مطاطي للمفاعل

13) يمكن إدخال خليط الأسفلت المطاطي في أي مفاعل وإخراجه إلى مفاعل آخر.

تتمتع الصين بخبرة طويلة في مجال معدات إنتاج الأسفلت المطاطي، مثل شركة Feiteng Road Construction Equipment Co., Ltd. المتخصصة في إنتاج معدات إنتاج الأسفلت منذ خمسة عشر عامًا، مع قسم شامل للبحث والتطوير، وخدمات ما بعد البيع، وهي الشركة الرائدة في تصنيع معدات الأسفلت في الصين. وتُعدّ معدات إنتاج الأسفلت المطاطي والمعدّل، التي طورتها، معدات إنتاج دفعات الأسفلت ذاتية التسخين ومتعددة الوظائف. هذه المعدات مناسبة لجميع أنواع الأسفلت المطاطي المعدّل بمسحوق، وإنتاج وتطوير وتخزين الأسفلت المعدّل SBS.

تتكون المعدات بشكل أساسي من خزان (بما في ذلك العزل)، ونظام التدفئة، ونظام التحكم التلقائي في درجة حرارة الأسفلت، ونظام تغذية مسحوق المطاط، ومنفذ حقن الأسفلت المصفوف، ونظام ضخ المنتج النهائي، ونظام الوزن والقياس، ونظام التحريك والخلط، ونظام التحكم الكهربائي، وغرفة التحكم والمكونات الأخرى.

تتميز معدات إنتاج الأسفلت المطاطي هذه بقدرة تسخين وخلط عالية؛ فهي مزودة بمغذي لولبي لمسحوق المطاط، مما يُسهل تغذية مسحوق المطاط؛ كما أنها مزودة بوظيفة إدخال المواد الخام السائلة إلى الخزان؛ ووظيفة الوزن والقياس، مما يُسهّل تحديد نسبة الجرعة. مزودة بوظيفة ضخ المنتج النهائي؛ ما يُمكّنها من تلبية احتياجات الموقع من الأسفلت المُعدّل بالمطاط، والأسفلت المُعدّل بتقنية SBS، وغيرها من احتياجات تحضير وتخزين الإنتاج دون الحاجة إلى غلاية زيت حرارية.

4. مزايا الأسفلت المطاطي

(1) اللزوجة عالية الحرارة، ونقطة التليين العالية، ومقاومة التشوه القوية، يمكن أن تمنع بشكل فعال التآكل في القسم الصاعد الطويل.

(2) معامل القوة في درجات الحرارة المنخفضة صغير، والإجهاد الشد منخفض، مما يمكن أن يمنع الشقوق في درجات الحرارة المنخفضة في المناطق ذات مستوى سطح البحر المرتفع.

3）تتميز الطبقة الماصة للإجهاد بقدرة التصاق قوية بين الطبقات، مما يمنع احتكاك سطح الجسر بالقص في القسم المنحدر الطويل.

(4) يتميز بمرونة قوية ووظيفة امتصاص الإجهاد، مما يمكنه منع تشققات الانعكاس في رصيف سطح الجسر وطبقة القاعدة المستقرة بالماء.

5) تتمتع بقوة تعب ممتازة، مما يمكنها من تخفيف سمك سطح الطريق وفي نفس الوقت تمديده

تُظهر العديد من حالات البناء الناجحة إمكانية استخدام الأسفلت المطاطي على نطاق واسع في تكسية الطرق الإسمنتية، والطرق الجديدة، وإصلاح أرصفة الأسفلت القديمة، ورصف أسطح الجسور، وغيرها من المشاريع. يتميز بفعاليته من حيث التكلفة مقارنةً بأنواع الأسفلت المعدلة الأخرى، كما أن تكاليف الصيانة أقل من أنواع الأسفلت المعدلة الأخرى في استثمارات البناء، كما يتميز بعمر خدمة أطول وأداء أفضل للطرق.