SBS modifiyeli asfalt hazırlama süreci | FEITENG

Asfalt modifikasyon ekipmanı çalışma prensibi

Modifiye asfalt teknolojisi ve modifiye ekipmanı, asfalt matrisine çeşitli polimerlerin (yani modifikatörlerin) eklenmesiyle geliştirilen, asfaltın kendisinin modifiye edilmediği, yeterli öğütme ve karıştırma işleminin ardından asfalt ve asfalt karışımlarının üretilerek performansının önemli ölçüde artırıldığı bir teknolojidir. Modifiye asfalt karışımları, modifiye asfalt olarak adlandırılır.

Modifiye asfalt yerleşimi ve üretim süreci

1. Tanktan veya tamburdan çıkan matris asfaltı, asfalt ısıtma tankına aktarılır ve 170 ℃'ye kadar ısıtılır;

2. Isıtılmış matris asfaltı ve modifikatör, tasarım oranına göre modifiye asfalt ekipmanındaki dozaj pompası ve modifikatör besleme sistemi aracılığıyla modifiye asfalt ekipmanı karıştırma tankı 1'e sırasıyla eklenir; malzemelerin eklenmesi, karıştırılması ve önceden belirlenen miktara ulaşana kadar çözünmesi sağlanır. Bu şekilde, karıştırma tankı 1'de asfalt ve modifikatör karışımı oluşur;

3. Modifiye ekipmanın kontrol paneli üzerindeki ilgili asfalt valf anahtarı açılır ve kapatılır (manuel modda manuel olarak ayarlanması gerekir, otomatik modda gerek yoktur), kolloid değirmen ve frekans kontrollü pompa başlatılır; karıştırma tankı 1'deki asfalt karışımı kolloid değirmen aracılığıyla yeniden öğütülerek karıştırma tankı 2'ye aktarılır, tüm öğütme işlemi tamamlandığında durdurulur;

4. Ardından karıştırma tankı 2'deki asfalt karışımı frekans kontrollü pompa aracılığıyla öğütülür ve kolloid değirmen aracılığıyla karıştırma tankı 1'e aktarılır ve bu işlem toplamda 3 ila 6 kez tekrarlanır; böylece iyi bir modifiye asfalt işleme elde edilir. Öğütme sayısı, her bir öğütme işleminden sonra modifiye asfaltın öğütme göstergeleriyle test edilerek gerekli sayıya ulaşılacak şekilde belirlenir;

5. İşlenmiş modifiye asfalt, karıştırıcılara sahip modifiye asfalt depolama tanklarına pompalanır ve depolama sırasında olgunlaştırılır; yani nitelikli modifiye asfalt haline getirilir. Olgunlaştırma işlemi genellikle yaklaşık 1 ila 2 saat sürer.

6. Yerinde modifikasyon durumunda, olgunlaştırma ve depolama tankları ortak olarak kullanılabilir. Modifiye asfalt depolama tankı, pompalama kullanılarak doğrudan asfalt üretim tesisine bağlanabilir. Bu durumda modifiye asfaltın depolama süresi genellikle 24 saati geçmez ve depolama sıcaklığı yaklaşık 150 ~ 160 ℃'dir.

Modifikasyon yöntemlerinin karşılaştırılması

1970'lerden itibaren Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde modifiye asfalt malzemeleri ve modifikasyon süreci incelenmeye başlanmış; doğrudan ekleme, çözme, basit karıştırma, ana karışım, yüksek hızlı kesme ve özel kolloid değirmen öğütme ve karıştırma yöntemleri kullanılarak modifiye asfalt üretilmiştir. Modifikatörler temel olarak üç kategoriye ayrılır: kauçuk (SBR, CR, EPDM vb.), termoplastik kauçuk (SBS, SIS, SBD vb.) ve termoplastik reçineler (PE, EVA vb.). 1990'larda ABD Stratejik Karayolu Araştırma Programı (SHRP), malzemenin kendi performansından ziyade "nihai yol uygunluğunu" esas alan yüksek performanslı asfalt kaplama sistemi kavramını (Superpave) ortaya atmış; modifiye asfaltın üretilmesinin yanı sıra performans analizi için bir dizi yeni kavram ve yöntem sunmuştur.

Aşağıda çeşitli modifikasyon yöntemleri karşılaştırılmaktadır:

Superpave'e göre, çözme, doğrudan ekleme ve basit karıştırma yöntemleriyle üretilen modifiye asfaltlar, modifiye asfalt şartnamelerinde belirtilen standartları karşılamaz ve bu nedenle artık kullanılmamaktadır.

Ana karışım yöntemi, yüksek hızlı kesme karıştırma veya çözücü yöntemi ve diğer süreçlerle yüksek dozda polimer modifiye asfalt ana karışımı hazırlanıp işlenir; ardından sahada modifiye asfalt ana karışımı ile matris asfaltı karıştırılarak ve seyreltilerek gerekli dozda modifiye asfalt elde edilir ve kullanılır. Ana asfaltın kullanılması ve ana asfalt çeşitlerinin mühendislik uygulamalarında tutarlı olmaması nedeniyle çözünürlük uyumu sorunu yaşanabileceği gibi, ikinci karıştırmadaki düzensizlik ve diğer aşılması zor zorluklar, ayrıca kalıntı çözücülerin karışıma zarar vermesi, modifikatörün ciddi şekilde ayrışması vb. nedenlerle bu yöntem artık kullanılmamaktadır.

Modifiye asfalt üretmek için yüksek hızlı kesme yönteminin kullanılması durumunda, kesme makinesi hızı, süresi ve diğer parametreler modifiye asfaltın performansını etkiler; oysa yüksek hızlı kesme asfaltın içine çok sayıda hava kabarcığı sokar, modifikatör ve asfalt ayrışır, kesme bölgesindeki ölü alanların varlığı modifikatörün düzensiz kesilmesine neden olur ve asfalt ile modifikatörün homojen olarak karıştırılmasını engeller; bu nedenle bu modifiye asfalt üretim yönteminde kalite istikrarsızlığı sorunları ortaya çıkar ve kalite modifiye asfalt şartname standartlarını karşılamakta zorluk çeker.

Yukarıdaki modifiye asfalt üretim yöntemleri şartname gerekliliklerine ulaşamadığı veya bunları tam olarak karşılayamadığı için, yüksek performanslı modifiye asfalt hazırlamak üzere kolloid değirmen kullanılır. Temel prensip, matris asfalta modifikatörler eklemek, yüksek sıcaklıkta karıştırma, ergitme ve kolloid değirmen öğütme yoluyla modifikatör parçacıklarının daha küçük bir boyuta ulaşmasını ve matris asfalta eşit olarak dağılmasını sağlayarak iyi bir modifiye asfalt oluşturmaktır.

Hazırlama süreci

Bilgisayar kontrollü, tamamen elektronik ölçüm yapan asfalt modifikasyon ekipmanı dozajı hassas bir şekilde kontrol eder. Yüksek otomasyon derecesi sayesinde asfalt ve modifikatör elektronik bilgisayar ölçümüyle kullanılır; böylece asfaltın ağırlık değişimleri ve modifikatörün manuel tartılması gibi bilgisayarın akıllı kontrolünden kaynaklanan olumsuz etkiler ortadan kaldırılır. Özellikle matris asfalt eklenirken modifikatörlerin de eklenmesi ve etkili karıştırma sağlanır; böylece kolloid homojenleştirme değirmenindeki asfalt ve modifikatörler, karışımın homojen hale gelmeden önce tamamen karıştırılır. Modifikatörün yağda yüksek oranda çözünmesi, iyi şişmesi, düzensiz beslemenin, şişme pıhtılarının ve elle öğütmenin zorluklarının aşılması sağlanır; modifikatörün yeterli şişme süresine ve doğru şişme sıcaklığına sahip olması garanti edilir ve kolloid değirmenin ısıtılması engellenerek modifikatörün ısıtma kaynaklı bozulması gibi istenmeyen durumların önüne geçilir. Sıcaklığı ayarlanabilen olgunlaştırma tankı ile karışıma en uygun sıcaklıkta olgunlaşmaya devam edilir; polimer, ayrı bir fazdan tamamen sürekli bir faz haline gelerek asfalt ortamında eşit olarak dağılır, böylece polimer modifikatör kararlı ve esnek bir ağ yapısı oluşturur; bu sayede modifikasyon etkisini iyileştirme ve ayrışmayı önleme amacı gerçekleştirilir.

Öğütme sayısı, tek seferde tam öğütmeden altı kez tam öğütmeye kadar seçilebilir; tam öğütme, ortalama öğütme sayısının olasılığını ortadan kaldırarak modifikatörün tamamen öğütülmesini ve dağılmasını sağlar, böylece modifikatör parçacıklarının ortalama inceliği 3 μm'den küçük olur. Belirlenen sayıda öğütme işleminden sonra asfalt pompası P2 aracılığıyla bitmiş ürün olgunlaştırma tankı T4'e pompalanır. Bitmiş ürün olgunlaştırma tankı ısıtma, ısıyı koruma ve ayrışmayı önleyici karıştırma düzeneğiyle donatılmıştır; karıştırma ve ayrışmayı önleyici düzeneğin etkisiyle modifikasyon etkisi iyileştirilir ve modifikasyon etkisi artırılır. Karıştırma ve ayrışmayı önleyici düzeneğin etkisiyle modifiye asfalt olgunlaşmaya devam eder, böylece polimer modifikatör kararlı ve esnek bir ağ yapısı oluşturur ve daha iyi performans gösterir.