Kauçuk asfalt üretim süreci ve işleme ekipmanları

Özet Kauçuklu asfaltın tanımı ve üretim süreci tanıtılmakta; kauçuklu asfalt üretim süreci, işleme ekipmanları ve temel teknolojileri analiz edilerek kauçuklu asfalt teknolojisinin olgun bir uygulama teknolojisi olduğu gösterilmektedir.

Anahtar kelimeler kauçuklu asfalt; üretim süreci; işleme ekipmanları; temel teknoloji

Atık lastiklerden işlenen kauçuk kırıntılarının ana kimyasal bileşimi doğal kauçuk ve sentetik kauçuktur (örneğin stiren-bütadien kauçuk, bütil kauçuk, polibütadien kauçuk). Bunlara ek olarak kükürt, karbon siyahı, silisyum oksit, demir oksit, kalsiyum oksit ve diğer katkı bileşenleri bulunur. Bu bileşenler iyi asfalt modifikasyon maddeleridir; asfalta eklendiklerinde asfaltın yüksek ve düşük sıcaklıktaki performansını, yaşlanma karşıtı ve yorulma karşıtı özelliklerini iyileştirebilir; yol kaplamasını inceltmede, yolun hizmet ömrünü uzatmada, çatlakların yansımasını geciktirmede, gürültüyü azaltmada ve benzeri konularda rol oynarlar. Asfalt modifikasyonu için atık lastik kauçuk parçacıkları kullanılır; bu modifiye asfalt karışımının üretim süreci basittir, düşük maliyetlidir ve yalnızca yol kalitesini iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda atık kauçuğun büyük miktarda kullanımına da olanak tanır.

1. Kauçuklu asfaltın tanımı

Asfalt kauçuk, ince atık lastik kauçuk tozunun (0 ~ 2 mm gradasyona göre) ve asfaltın (bazıları belirli bir oranda katkı maddesiyle karıştırılmış) belirli bir oranda karıştırılması ve yüksek sıcaklıkta karıştırılarak yapıştırıcı malzemelerle bir araya getirilmesiyle elde edilen bir malzemedir. Atık lastik kauçuk tozu miktarı %15'ten (iç karışım) veya %17,6'dan (dış karışım) az olmamalıdır.

Kauçuk kırıntılarının asfalt karışımına eklenmesi için iki tür işleme yöntemi vardır: biri kuru karıştırma yöntemidir; yani atık lastik kauçuk tozu, asfalt ve minerallerin birlikte karıştırma ünitesine konularak kauçuklu asfalt karışımının üretilmesidir; diğeri ise ıslak karıştırma yöntemidir; yani atık lastik kauçuk tozunun ve asfaltın önce kauçuklu asfalta dönüştürülmesi, ardından minerallerle karıştırılarak kauçuklu asfalt karışımının elde edilmesidir. Çok sayıda test, kauçuklu asfalt karışımı için ideal üretim yönteminin ıslak karıştırma yöntemi, yani McDonald ıslak işleme yöntemi olduğunu kanıtlamıştır. Bu yöntemin en önemli özelliği, kuru karıştırma yönteminden daha fazla yüksek sıcaklık reaksiyon sürecine sahip olmasıdır; yani kauçuk kırıntıları ve normal asfalt belirli bir oranda homojen olarak karıştırılır ve ardından karıştırılmış asfalt ile kauçuk kırıntısı karışımı yüksek sıcaklıklı kazana doldurulur, böylece kauçuk kırıntıları ve asfalt belirli bir süre reaksiyona sokulup karıştırılarak nihayetinde nitelikli bir kauçuklu asfalt modifiye bağlayıcı elde edilir.

2. Kauçuklu asfalt üretim süreci

2.1 Kauçuklu asfalt üretim teknolojisi

Aşağıdaki kauçuklu asfalt, kauçuklu asfalt bağlayıcısının ıslak işleme yöntemine tam olarak uygundur; katkı maddeleri, malzeme formülasyonları, üretim süreçleri, özel ekipmanları ve uygulama yöntemleri bir bütün olarak kauçuklu asfalt teknolojisini oluşturur. Günümüzde çoğu uluslararası ülke ve bölge kendi kauçuklu asfalt teknik kılavuzlarına ve standartlarına sahiptir; bunlar ABD, Arizona, Kaliforniya, Teksas, Florida ve ayrıca Avustralya ile Güney Afrika'da daha olgundur; ayrıntılar için ilgili teknik standartlara başvurulmalıdır.

Kauçuklu asfaltın dört ana teknik göstergesi vardır: viskozite, iğne penetrasyonu, yumuşama noktası ve elastik geri kazanım; bunlar bölgesel iklime göre değişmelidir ve ayrıntılar için literatürdeki [1] teknik standartlara başvurulmalıdır.

Kauçuk kırıntısı üretimi genellikle oda sıcaklığında atık lastik kırma yöntemiyle yapılır; kırılmış kauçuk tozu farklı partikül boyutu oranlarına göre elekten geçirilir ve kauçuk dışı bileşenler uzaklaştırılır. Kullanım performansını iyileştirmek için kauçuk kırıntılarına uygun dış katkı maddeleri de eklenebilir; kauçuk kırıntılarının birbirine yapışmasını önlemek için kalsiyum karbonat veya talk pudrası eklenebilir, ancak miktarı kauçuk kırıntılarının kütlesinin %3'ünden fazla olmamalıdır. Kauçuk kırıntıları ayrıca ilgili fiziksel ve kimyasal göstergelere de uymalıdır.

Bitmiş kauçuklu asfaltın viskozite indeksi, kauçuk kırıntısı oranının yanı sıra reaksiyon süresi ve reaksiyon sıcaklığıyla da büyük ilişkilidir. Test eğrisinden görülebileceği üzere, reaksiyon süresi değiştikçe kauçuklu asfaltın viskozitesi belirli bir sürede önemli ölçüde artar ve ardından nispeten kararlı hale gelene kadar azalır. 190 ℃ ~ 210 ℃ reaksiyonunda viskozite nispeten kısa bir sürede maksimum değere ulaşabilir.

Kullanılan matris asfalt, ulusal ve bölgesel tercihlere göre asfalt sınıfı seçiminin hükümlerine uygun olmalıdır. Matris asfalt ayrıca farklı inşaat bölgelerinin iklim koşullarına göre uygun şekilde seçilmelidir; soğuk bölgelerde genellikle 110 # veya 90 # matris asfaltı, sıcak bölgelerde genellikle 90 # veya 70 # matris asfaltı, çok sıcak bölgelerde ise 70 # veya 50 # matris asfaltı seçilir.

Kauçuklu asfalt bağlayıcısı yüksek sıcaklık ortamında çözünmeye ve ayrışmaya devam edeceği için, prensip olarak bitmiş kauçuklu asfaltın 24 saat içinde kullanılması gerekir; geçici depolama gerektiğinde kauçuklu asfaltın sıcaklığı 145 ℃ ~ 155 ℃ aralığına düşürülmeli ve depolama süresi genellikle 3 günden fazla olmamalıdır. Sıcaklık 190 ℃'nin altına düştüğünde yeniden ısıtılması gerekir; yalnızca iki yeniden ısıtma döngüsüne izin verilir (1 yeniden ısıtma döngüsü herhangi bir zaman dilimi olarak tanımlanır) ve kauçuklu asfalt bağlayıcı başka hiçbir amaçla kullanılmamalıdır. (Kauçuklu asfalt bağlayıcı soğutulur ve ardından 190℃~210℃'ye yeniden ısıtılır). Kauçuklu asfalt bağlayıcı tüm teknik spesifikasyonlara uymalıdır. Viskoziteyi belirtilen seviyede tutmak için ısıtma ve 190°C~210°C'de 45-60 dakika reaksiyona sokma sırasında karışıma bir miktar kauçuk kırıntısı (toplam ağırlığın en az %10'u ile sınırlı) eklenmesi gerekir.

2.2 Kauçuklu asfalt üretim süreci

Kauçuklu asfalt, özel kauçuklu asfalt ekipmanlarıyla işlenir; kauçuklu asfalt üretim süreci üretim ölçeğine, işlem koşullarına ve tasarım fikirlerine göre farklılık gösterir, ancak üretim sürecinin temel ilkeleri aynıdır. Ana üretim süreci Şekil 2'de gösterilmiştir.

(1) üretim verimliliğini artırmak ve asfaltın yaşlanmasını önlemek için 17 ℃'den düşük matris asfaltı hızlı ısıtma cihazı aracılığıyla 210 ℃ veya civarına ısıtılır. 2) Matris asfalt, asfalt akış ölçerle ölçülerek karıştırma cihazına eklenir. 3) Kauçuk kırıntıları tartma cihazında tartıldıktan sonra oranlarına göre karıştırma cihazına eş zamanlı olarak beslenir. 4) Kauçuk kırıntıları ve matris asfaltı karıştırma cihazında yüksek hızlı karıştırma, kesme ve harmanlama ile karıştırılır. 5) Homojen karışım özel bir kauçuklu asfalt pompası aracılığıyla reaktöre beslenir. 6) Reaktördeki karışım yaklaşık 40 ~ 60 dakika boyunca karıştırılır, yalıtılır (190 ℃ ~ 210 ℃) ve çözülür. 7) Nitelikli kauçuklu asfalt bağlayıcı bitmiş ürün depolama tankına alınır veya doğrudan asfalt karışım tesisine taşınır.

3. Kauçuklu asfalt işleme ekipmanları ve temel teknolojileri

İşleme ekipmanlarının sınıflandırılması ve özellikleri. Kauçuklu asfalt işleme ekipmanları üretim sürecine göre sürekli ve toplu tip olarak ayrılabilir. Kesikli işlem süreci şu özelliklerle karakterize edilir: Kauçuk kırıntıları ve asfalt, karıştırma, harmanlama ve karışımın kazana doldurulması için toplu olarak kauçuklu asfalt karıştırma cihazına ölçülür, ardından bir sonraki malzeme partisi karıştırılır ve böylece döngüsel çalışma oluşur. Sürekli kauçuklu asfalt işleme tesisi süreci şu özelliklerle karakterize edilir: Kauçuk kırıntıları ve asfalt sürekli olarak ölçülür ve karıştırma, harmanlama ve iyi bitmiş ürünün karıştırma cihazından reaksiyon kazanına aktarılması için sürekli olarak kauçuklu asfalt karıştırma cihazına beslenir.

Kauçuklu asfalt işleme ekipmanları hareketliliğe göre sabit ve mobil olarak ayrılabilir. Sabit olanlar şu özelliklerle karakterize edilir: Bağımsız cihaz ekipmanı taşıma sırasında birkaç düz yataklı kamyona ayrılabilir; sahada sabit bir konuma yerleştirilir ve yalnızca küçük miktarda kurulum çalışmasıyla üretime alınabilir, ancak bu şekilde sahayı değiştirmek nispeten zahmetlidir. Bu tür ekipmanlar genellikle motorla çalışır ve sahada belirli bir güç kaynağı bulunması gerekir. Mobil olanlar şu özelliklerle karakterize edilir: Ekipman traktör şasisine monte edilir ve taşıma için transfer sahasına çekilir. Bu tür ekipmanlar genellikle kendi enerjisini sağlayan ve içten yanmalı motorla çalışan cihazlardır.

Kauçuklu asfalt işleme ekipmanlarının yapısal biçimi farklı olsa da temel bileşim şu parçaları içermelidir: Matris asfalt hızlı ısıtma cihazı, kauçuk kırıntısı besleme cihazı, karıştırma cihazı, reaksiyon kazanı, bitmiş ürün depolama tankları ve elektronik kontrol odası. Her bir cihazın görevi asfalt boru hattı aracılığıyla birbirine bağlanır.

Ekipman boru hattı bağlantısı, verimliliği artırmak için 2 ~ 3 kazanın paralel ve ardışık çalışmasını kullanabilir; ayrıca boru hattı bağlantısının aşağıdaki işlevleri sağlayabileceği de göz önünde bulundurulmalıdır.

(1) Matris asfaltın ölçülmesi ve karıştırma cihazına beslenmesi.

2) Karıştırma cihazındaki kauçuklu asfalt karışımının reaktöre beslenmesi.

3) Reaktördeki karışımın reaksiyona girmesi, böylece homojen olarak karıştırmak için küçük bir dairesel akış sağlanması.

4) Nitelikli bitmiş kauçuklu asfalt bağlayıcının reaktörden çıkışı asfalt karışım tesisine veya kauçuklu asfalt depolama tanklarına sağlanır.

5) Reaktörün doğrudan karıştırma tesisine bağlanması, fazla kauçuklu asfalt karışımı

6) Birden fazla reaktörün paralel ve ardışık çalışması, karışım tanklarının birbirine girip çıkabilmesi ve birbirini etkilememesi.

7) Kauçuklu asfalt püskürtücü ve diğer çevre ekipmanlarına yaşlanmış kauçuklu asfalt karışımı eklenmesi.

8) Reaktör karışımının viskozitesi çok düşük olduğunda daha fazla kauçuk kırıntısı eklenmesi gerekir; reaktördeki kauçuklu asfalt bağlayıcı karıştırma cihazına geri gönderilip ölçülebilir.

9) Reaksiyon kazanındaki karışımın viskozitesi çok yüksek olduğunda matris asfalt eklenmesi gerekir; ısıtılmış matris asfalt reaktöre beslenebilir.

10) İnşaattan sonra asfalt karışım tesisindeki boru hattı karışımı reaktöre geri pompalanabilir.

11) Kauçuklu asfalt pompasının karıştırma cihazı düzgün çalışmadığında, reaktör asfalt pompası aracılığıyla karıştırma cihazındaki karışım reaktöre çekilir.

12) Herhangi bir reaktöre kauçuklu asfalt karışımı beslenebilir

13) Herhangi bir reaktördeki kauçuklu asfalt karışımı beslenebilir ve başka bir reaktöre aktarılabilir.

Çin'de oldukça olgun kauçuklu asfalt üretim ekipmanları bulunmaktadır; örneğin Feiteng Road Construction Equipment Co., Ltd., asfalt üretim ekipmanlarının üretiminde on beş yıldır uzmanlaşmış olup kapsamlı bir Ar-Ge tasarım departmanı ve satış sonrası yönetimiyle Çin'in önde gelen asfalt ekipmanı üreticilerindendir; kauçuk modifiye asfalt üretim ekipmanı geliştirmesi, kendi kendini ısıtan çok fonksiyonlu bir asfalt batçlama üretim ekipmanıdır. Ekipman her türlü kauçuk tozu modifiye asfalt, SBS modifiye asfalt hazırlama, üretim ve depolamaya uygundur.

Ekipman esas olarak tank (yalıtımlı), ısıtma sistemi, asfalt sıcaklığı otomatik kontrol sistemi, kauçuk tozu besleme sistemi, matris asfalt enjeksiyon girişi, bitmiş ürün pompalama sistemi, tartma ve ölçme sistemi, karıştırma ve harmanlama sistemi, elektrik kontrol sistemi, kontrol odası ve diğer bileşenlerden oluşur.

Bu kauçuklu asfalt üretim ekipmanının kendisi güçlü bir ısıtma ve güçlü bir karıştırma kapasitesine sahiptir; kauçuk tozu vidalı besleyicisi, kauçuk tozu katkı maddesi beslemesini kolaylaştırır; tanka sıvı ham maddeleri ekleme işleviyle birlikte tartma ve ölçme işlevine sahiptir, böylece dozaj oranını kolayca takip edebilir. Bitmiş ürün pompalama işleviyle birlikte; kauçuk modifiye asfalt, SBS modifiye asfalt ve diğer üretim hazırlama ve depolama ihtiyaçları durumunda termal yağlı boyleri olmayan sahalara uygunluk sağlayabilir.

4. Kauçuklu asfaltın avantajları

(1) Yüksek sıcaklıkta viskozite, yüksek yumuşama noktası, güçlü deformasyon direnci sayesinde uzun yokuşlu bölümlerde tekerlek izi oluşumunu etkili bir şekilde önleyebilir.

(2) Düşük sıcaklıkta mukavemet modülü küçüktür, düşük çekme gerilimiyle yüksek deniz seviyesi bölgelerinde düşük sıcaklık çatlaklarını önleyebilir.

3）Gerilme emici tabakaya güçlü bir ara katman yapışması vardır, bu da uzun inişli bölümlerde köprü tablasının kesme kaymasını önleyebilir.

(4) Güçlü bir esneklik ve gerilme emme işlevine sahiptir, bu da köprü tablası kaplaması ve suyla stabilize edilmiş alt tabakadaki çatlakların yansımasını önleyebilir.

5）Mükemmel yorulma gücüne sahiptir, bu da yol yüzeyinin inceltilmesine ve aynı zamanda hizmet ömrünün uzatılmasına olanak tanır.

Çok sayıda başarılı uygulama örneği, kauçuklu asfaltın çimento yol kaplaması, yeni yollar, eski asfalt kaplama onarımı, köprü tablası kaplaması ve diğer projelerde yaygın olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Maliyet etkinliği diğer modifiye asfaltlardan çok daha iyidir; inşaat yatırımı ve bakım maliyetleri diğer modifiye asfaltlardan daha düşüktür, kauçuklu asfalt kaplaması aynı zamanda yol performansının hizmet ömrü açısından da belirgin avantajlara sahiptir.