ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

     РУКОВОДСТВО
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ УСТРОЙСТВЕ
АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
(взамен ВСН 59-68)

УТВЕРЖДЕНО Распоряжением Минтранса России N ОС-358* от 18.04.2003

______________

* Ошибка оригинала. Следует читать Распоряжением Минтранса России N ОС-358-Р. - Примечание "КОДЕКС".      

ПРЕДИСЛОВИЕ

Огромные затраты на ремонт дорожных покрытий в последние годы требуют значительного повышения сроков их службы.

Одна из причин преждевременного разрушения асфальтобетонных покрытий - их недостаточная водо- и морозостойкость, что проявляется в шелушении и выкрашивании, переходящих в выбоины на покрытиях.

В последние годы скорость, интенсивность и грузонапряженность движения автомобилей увеличились, в частности, на основных магистралях страны - скорость на 15-20%, интенсивность движения - на 26,2%, грузонапряженность (объем перевозок) - более чем на 100% (из выступления первого заместителя министра транспорта России О.В.Скворцова, приведенного в журнале "Автомобильные дороги" N 7 за 2001 г.). Это положение интенсифицирует процесс разрушения асфальтобетонных покрытий, срок службы которых в среднем в настоящее время составляет 6 лет.

Причиной указанных разрушений является неудовлетворительное сцепление битумов с поверхностью минеральных материалов, особенно кислых пород и, как следствие, недостаточная водо- и морозостойкость асфальтобетона.

В настоящее время изготовители битумов в соответствии с требованиями действующего ГОСТ 22245-90 "Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия" гарантируют хорошее сцепление только битумов марок БНД с эталонным мрамором - представителем материалов основных пород.

Практика и многочисленные исследования в нашей стране показали, что в большинстве случаев этого недостаточно для обеспечения требуемой водо- и морозостойкости покрытий, а один из эффективных путей обеспечения требуемого сцепления битумов с поверхностью применяемых минеральных материалов - применение добавок катионных ПАВ в битумы.

В связи с этим в Проект ГОСТ Р "Битумы нефтяные дорожные улучшенные. Технические условия" введено обязательное требование по обеспечению хорошего сцепления дорожных битумов с поверхностью любых применяемых минеральных материалов, в том числе и кислых пород, как щебня, так и песка. Это требование может быть выполнено, в частности, за счет введения в битум добавок катионных ПАВ "АМДОР-9", "БП-3М", "ДОРОС-АП".

Добавка адгезионная дорожная "АМДОР-9", далее по тексту "АМДОР-9", принадлежит к новому поколению катионных ПАВ для дорожного строительства. Рецептура и технология производства "АМДОР-9" разработаны ЗАО "АМДОР" с учетом замечаний и пожеланий специализированных дорожно-строительных организаций к качеству ПАВ предыдущего поколения: выпускаемой и широко применяемой ранее добавки БП-3, разработанной БашНИИ НП, опробованной и рекомендованной к применению Союздорнии и его Ленинградским филиалом (Методические рекомендации по применению катионного поверхностно-активного вещества БП-3 при устройстве асфальтобетонных покрытий. // М. Союздорнии, 1977), а также добавки ПАБ-1, разработанной и рекомендованной к применению Союздорнии совместно с НПО ГИПХ (Методические рекомендации по применению катионного поверхностно-активного вещества ПАБ-1 для повышения водо- и морозостойкости дорожных асфальтобетонных покрытий. // М. Союздорнии, 1991).

Технология производства добавки "АМДОР-9", представляющей собой смесь полиаминоамидов и полиаминоимидазолинов, основана на использовании высококачественного сырья и позволяет получать продукцию с заданными свойствами и постоянного состава в отличие от катионных ПАВ предыдущего поколения типа БП-3 и ПАБ-1, производившихся, как правило, из отходов химической промышленности.

ЗАО "АМДОР" осуществляет в настоящее время промышленный выпуск "АМДОР-9" по заказам потребителей на Березниковском АО "АЗОТ".

За последние 5 лет в дорожном строительстве успешно использовано более 1000 т этой добавки для повышения водо- и морозостойкости горячих асфальтобетонных смесей при устройстве верхних слоев покрытий на автомагистралях г.Санкт-Петербурга, Ленинградской, Московской, Орловской, Новгородской, Свердловской, Владимирской, Тверской, Ярославской областей, Республик Карелии и Мордовии, Ханты-Мансийского округа.

Добавка адгезионная БП-3М к дорожным битумам - катионное ПАВ, - рецептура и технология производства которого разработаны БашНИИ НП взамен добавки БП-3. После закрытия по экологическим соображениям производства добавки БП-3 на Бердянском опытном нефтезаводе выпуск добавки БП-3М организован в г.Уфе на опытном заводе малотоннажных нефтехимических производств. Для приготовления добавки БП-3М применяются высокомолекулярные органические кислоты (природные либо синтетические или их кубовые остатки) и фракция 160-210 °C полиэтиленполиаминов. Объем выпуска добавки 300-500 т/год. Добавка БП-3М применялась при строительстве покрытий автомобильных дорог и их реконструкции в объединении "Башкиравтодор", она поставлялась в дорожно-строительные организации Белорецкого, Дуванского, Белокатайского, Бирского, Балтачевского, Иглинского, Гафурийского, Стерлитамакского и других районов Башкортостана и также в районы Краснодарского края, Поволжья и Урала.

Добавка адгезионная для дорожных битумов "ДОРОС-АП" - химическое соединение класса имидазолинов - выпускается на предприятии "ДОРОС" в г.Ярославле с 1997 г.; объем продаж в 2002 г. составил более 200 т.

Добавка "ДОРОС-АП" применялась при устройстве дорог в ФОАО "Орелдострой", в городах Элиста (Калмыкия), Томске, Новосибирске, Кемерово, Саратове и Архангельске.

"Руководство по применению поверхностно-активных веществ при устройстве асфальтобетонных покрытий" разработано ФГУП "Союздорнии" на основе результатов лабораторных исследований, опытно-производственных испытаний и практических результатов внедрения, доказывающих технологические и эксплуатационные преимущества применения этих добавок. Технологические преимущества при применении указанных добавок ПАВ: снижение расхода битума, его температуры, температуры приготовления асфальтобетонных смесей, повышение производительности АБЗ и отряда по устройству покрытия, удлинение строительного сезона, снижение затрат энергии. Эксплуатационные преимущества: улучшение адгезионных свойств битумов, водо- и морозостойкости асфальтобетонного покрытия, увеличение сроков его службы.

В данном "Руководстве по применению поверхностно-активных веществ при устройстве асфальтобетонных покрытий" приведены общие положения, технические требования к "АМДОР-9", "БП-3М" и "ДОРОС-АП", способы их применения, особенности технологии приготовления и применения асфальтобетонных смесей с их использованием, технический контроль, особенности их хранения, техника безопасности, методы испытания этих добавок.

Настоящее Руководство составлено сотрудниками ФГУП "Союздорнии": кандидатами технических наук Л.М.Гохманом и А.Р.Давыдовой.

1. Общие положения

1.1. Применение добавок катионных ПАВ в дорожных битумах позволяет снизить поверхностное натяжение на границе раздела битум - минеральный материал, а следовательно, улучшить и ускорить смачивание и обволакивание поверхности минеральных материалов, увеличить адгезию битума к минеральному материалу.

Катионные ПАВ этого типа могут адсорбироваться также на лиофобных участках поверхности асфальтенов, блокируя места их коагуляционных контактов, приводя тем самым к стабилизации всей системы, а следовательно, замедлению старения битума. Такая стабилизация системы адсорбционными слоями приводит к снижению ее вязкости. Все это вместе взятое - улучшение смачивания и обволакивания вследствие снижения поверхностного натяжения, а также снижение вязкости битума в результате стабилизации системы - позволяет снизить рабочую температуру битума и температуру приготовления асфальтобетонной смеси.

1.2. "Амдор-9", "БП-3М" и "Дорос-АП" дают возможность обеспечить требуемое сцепление битума с поверхностью минеральных материалов как ультракислых, кислых, так и основных пород одновременно, что способствует повышению водо- и морозостойкости любых асфальтобетонных и черных материалов, в том числе и тех, в которых минеральная часть - щебень, песок и минеральный порошок - представлена материалами различной природы, а следовательно, продлевает сроки службы покрытий.

Добавка "Амдор-9" представляет собой смесь полиаминоамидов и полиаминоимидазолинов; "БП-3М" - продукт взаимодействия высокомолекулярных органических кислот, природных либо синтетических, или их кубовых остатков с полиэтилен-полиаминами (фракция 160-210 °C), "Дорос-АП" - смесь химических соединений типа имидазолинов.

1.3. "Амдор-9", "БП-3М" и "Дорос-АП" рекомендуется применять:

во-первых, при использовании жидких битумов по ГОСТ 11955-82 или вязких битумов марок БН по ГОСТ 22245-90; при устройстве поверхностных обработок с применением щебня кислых и ультракислых пород и использовании как жидких битумов всех марок, так и вязких битумов марок БНД и БН; при использовании асфальтобетонов и других черных материалов в тех случаях, когда не удается при подборе состава смеси обеспечить требуемый по ГОСТ коэффициент длительной водостойкости;

во-вторых, для повышения сроков службы покрытий, в тех случаях, когда асфальтобетон соответствует требованиям ГОСТ 9128-97, в том числе и по коэффициенту длительной водостойкости; при необходимости продления строительного сезона производства работ, повышения производительности труда на АБЗ и при укладке смеси.

1.4. Добавки "Амдор-9", "БП-3М" и "Дорос-АП" характеризуются специфическим неприятным запахом, поэтому в случаях необходимости их использования в жаркую безветренную погоду работникам, занятым на таком производстве, следует пользоваться специальными средствами для защиты органов дыхания.

1.5. Превышение оптимального содержания ПАВ в битуме и асфальтобетоне может привести к отрицательному эффекту, что обусловлено способностью ПАВ, нескомпенсированного минеральным материалом, привлекать (солюбилезировать) воду. Это в свою очередь может приводить к снижению водо- и морозостойкости асфальтобетона, а также предела прочности при сжатии при 50  °C.

1.6. Часть катионного ПАВ, введенного в битум, идет на нейтрализацию анионной активности асфальтенов и других активных соединений битумов, поэтому, чем активнее битум, тем большее количество ПАВ необходимо в него ввести для получения оптимального эффекта.

1.7. Введение в битум 0,5-1,5% "Амдор-9", 0,5-1,5% "БП-3М", 0,3-1,5% "Дорос-АП" не ухудшает комплекс стандартных показателей свойств битума, и он соответствует требованиям ГОСТ 22245-90, предъявляемым к исходному битуму без добавки. При этом значительно улучшается показатель изменения температуры размягчения битума после прогрева, т.е. устойчивость к старению и показатель сцепления как с минеральными материалами кислой и основной природы, применяемыми в практике дорожного строительства, так и с эталонными - мрамором и вольским песком.

1.8. При совместном использовании минеральных порошков, активированных анионным ПАВ, и битумов с добавкой катионного ПАВ при условии оптимального соотношения этих ПАВ достигается значительный синергетический эффект, вызывающий существенный рост водо- и морозостойкости асфальтобетона, повышение предела прочности при сжатии образцов при 50 °C, без изменения предела прочности при 0 °C, т.е. повышение сдвигоустойчивости при 50 °C без ухудшения деформативности при 0 °C. Увеличение содержания одного из указанных видов ПАВ сверх оптимума приводит к отрицательному эффекту.

2. Технические требования к "Амдор-9", "БП-3М" и "Дорос-АП", битуму с этими
добавками и асфальтобетонам на их основе

2.1. Добавки "Амдор-9", "БП-3М" и "Дорос-АП" должны быть изготовлены в соответствии с требованиями Технических условий на них по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

2.2. "Амдор-9" представляет собой смесь полиаминоамидов и полиаминоимидозолинов (продуктов ацилирования полиэтиленполиаминов высшими карбоновыми кислотами) и, в отличие от БП-3 и ПАБ-1, представляет собой продукт с заданными свойствами, полученный на основе известных химических реагентов, а не отходов производства.

2.3. "Амдор-9" - однородная вязкая жидкость от светло-желтого до темно-коричневого цвета с характерным запахом, не расслаивается при хранении.

"Амдор-9" практически нерастворим в воде; растворим в ароматических углеводородах, керосине и ограниченно растворим в спиртах.

Плотность и вязкость "Амдор-9" при различных температурах приведены ниже.

2.4. По органолептическим и физико-химическим показателям "Амдор-9" должен соответствовать требованиям и нормам ТУ 0257-003-35475596-96 (с извещением об изменении N 1) "Присадки адгезионные дорожные "Амдор".

Требования к "АМДОР-9" приведены в табл.1.

Таблица 1

     
Технические требования к "Амдор-9"

2.5. "БП-3М" представляет собой продукт взаимодействия высокомолекулярных органических кислот, природных либо синтетических, или их кубовых остатков с полиэтиленполиаминами (фракция 160-210 °C).

2.6. "БП-3М" однородная масса от желтого до коричневого цвета, не растворимая в воде, но легкорастворимая в углеводородах и легких нефтепродуктах; образует стойкую эмульсию с водой.

2.7. По физико-химическим показателям свойств "БП-3М" должен соответствовать требованиям и нормам ТУ 0257-001-00151822-93 "Присадка адгезионная "БП-3М" к дорожным нефтебитумам". Требования к "БП-3М" приведены в табл.2.

Таблица 2

Технические требования к добавке "БП-3М"