МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ АТАКТИЧЕСКОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ПОКРЫТИЙ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ С ТЯЖЕЛЫМ ИНТЕНСИВНЫМ ДВИЖЕНИЕМ

Москва 1990

Утверждены замдиректора Союздорнии канд. техн. наук В.М. Юмашевым

Одобрены Главным координационно-технологическим управлением по строительству автомобильных дорог (акт сдачи-приемки № 2 от 26.12.89)

Указан состав комплексного органического вяжущего (КОВ), получаемого на основе вязких дорожных битумов и атактического полипропилена (АП).

Приведены технические требования к КОВ, АП различных заводов, а также к традиционным и складируемым пластбетонам и асфальтобетонам, на основе АП и КОВ с АП.

Описана технология приготовления и применения вяжущих и смесей на основе АП и КОВ с АП; изложены правила техники безопасности при получении и применении АП и КОВ с АП.

Содержание

Предисловие

Постоянное увеличение объемов строительства и ремонта дорожных одежд с твердым покрытием, а также дефицит битумов и дегтей обусловливают необходимость изыскивать новые виды органических вяжущих материалов и разрабатывать способы повышения их качества.

Одним из альтернативных вяжущих является атактический полипропилен (АП), получаемый на Томском ПО "Нефтехимический комбинат", Гурьевском химическом и Московском нефтеперерабатывающем заводах как побочный продукт при производстве изотактического полипропилена. АП характеризуется достаточной стабильностью состава и свойств. По данным Охтинского НПО "Пластполимер", производство АП в год составляет на Гурьевском заводе 2,3 тыс. т, на Томском ПО - 5 тыс. т. В перспективе до 2000 г. предполагается, что производство АП возрастет до 29 тыс. т в год. Стоимость 1 т АП - 260 руб.

Исследования возможности использовать АП для улучшения качества битумов, а также как самостоятельное вяжущее, начатые в Союздорнии в 1967 г. и продолженные в 1986 - 1989 гг., показали, что введение АП в битумы - оказывает структурирующее влияние, степень которого определяется концентрацией АП и дисперсной структурой битума.

Наибольшее влияние АП оказывает на битумы II структурного типа: существенно повышаются их тепло- и трещиностойкость (повышается температура размягчения и снижается температура хрупкости), а следовательно, и интервал работоспособности. Улучшается сцепление битумов с минеральными материалами.

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о том, что АП с успехом, можно применять как добавку к битумам, а также в качестве самостоятельного вяжущего в дорожном строительстве.

Были детально исследованы образцы АП Московского НПЗ и Томского ПО.

АП гурьевского завода по свойствам и влиянию на битум (в частности, битум марки БНД 200/300) аналогичен АП Томского ПО "Нефтехимический комбинат", поэтому пункты рекомендаций, касающиеся последнего, в той же мере относятся и к АП гурьевского завода.

Настоящие Методические рекомендации, предназначенные для широкого использования при опытном строительстве, составлены на основе научно-исследовательских и опытно-экспериментальных работ. Последние проведены на объектах ПО "Асфальтобетон" при участии сотрудников МИНГ им; И.М. Губкина и Союздорнии.

В Методических рекомендациях учтены результаты исследований АП Томским институтом химии нефти СОАН СССР и МИНГ им. И.М .Губкина, а также опыт применения АП Красноярским филиалом треста "Росдороргтехстрой" Министерства по строительству автомобильных дорог РСФСР.

При разработке Методических рекомендаций использовано полученное Союздорнии авт. свид. № 297614.

Методические рекомендации разработали кандидаты технических наук Л.М. Гохман и Д.С. Шемонаева, инж. Е.Н. Титова.

Замечания, и предложения просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха-6, ш. Энтузиастов, 79, Союздорнии.

1. Общие положения

1.1. Современное интенсивное тяжелое движение на автомобильных дорогах и большие динамические воздействия на покрытия дорог, мостов и аэродромов приводят к необходимости повышать требования к асфальтобетону, а следовательно и к битуму, особенно в районах с резко континентальным климатом.

Введение в битум небольших добавок полимера позволяет получить материал высокой тепло- и трещине-стойкости, а также сдвигоустойчивости. Однако до настоящего времени большинство полимеров весьма дефинитны и дороги.

1.2. Атактический полипропилен - один из полимеров, выпускаемых промышленностью и поэтому доступных для широкого применения в дорожном строительстве.

Несмотря на то, что АП является побочным продуктом при производстве изотактического полипропилена на Московском НПЗ, Томском ПО "Нефтехимический комбинат" и Гурьевском химическом заводе, он характеризуется стабильностью состава и свойств и в небольших количествах хорошо совмещается с битумом.

Введение в битум 1 - 3% АП приводит к повышению тепло-, трещино-, водо- и морозостойкости асфальтобетонов.

1.3. Использование АП в качестве самостоятельного вяжущего позволяет получить:

горячий пластбетон, отвечающий требованиям ГОСТ 9128-84, предъявляемым к асфальтобетонам II марки, и характеризующийся повышенной сдвигоустойчивостью, трещино-, водо- и морозостойкостью; складируемые пластбетонные смеси, уплотняемые в холодном состоянии, которые по качеству удовлетворяют требованиям, предъявляемым к горячему асфальтобетону.

1.4. КОВ на основе АП дает возможность приготавливать складируемые смеси, которые уплотняются в холодном состоянии, по качеству значительно превышают холодный асфальтобетон и приближаются к теплому и горячему асфальтобетонам.

2. Характеристики АП и технические требования к ним

2.1. АП представляет собой аморфный термопластичный материал. Он может быть твердым или жидким. Твердый АП выпускается в виде гранул, опудренных тальком или другим порошкообразным веществом (минеральным или органическим, по согласованию с потребителем) для предотвращения их слипания. Гранулы размером 5 - 20 мм в любом направлении должны иметь линзообразную или цилиндрическую форму.

2.2. АП Томского ПО "Нефтехимический комбинат" должен удовлетворять требованиям ТУ 6-05-1902-81 "Полипропилен атактический. Технические условия", АП Московского НПЗ - требованиям ТУ 38 10231-77 "Полипропилен атактический. Технические условия".

Краткие сведения об АП различных заводов приведены в приложении.

3. Технология приготовления КОВ на основе битума и АП. Технические требования к КОВ

3.1. Для приготовления КОВ используют: битумы нефтяные дорожные вязкие по ГОСТ 22245-90, АП по ТУ 6-05-1902-81 или ТУ 38 10231-77.

3.2. Рекомендуемый предел концентраций АП - 1 - 3% массы битума.

Оптимальную концентрацию АП подбирают в лабораторных условиях. При оценке оптимума АП следует учитывать весь комплекс физико-механических свойств вяжущего и асфальтобетона.

3.3. При приготовлении КОВ в условиях АБЗ АП следует вводить в битум. Перед введением в битум или перед использованием в качестве самостоятельного вяжущего АП необходимо расплавить и выдержать при температуре расплава (160 - 180°С) до тех пор, пока в нем не прекратится пенообразование (ориентировочное время выдерживания - 2,5 - 3 ч).

Для этих целей рекомендуется использовать один из битумных котлов или отдельную емкость, вместимость которой - сменная норма расхода АП. Последнюю рассчитывают исходя из сменной потребности в вяжущем для получения смеси, а в случае использования КОВ - из потребности в битуме и в зависимости от выбранной концентрации АП.

3.4. Для приготовления КОВ отдозированный весовым или объемным способом АП, подготовленный согласно п. 3.3 настоящих Методических рекомендаций, вводят в битумный котел, заполненный на 0,7 объема битумом, разогретым до рабочей температуры, которая назначаемся в соответствии с табл. 5.1 "Руководства по строительству дорожных асфальтобетонных; покрытий" (М.: Транспорт, 1978).

3.5. Смешение АП с битумам осуществляют путем циркуляции с помощью битумного насоса.

3.6. В процессе перемешивания оценивают однородность смеси. КОВ считается готовым, если на стеклянной палочке, извлеченной из горячего вяжущего, не обнаруживаются комочки, крупинки или сгустки.

Ориентировочное время перемешивания - 0,5 - 1,5 ч.

3.7. АП и КОВ на основе АП при рабочей температуре не рекомендуется выдерживать более одной смены.

3.8. Для экономии битума рекомендуется из вязкого битума имеющейся марки (БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130 и БНД 130/200) путем введения сырья для производства вязких битумов по ТУ 38 101582-75 "Сырье для производства нефтяных вязких дорожных битумов" получать битум марки БНД 200/300 и затем в него добавлять АП в количестве 3% массы битума.

3.9. Полученное КОВ должно отвечать требованиям ГОСТ 22245-90.

4. Особенности технологии приготовления и укладки пластбетонных и асфальтобетонных смесей с применением АП

4.1. Минеральные материалы, используемые для приготовления пластбетона и асфальтобетона с АП, должны отвечать требованиям ГОСТ 9128-84, битумы ГОСТ 22245-90, АП - ТУ 6-05-1902-81 или ТУ 38 10231-77.

4.2. Приготовление, укладку и уплотнение пластбетонных и асфальтобетонных смесей с применением АП осуществляют в соответствии с "Руководством по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий", однако температуру АП и КОВ с АП (независимо от используемой марки битума) при подаче в мешалку следует строго выдерживать в пределах 150 - 160°С. Такую же температуру должны иметь пластбетонные и асфальтобетонные смеси при выпуске из смесителя. В качестве самостоятельного вяжущего рекомендуется использовать только твердый АП.

При работе с АП в качестве самостоятельного вяжущего запрещается применять накопительные бункеры и перевозить смеси на расстояние свыше 30 км.

4.3. Пластбетон с АП и асфальтобетон на основе КОВ с АП должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9128-84, предъявляемым к горячему асфальтобетону.

4.4. Складируемые материалы на основе АП и КОВ с АП должны удовлетворять требованиям, представленным в таблице настоящих Методических рекомендаций.

4.5. Подбор состава складируемых смесей следует начинать с определения содержания вяжущего, при котором слеживаемость не превышает 10 ударов.

4.6. Эффективное уплотнение горячих смесей на основе АП достигается при температуре не ниже 90°С.

5. Технический контроль

5.1. При использовании АП необходимо контролировать:

правильность подготовки его к применению в соответствии с п. 3.3 настоящих Методических рекомендаций;

качество исходных компонентов при приготовлении; КОВ;

процессы приготовления КОВ и смесей на основе КОВ или АП, а также технологию укладки и уплотнения полученных смесей.

5.2. Качество битумов должно отвечать требованиям ГОСТ 22245-90, АП - требованиям ТУ 6-05-1902-81 или ТУ 38 10231-77.

5.3. Качество КОВ необходимо проверять при приготовлении каждой норой партии в соответствии с требованиями ГОСТ 22245-90.

5.4. В процессе приготовления смесей контролируют температуру нагрева АП или КОВ с АП через каждые 2 - 3 ч, минеральных материалов и смеси - при выгрузке из смесителя.

5.5. Качество готовой смеси следует проверять в лаборатории в соответствии с ГОСТ 9128-84 или таблицей, для чего один раз в смену отбирают пробу из каждого смесителя.

5.6. При устройстве покрытия следует контролировать температуру смеси при выгрузке в бункер асфальтоукладчика, толщину уложенного слоя, качество уплотнения и ровность готового покрытия.

5.7. Готовое покрытие должно отвечать требованиям СНиП 3.06.03-85. Качество покрытия контролируют по результатам испытания вырубок (кернов).

6. Транспортирование и хранение материалов

6.1. Вязкие нефтяные дорожные битумы транспортируют и хранят в соответствии с требованиями ГОСТ 1510-84.

6.2. Твердый АП транспортируют всеми видами крытого транспорта, обеспечивающего защиту продукта от атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.

Жидкий АП затаривают в металлические ящики, поставляемые потребителем. С согласия потребителя допускается другой вид тары.

6.3. Хранят твердый АП в заводской упаковке - четырех-, пятислойных мешках марок НМ и ПМ, жидкий - в металлических ящиках на расстоянии не менее 1 м от нагревательных приборов. Помещение хранилища должно быть сухим и исключать попадание прямых солнечных лучей на АП.

Перед переработкой до вскрытия мешки с АП должны быть выдержаны не менее 12 ч в производственном помещении.

7. Техника безопасности

7.1. Гранулированный АП при комнатной температуре не выделяет токсичных веществ и не оказывает вредного влияния на организм человека при непосредственном контакте.

7.2. При нагревании в процессе переработки гранулированного АП до температуры выше 150°С возможно выделение в воздух летучих продуктов термоокислительной деструкции, содержащих органические кислоты и карбоксильные соединения, в том числе формальдегид ацетальдегид, окись углерода.

7.3. При содержании в воздухе рабочей зоны в концентрациях, выше предельно допустимых, перечислённые далее вещества способны вызывать острые отравления.

Формальдегид - раздражающий газ, обладающий также общетоксичным действием, оказывает сильное влияние на центральную нервную систему.

Пары ацетальдегида вызывают раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, удушье, резкий кашель, бронхит, воспаление легких.

Пары уксусной кислоты раздражают кожу и слизистые оболочки верхних дыхательных путей.

Окись углерода вызывает удушье вследствие вытеснения кислорода из оксигемоглобина крови, поражает центральную и периферическую нервную систему.

7.4. Предельно допустимые концентрации веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений (мг/м³) и класс опасности приведены далее:

Формальдегид . . . . . . . . . .  0,5, 2-й класс

Ацетальдегид . . . . . . . . . . . 0,5, 2-й класс

Органические кислоты (в пересчете на уксусную кислоту) 5,0, 3-й класс

Окись углерода . . . . . . . . .  20,0, 4-й класс

Аэрозоль талька . . . . . . . . . 4,0, 3-й класс

7.5. В воздухе рабочей зоны производственных помещений определяют концентрацию:

формальдегида - по ТУ 122-1/202 "Метод определения содержания формальдегида в воздухе", утвержденным главным государственным санитарным инспектором СССР 07.05.58г.;

ацетальдегида - по ТУ 789-69 "Метод определения ацетальдегида в воздухе", утверждённым зам. главного санитарного врача СССР 16.05.69г;

уксусной кислоты - по "Методу определения одноосновных карбоновых кислот в воздухе", утвержденному зам. главного государственного санитарного инспектора СССР 03.04.63г.;

окиси углерода - по ТУ 122-1/195 "Метод определения содержания окиси углерода в воздухе", утвержденным главным государственным санитарным инспектором СССР 07.05.58г.;

аэрозоля талька - по ТУ 122-1/166 "Метод определения пыли в воздухе производственных помещений и воздухоотводах вентиляционных систем при санитарном контроле", утвержденным зам. главного санитарного врача СССР 02.10.64г.

7.6. АП невзрывоопасен, при контакте с открытым огнем горит коптящим пламенем с образованием расплава и выделением газообразных продуктов.

Температура воспламенения АП - 270°С, температура вспышки в открытом тигле - 240°С, самовоспламенения - 400°С. Для тушения загоревшегося АП могут быть использованы любые известные средства.

7.7. Вследствие малой электропроводности АП на нем могут возникать заряды статического электричества, для защиты от которых оборудование необходимо заземлять. Относительная влажность в рабочих помещениях должна быть не, менее 50%. На рабочих местах необходимы резиновые коврики.

7.8. Производственные помещения должны быть обеспечены техническими средствами для контроля за состоянием воздушной среды.

7.9. Работы, связанные с производством и применением АП, необходимо осуществлять в соответствии с правилами по технике безопасности, приведенными в "Справочнике по охране труда и технике безопасности в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (М.: Химия, 1973).

Приложение

Краткие сведения об АП различных заводов