Productieproces en verwerkingsapparatuur voor rubberasfalt

Dit abstract introduceert de definitie en het productieproces van rubberasfalt, analyseert het productieproces, de verwerkingsapparatuur en de belangrijkste technologieën van rubberasfalt en toont aan dat rubberasfalttechnologie een volwaardige toepassingstechnologie is.

Trefwoorden: rubberasfalt; productieproces; verwerkingsapparatuur; sleuteltechnologie

Rubbergranulaat, verwerkt uit afvalbanden, bestaat voornamelijk uit natuurrubber en synthetisch rubber (zoals styreenbutadieenrubber, butylrubber en polybutadieenrubber), aangevuld met zwavel, roet, siliciumoxide, ijzeroxide, calciumoxide en andere additieven. Deze componenten zijn goede asfaltmodificatoren. Toevoeging aan asfalt verbetert de prestaties bij hoge en lage temperaturen, de verouderingsbestendigheid en de vermoeiingsweerstand. Bovendien dragen ze bij aan het dunner maken van het wegdek, het verlengen van de levensduur, het vertragen van scheurvorming en het verminderen van geluidsoverlast. Het gebruik van rubbergranulaat van afvalbanden voor asfaltmodificatie is eenvoudig en goedkoop in de productie van dit gemodificeerde asfaltmengsel. Het verbetert niet alleen de kwaliteit van het wegdek, maar biedt ook een grote capaciteit voor de verwerking van afvalrubber.

1. Definitie van rubberasfalt

Asfaltrubber verwijst naar het vermalen van fijn afvalrubberpoeder van autobanden (met een korrelgrootte van 0 tot 2 mm) en asfalt (sommige gemengd met een bepaald percentage additieven) in een bepaalde verhouding, en het samenvoegen van deze materialen onder hoge temperatuur. Het aandeel afvalrubberpoeder van autobanden bedraagt ​​minimaal 15% (interne menging) of 17,6% (externe menging).

Er zijn twee verwerkingsmethoden voor rubbergranulaat in asfaltmengsels: de droge mengmethode, waarbij afvalbandenrubberpoeder, asfalt en mineralen samen in een mengmachine worden gedaan om rubberhoudend asfaltmengsel te produceren; de natte mengmethode, waarbij afvalbandenrubberpoeder en asfalt eerst worden verwerkt tot rubberhoudend asfalt en vervolgens met mineralen worden gemengd om een ​​rubberhoudend asfaltmengsel te produceren. Talrijke tests hebben aangetoond dat de natte mengmethode, oftewel de McDonald-natte verwerkingsmethode, de ideale productiemethode is voor rubberhoudend asfaltmengsel. Het belangrijkste kenmerk van deze methode is het hogetemperatuurreactieproces, dat in vergelijking met de droge mengmethode een hoge temperatuur heeft. Hierbij worden rubbergranulaat en gewoon asfalt in een bepaalde verhouding gelijkmatig gemengd en vervolgens in een hete ketel geroerd, waar het rubbergranulaat en het asfalt gedurende een bepaalde tijd reageren en roeren, wat uiteindelijk resulteert in een gekwalificeerd rubberhoudend asfaltbindmiddel.

2. Productieproces van rubberasfalt

2.1 Productietechnologie voor rubberasfalt

Het volgende rubberasfalt voldoet strikt aan de natte verwerkingsmethode van rubberasfaltbindmiddel. De additieven, materiaalsamenstellingen, productieprocessen, speciale apparatuur en constructiemethoden vormen samen een complete set rubberasfalttechnologie. De meeste landen en regio's hebben tegenwoordig hun eigen technische richtlijnen en normen voor rubberasfalt. Deze normen zijn het meest ontwikkeld in de Verenigde Staten (Arizona, Californië, Texas, Florida), maar ook in Australië en Zuid-Afrika.

Asfaltrubber heeft vier belangrijke technische indicatoren: viscositeit, naaldpenetratie, verwekingspunt en elastisch herstel, die moeten variëren afhankelijk van het regionale klimaat, en voor specifieke details moet worden verwezen naar de technische normen in de literatuur [1].

De productie van rubbergranulaat vindt over het algemeen plaats door het vermalen van afvalbanden bij kamertemperatuur. Het vermalen rubberpoeder wordt na zeven en verwijdering van niet-rubbercomponenten in verschillende korrelgroottes verkregen. Om de gebruikseigenschappen te verbeteren, kunnen aan het rubbergranulaat geschikte additieven worden toegevoegd. Om te voorkomen dat het rubbergranulaat samenklontert, kan calciumcarbonaat of talkpoeder worden toegevoegd, maar de dosering mag niet meer dan 3% van de massa van het rubbergranulaat bedragen. Het rubbergranulaat moet bovendien voldoen aan de relevante fysische en chemische eigenschappen.

De viscositeitsindex van afgewerkt rubberasfalt is, naast de verhouding rubbergranulaat, ook sterk afhankelijk van de reactietijd en de reactietemperatuur. Uit de testcurve blijkt dat de viscositeit van het rubberasfalt bij een bepaalde reactietijd significant toeneemt, om vervolgens weer af te nemen tot een relatief stabiele waarde. Bij een reactietemperatuur van 190 ℃ tot 210 ℃ kan de viscositeit in een relatief korte tijd de maximale waarde bereiken.

Het gebruikte matrixasfalt moet voldoen aan de bepalingen voor de selectie van asfaltkwaliteiten volgens de nationale en regionale voorschriften. Ook moet het matrixasfalt worden gekozen op basis van de klimatologische omstandigheden van het betreffende bouwgebied. In koude gebieden wordt doorgaans matrixasfalt van 110# of 90# gekozen, in gematigde gebieden 90# of 70# en in warme gebieden 70# of 50#.

Omdat het rubberasfaltbindmiddel in een omgeving met hoge temperaturen blijft oplossen en ontbinden, moet het in principe binnen 24 uur na bereiding van het rubberasfalt worden gebruikt. Indien tijdelijke opslag nodig is, moet de temperatuur van het rubberasfalt worden verlaagd tot 145 ℃ ~ 155 ℃. De opslagtijd mag over het algemeen niet langer dan 3 dagen zijn. Wanneer de temperatuur onder de 190 ℃ daalt, moet het opnieuw worden verwarmd. Dit is slechts twee keer toegestaan ​​(één verwarmingscyclus is voldoende). Het rubberasfaltbindmiddel mag niet voor andere doeleinden worden gebruikt. (Het rubberasfaltbindmiddel moet eerst worden afgekoeld en vervolgens opnieuw worden verwarmd tot 190 ℃ ~ 210 ℃). Het rubberasfaltbindmiddel moet aan alle technische specificaties voldoen. Om de viscositeit op het gewenste niveau te houden, is het nodig om tijdens het verwarmen en laten reageren gedurende 45-60 minuten bij 190-210 °C wat rubbergranulaat (niet minder dan 10% van het totale gewicht) aan het mengsel toe te voegen.

2.2 Productieproces van rubberasfalt

Rubberasfalt wordt verwerkt met behulp van gespecialiseerde apparatuur. Het productieproces van rubberasfalt varieert afhankelijk van de schaal, de procesomstandigheden en het ontwerp, maar de basisprincipes van het productieproces blijven hetzelfde. Het belangrijkste productieproces wordt weergegeven in Figuur 2.

(1) Om de productie-efficiëntie te verbeteren en veroudering van het asfalt te voorkomen, wordt het matrixasfalt met een temperatuur lager dan 17 ℃ door middel van een snelverwarmingsapparaat verwarmd tot ongeveer 210 ℃. 2) Het matrixasfalt wordt, na meting met een asfaltdebietmeter, aan de menginrichting toegevoegd. 3) Na afwegen van de rubbergranulaat wordt het mengsel in de juiste verhoudingen aan de menginrichting toegevoerd. 4) In de menginrichting worden de rubbergranulaat en het matrixasfalt door middel van hogesnelheidsmenging en afschuiving gemengd. 5) Het homogene mengsel wordt door een speciale rubberasfaltpomp in de reactor gepompt. 6) Het mengsel in de reactor wordt geroerd, op een temperatuur van 190 ℃ tot 210 ℃ gehouden en gedurende ongeveer 40 tot 60 minuten opgelost. 7) Het goedgekeurde rubberasfaltbindmiddel wordt opgeslagen in een opslagtank voor het eindproduct of direct naar de asfaltmenginstallatie getransporteerd.

3. Verwerkingsapparatuur en sleuteltechnologieën voor rubberasfalt

Classificatie en kenmerken van verwerkingsapparatuur. Apparatuur voor de verwerking van rubberasfalt kan, afhankelijk van het productieproces, worden onderverdeeld in continue en batchgewijze systemen. Een intermitterend proces kenmerkt zich door: het in batches toevoeren van rubbergranulaat en asfalt aan de menginrichting, het mengen van het mengsel in de reactieketel, gevolgd door het mengen van de volgende batch materiaal, waardoor een cyclus van bewerkingen ontstaat. Een continu proces voor de verwerking van rubberasfalt kenmerkt zich door: het continu toevoeren van rubbergranulaat en asfalt aan de menginrichting, het mengen van het eindproduct en het overbrengen ervan naar de reactieketel.

Apparatuur voor de verwerking van rubberasfalt kan, afhankelijk van de mobiliteit, worden onderverdeeld in stationaire en mobiele varianten. Stationaire apparatuur kenmerkt zich door: de apparatuur, die als zelfstandige eenheid kan worden vervoerd, kan op een vaste locatie op meerdere vrachtwagens worden geladen en op de locatie worden geplaatst. Hierdoor kan de productie slechts beperkt worden uitgevoerd, maar het verplaatsen van de locatie is relatief onhandig. Dit type apparatuur wordt doorgaans aangedreven door een motor en vereist een stroomvoorziening op de locatie. Mobiele apparatuur kenmerkt zich door: de apparatuur is gemonteerd op een tractorchassis, waarbij de trekker is gekoppeld aan een transportvoertuig. Dit type apparatuur wordt doorgaans aangedreven door een verbrandingsmotor.

Hoewel de structuur van apparatuur voor de verwerking van rubberasfalt verschilt, omvat de basisopzet doorgaans de volgende onderdelen: een apparaat voor het snel opwarmen van het asfaltsubstraat, een toevoerinstallatie voor rubbergranulaat, een menginstallatie, een reactieketel, opslagtanks voor het eindproduct en een elektronische bedieningsruimte. De werking van elk onderdeel is met elkaar verbonden via een asfaltleiding.

Om de productiviteit te verhogen, kunnen bij de aansluiting van de leidingen 2 tot 3 ketels parallel en afwisselend worden gebruikt. Houd er rekening mee dat de leidingaansluiting de volgende functies kan vervullen.

(1) de meting en levering van matrixasfalt aan de menginrichting.

2) het mengapparaat voor het rubberasfaltmengsel in de reactor.

3) Het mengsel in de reactieketel moet zodanig worden gemengd dat er een kleine, cirkelvormige stroming ontstaat.

4) Gekwalificeerd afgewerkt rubberasfaltbindmiddel wordt via de reactoruitgang naar de asfaltmenginstallatie of rubberasfaltopslagtanks geleid.

5) De reactor is rechtstreeks verbonden met de menginstallatie, het overtollige rubberasfaltmengsel

6) Bij een parallelle werking van meerdere reactoren kunnen de tanks met het mengsel in en uit elkaar worden gehaald zonder elkaar te beïnvloeden.

7) voor het toevoegen van verouderd rubberasfaltmengsel aan de rubberasfaltsproeier en andere randapparatuur.

8) Als de viscositeit van het reactormengsel te laag is, moet er extra rubbergranulaat worden toegevoegd. Het rubberasfaltbindmiddel uit de reactor kan dan in omgekeerde richting in de menginrichting worden gebracht en gedoseerd.

9) Wanneer de viscositeit van het mengsel te hoog is, moet er matrixasfalt worden toegevoegd. Verwarmd matrixasfalt kan dan aan de reactor worden toegevoegd.

10) Na de bouw kan het asfaltmengsel uit de pijpleiding van de menginstallatie terug naar de reactor worden gepompt.

11) Wanneer het mengmechanisme van de rubberasfaltpomp niet goed functioneert, wordt het mengsel dat in het mengmechanisme van de asfaltpomp in de reactor is gezogen, via de reactor gemengd.

12) Elk reactor-rubberasfaltmengsel kan worden ingevoerd.

13) Het rubberasfaltmengsel in een reactor kan worden ingevoerd en uitgevoerd naar een andere reactor.

In China is er al een behoorlijk ontwikkelde markt voor apparatuur voor de productie van rubberasfalt. Zo is Feiteng Road Construction Equipment Co., Ltd. al vijftien jaar gespecialiseerd in de productie van asfaltmachines. Met een uitgebreide R&D-afdeling en een sterke klantenservice is het een van China's toonaangevende fabrikanten van asfaltmachines. De door hen ontwikkelde apparatuur voor de productie van rubber- en gemodificeerd asfalt is een zelfverwarmende, multifunctionele asfaltmenginstallatie. Deze apparatuur is geschikt voor de bereiding, verwerking en opslag van alle soorten rubberpoeder-gemodificeerd asfalt en SBS-gemodificeerd asfalt.

De installatie bestaat hoofdzakelijk uit een tank (inclusief isolatie), een verwarmingssysteem, een automatisch regelsysteem voor de asfalttemperatuur, een systeem voor het toevoeren van rubberpoeder, een injectiepoort voor de matrixasfalt, een pompsysteem voor het eindproduct, een weeg- en meetsysteem, een roer- en mengsysteem, een elektrisch besturingssysteem, een controlekamer en andere componenten.

Deze machine voor de productie van rubberasfalt heeft een hoog verwarmingsvermogen en een sterke mengcapaciteit. De schroefaanvoer voor rubberpoeder maakt het gemakkelijk om rubberpoeder toe te voegen. De machine heeft een tank voor vloeibare grondstoffen en een weeg- en meetfunctie, waardoor de dosering nauwkeurig kan worden bepaald. De machine beschikt over een pompfunctie voor het eindproduct en is geschikt voor locaties zonder thermische olieketel, voor de productie, voorbereiding en opslag van rubbergemodificeerd asfalt, SBS-gemodificeerd asfalt en andere producten.

4. Voordelen van rubberasfalt

(1) hoge viscositeit bij hoge temperaturen, hoog smeltpunt, sterke weerstand tegen vervorming, kan effectief spoorvorming op het lange, hellende gedeelte voorkomen.

(2) De sterktemodulus bij lage temperaturen is klein, de trekspanning is laag, waardoor scheuren bij lage temperaturen in gebieden met een hoge zeespiegel kunnen worden voorkomen.

3) De spanningsabsorberende laag heeft een sterke hechting tussen de lagen, waardoor het afschuiven van het brugdek in lange afdalingen wordt voorkomen.

(4) Het heeft een sterke elasticiteit en een spanningsabsorberende functie, waardoor reflectiescheuren in het brugdek en de watergestabiliseerde funderingslaag kunnen worden voorkomen.

5) Het heeft een uitstekende vermoeiingssterkte, waardoor de dikte van het wegdek kan worden verminderd en tegelijkertijd de levensduur kan worden verlengd.

Een groot aantal succesvolle bouwprojecten toont aan dat rubberasfalt breed inzetbaar is voor het overlagen van cementwegen, de aanleg van nieuwe wegen, de reparatie van oude asfaltverhardingen, brugdekken en andere projecten. Het is veel kosteneffectiever dan andere gemodificeerde asfaltsoorten, de investeringskosten voor de aanleg en het onderhoud zijn lager, en rubberasfalt heeft bovendien duidelijke voordelen op het gebied van levensduur.