«Сларри Сил» – Tехнология восстановления слоя износа дорожного покрытия – Основные средства

Даже самые качественные дороги с течением времени подвергаются износу и разрушению в результате воздействия атмосферных осадков и перепадов температуры, а также нагрузок, возникающих при движении автотранспорта. С помощью запланированного и вовремя выполненного профилактического ремонта асфальтобетонного покрытия, которое находится пока еще в нормальном состоянии, без видимых дефектов, защитные свойства и эксплуатационные характеристики дорожной одежды могут быть восстановлены с продлением ресурса на несколько лет.

Периодическое обновление верхнего слоя убережет асфальт в тяжелых условиях нашего климата и может принести существенную экономию. Таким образом, сроки капитального ремонта можно сдвинуть, причем делать это не один раз. Для этого существуют методы поверхностной обработки «Сларри Сил» или «Микросюрфейсинг». Особенность их состоит в том, что на поверхность дороги укладывается эмульсионно-минеральная смесь, которая заполняет небольшие трещины и пустоты, обеспечивает высокие фрикционные характеристики, атмосферостойкость, герметичность и обновленный внешний вид поверхности, а также формирует защитный слой износа.

Эти родственные технологии нельзя назвать новыми: первая используется в течение примерно 80 лет, а применение второй начало набирать обороты от 40 до 50 лет назад.

Опыт показывает, что интерес к обоим методам особенно возрастает в периоды экономического спада. Базовые составляющие для «Сларри Сил» и «Микросюрфейсинг» одни и те же: битумная эмульсия, которая придает пластичность и обеспечивает адгезию, инертный материал, придающий прочность, и вода. При этом «Микросюрфейсинг» подразумевает обязательное наличие полимерных добавок, может наноситься в несколько слоев и позволяет устранять колейность за счет того, что в более глубокие провалы полотна подается больше материала с повышенным содержанием щебня.

Хотя выполнение поверхностной обработки не сложнее, чем обычная укладка асфальтобетонной смеси, для подобных работ требуется специальное оборудование, которым располагают далеко не все подрядные дорожные организации. «Сларри»-машины непрерывного действия (от английского Slurry Seal), смонтированные на шасси грузового автомобиля, распределяют материал подобно асфальтоукладчику, только вместо бункера и плиты используется короб-распределитель.

Перед укладкой эмульсионно-минеральной смеси все трещины и швы необходимо герметизировать, сделать ямочный ремонт, в том числе, если необходимо, с применением дорожной фрезы, очистить поверхность от пыли, грязи, масляных пятен. В машину загружаются компоненты смеси: минеральный наполнитель, катионоактивная битумная эмульсия, вода и специальные добавки, которые перемешиваются в смесителе и подаются в короб. В большинстве случаев для «Микросюрфейсинга» используется цемент, выступающий в роли ускорителя реакции. Добавление кальция позволяет лучше контролировать процесс смешивания. Изменяя соотношение эмульгаторов и ускорителей распада, можно управлять скоростью схватывания смеси.

В зависимости от гранулометрического состава минеральной части «Сларри»-смеси разделяют на несколько типов. Рецептура с более крупными щебенками (максимальный размер частиц не должен превышать 10 мм) и лучшим сцеплением используется на опасных участках дорог. ЭМС (эмульсионно-минеральная смесь) равномерно укладывается за один проход тонким слоем толщиной 0,5–1,5 см, который застывает после распада битумной эмульсии не более чем за 30 минут и образует плотную структуру. Уплотнения такого покрытия не требуется, но чтобы ускорить готовность, иногда его прикатывают пневмошинным катком массой 10 т. Движение с ограничением скорости можно открывать уже через несколько часов.

Немецкая компания

WEIRO предлагает два типа машин для укладки «Сларри Сил» и «Микросюрфейсинг» в нескольких модификациях: тип SOM с ручным управлением и тип MAP с компьютерным управлением и контролем процесса приготовления и смешивания. Оборудование этих машин состоит из бункера для щебня с наклонными боковыми стенками и конвейерной лентой с виброзащищенной крышкой, системы подачи битумной эмульсии с шестеренным насосом, системы подачи воды с многоступенчатым центробежным насосом, системы подачи добавок сжатым воздухом, системы подачи цемента с двумя отдельно управляемыми гидравлическими шнеками и резака для стекловолоконных материалов. Для приготовления смеси служит короб-распределитель с двухшнековым смесителем принудительного действия из износостойкой стали. Фиксированная ширина укладки составляет 4 м, изменяемая – от 2,4 до 3,8 м. Отдельный короб с рабочей шириной 1,5 м предназначен для заделки колейности. Ключевым элементом установки MAP является программируемая система компьютерного дозирования, поддерживающая стабильный состав смеси. За процессом смешивания можно следить в режиме реального времени и, если нужно, изменять количество ингредиентов в любой момент. В случае засорения коммуникаций процесс смешивания останавливается. Битумная эмульсия и вода заливаются до верхнего уровня автоматически.

Американская компания Rayner Equipment Systems (RES) разрабатывает и производит машины для восстановления дорожного покрытия с 1970-х гг. Последняя модификация смесителя-распределителя RoadSaver IIIG спроектирована с учетом практического опыта персонала головной компании CPM, который работает на такой технике. Через русскоязычный дисплей можно получить данные о работе двигателя, подаче наполнителя, воды и добавок, процентном составе смеси, сигналы об отсутствии компонентов, можно произвести автоматическую калибровку.

Система подачи сухих добавок оборудована бесступенчатым гидроприводом и цифровым дозатором. Управление работой короба-распределителя производится двумя джойстиками, находящимися на пульте оператора. Смеситель с двумя валами с независимым гидроприводом, реверсом и внешними подшипниками обладает большим рабочим ресурсом. Баки для эмульсии и воды по 3040 л, а также бункер с вибробрусом для наполнителя объемом 9,2 м³ изготавливаются из высокопрочной легированной стали ASTM A572. За счет расположения подающего насоса под баком эмульсии уменьшается вероятность потенциальной кавитации и появляется возможность установки в качестве опции сдвоенного входного фильтра. Высокоточный гидрораспределитель спроектирован по образу аналогов, применяемых в аэрокосмической отрасли. Гидравлика управляется электрическими сигналами. Система полного резервирования построена на базе отказоустойчивой системы коррекции, которая гарантирует возможность безопасного завершения операций. Особенность установки RoadSaver IIIG заключается в отсутствии собственного двигателя.

Все системы получают энергию от штатного двигателя грузовика-носителя. Такое решение упрощает обслуживание и делает машину более экономичной.

Новые технологии, повышающие эффективность устройства слоев из смесей типа «Сларри-Сил» и «Микросюрфейсинг», реализованы в установке M310CS американской компании Bergkamp. Машина снабжена бункером минеральных материалов объемом 7,7 м³ и баками для эмульсии и воды по 2385 л. Гидравлические насосы данной установки приводятся в действие от вала отбора мощности, что устраняет необходимость в дополнительном двигателе, уменьшает выбросы выхлопных газов, шум и вибрацию. Таким образом, как заявляет компания Bergkamp с 25-летним опытом производства данного оборудования, были учтены пожелания клиентов.

Имеющийся выбор коробов охватывает все виды работ. Короб VSB создан специально для смесей «Микросюрфейсинг». Ширина короба изменяется на ходу с помощью гидроцилиндров. Внутренние лыжи короба позволяют формировать продольный стык укладываемых полос. Предлагаются варианты коробов шириной 4, 4,3 и 4,6 м. Специальный вариант имеет ширину 4,9 м. Рамку со смесителем можно выдвинуть, что облегчает его очистку после окончания работ. Колейный короб RB шириной 1,5 и 1,8 м позволяет заполнять колею до установленного уровня. Наиболее крупные зерна специально подобранной смеси за счет двух независимо настраиваемых V-образных кромок направляются в самые глубокие зоны центра колеи.

Установка M310CS оснащена системой электронного управления и диагностики EMCADS, которая управляет смешиванием и отображает текущий и средний пропорциональный состав материала, общее его количество и расход. Это позволяет оператору точнее откалибровать машину, поддерживать нужный темп укладки и упрощает техническое обслуживание. Оператор может менять подачу смеси в зависимости от скорости машины и ширины укладки. Состав смеси при этом не изменяется. Пакет программ EMCADS по требованию может выводить отчеты для отслеживания производительности через встроенный принтер, на основании которых операторы оценивают производственные показатели и вносят необходимые корректировки для более эффективного использования машины.

После калибровки компьютер непрерывно вычисляет соотношение материалов и контролирует их, чтобы поддерживать заданный состав смеси. Результатом является соответствие спецификациям на всем протяжении работ по укладке. Диагностические функции EMCADS через коды ошибок позволяют выявить неисправности электронных и гидравлических компонентов. Загрузка эмульсии происходит с помощью шестеренчатого насоса, трехходового клапана и встроенного фильтра. Настройка рабочего режима при этом не нарушается.

Компания Valley Slurry Seal (VSS) представила новейшую модель Macropaver 12E, которая была разработана как смеситель и распределитель литых ЭМС повышенной производительности (3–4 т/мин) с низким расходом топлива. Изготовитель заявляет, что эта новейшая версия является одной из самых быстрых, универсальных и экономичных машин в индустрии обслуживания дорог. Установка работает от двигателя шасси через вал отбора мощности (ВОМ). Привод ВОМ автоматически включается и отключается, и система при этом обеспечивает работу с низким уровнем шума. Традиционно машина обходится без цепных передач. В Macropaver 12E внедрен ряд эргономичных решений, улучшающих условия работы оператора. К ним относятся программируемый контроллер, обновленная ориентированная на оператора, удобная для чтения панель монитора на русском языке, эргономичный джойстик и кнопочные панели с переключателями управления с графической маркировкой. Калибровка проводится в автоматическом режиме, кроме того, обеспечивается диагностика.

Линейка Slurry Paver компании Breining (Fayat Group) продолжает традиции качества, которыми отличалась известная в прошлом установка этого производителя Slurrymatic. Модульная конструкция Slurry Paver позволяет скомпоновать оборудование под любые требования. Укладчик монтируется на шасси 6х4 (SP 6000), 8х4 (SP 8000) или на полуприцеп (SP 10000 и SP 12000).

Производительность самой большой установки в ряду SP 12000 при среднем расходе смеси 10 кг/м² составляет 2100 м² на каждую загрузку или 12 600 м² за смену. Короб-распределитель может обеспечивать ширину укладки до 4 м и принимает форму под профиль дороги. Горизонтальное положение двухвального смесителя регулируется с помощью гидроцилиндра. К особенностям установок можно отнести компактность: цистерны для эмульсии, воды и добавок объединены в моноблок. Подача жидкостей обеспечивается центробежными насосами для воды и добавок и шестеренчатым насосом для эмульсии. Бункер для минерального наполнителя может принять от 6 до 12 м³ материала, а конвейер с системой непрерывного взвешивания подает его в смеситель. Бункера для цемента объемом 600 л хватает на одну рабочую смену. Подача жидких веществ регулируется потенциометрами или в автоматическом режиме с помощью бортового контроллера Novasystem. Режим разработки рецептуры позволяет записывать все составы, используемые в работе. В режиме производства на дисплее отображаются данные о расходах и пропорциях веществ. Режим технического обслуживания позволяет калибровать состав компонентов. Табло сигнализации отображает возможные неисправности. В аварийном режиме доступно ручное управление. Для этого нужно просто перевернуть панель оператора на 180°.

Короб-распределитель Novabox с гидравлическим подъемником и автоматически регулируемой заслонкой, по заявлению изготовителя, на 45% тяжелее, чем аналоги других компаний. За счет этого устраняются неровности при укладке. Добавление в смесь стекловолокна Novasurfacing обеспечивает снижение шума при движении автомобилей и увеличивает срок эксплуатации покрытия. Армированная стекловолокном смесь имеет лучшее сцепление, а также позволяет избежать подтеков и придает прочность покрытию в зонах с повышенной нагрузкой. Кроме того, предотвращается распространение сетчатых трещин, расширяется температурный диапазон применения ЭМС, что особенно актуально для районов с суровым климатом.

Машины немецкой компании Schäfer-technic серий SM и SMS предназначены для равномерной и точной укладки литых смесей. Модельный ряд включает установки с бункерами для сыпучих материалов от 6 до 14 м³, баками для эмульсии объемом от 2000 до 6000 л, коробами с рабочей шириной от 1,2 м до 4 м. Особенностью конструкции машин является наличие системы предварительного розлива жидкого вяжущего для улучшения адгезии между слоями производительностью от 0,15 до 0,45 кг/мин.

 

В связи с переходом на 12-летний межремонтный срок автомобильных дорог федерального значения использование старых методов работы уже не отвечает текущим условиям. Чтобы на протяжении увеличенного межремонтного срока дорожное покрытие оставалось в удовлетворительном состоянии, необходимо повышать качество выполнения дорожно-строительных работ как при капитальном ремонте, так и при содержании дорог. В связи с этим большое значение приобретает восстановление слоя износа дорожного покрытия с помощью поверхностной обработки. По данным Росавтодора, в 2016 г. специальные защитные слои были уложены на 2,6 тыс. км федеральных трасс. Сегодня Росавтодор и подведомственные ему организации широко используют множество разнообразных методов и технологий для обновления верхнего слоя покрытия, включая тонкие слои износа типа «Сларри Сил» и «Микросюрфейсинг». К достоинствам «Сларри Сил» относится приготовление литой эмульсионно-минеральной смеси непосредственно на объекте, отсутствие необходимости подогрева эмульсии и высокая скорость выполнения работ. Среди недостатков специалисты отмечают влияние погодных условий на время распада битумной эмульсии, технологический перерыв после устройства слоя до 4 часов и необходимость использования специализированной техники.

Сларри

Сларри Сил и Микросурфесинг

Slurry Seal & Microsurfacing

    Руководство к действию

        Компания Akzo Nobel «Asphalt Applications» предлагает полный спектр высококачественных эмульгаторов для технологий Slurry Seal и Microsurfacing разработанных для разных погодных условий и под разные, доступные клиентам, материалы.

     Задача этого руководства заключается в оказании помощи при разработке состава и характеристик смесей. Мы кратко рассмотрим как оценить качество конечной продукции, и считаем, что это руководство будет хорошей помощью для инженеров и лаборантов.

     Дополнительную информацию, касающуюся подбора состава смеси, можно найти также  на сайте ISSA  www.slurry.org. 

 

       В этом руководстве мы используем термин slurry (сларри) как общий термин и только в конкретных случаях используем термины Slurry Seal и Microsurfacing. Эти две технологии можно объединить рядом характеристик, но также существуют и различия.

      Slurry Seal это метод устройства тонких литых слоев по существующему дорожному покрытию. Эта холодная смесь состоит из плотного минерального материала с наполнителем, обычно портландцементом, перемешанная до однородной консистенции с битумной эмульсией и водой. После того как произойдет так называемое «время высыхания» поверхность становится непроницаемой для воды, улучшается коэффициент трения, таким образом, старое покрытие защищается от воздействия воды, окисления и дальнейшего разрушения. Существует разделение на несколько типов по гранулометрии каменного материала в соответствии с ISSA I, II и III,  каждый тип может быть уложен только в один слой толщиной не превышающей 1,5 раза максимальный размер толщины камня для каждого типа.

Slurry Seal  обычно классифицируется от времени формирования и открытия движения по поверхности:

•       Медленная скорость формирования – зависит от испарения воды из поверхности слоя, и  от  погодных условий; открытие движения по поверхности через 2-4 часа.

•       Средняя скорость формирования – зависит от химической природы компонентов; открытие движения может быть через 1-2 часа.

•       Быстрая скорость формирования – зависит только от химических процессов распада эмульсии и взаимодействия с компонентами смеси; открытие движения по поверхности не позже чем через 1 час и раньше. Это  также является главным требованием для Microsurfacing. 

      Microsurfacing – это модифицированное полимерами покрытие типа slurry, по классификации ISSA грансостав каменного материала относится к  II или III типу. Грансостав и полимерные добавки позволяют получить покрытие в один слой толщиной более чем в 1,5 раза превышающей размер максимального зерна каменного материала. Полимер позволяет получить покрытие с хорошей текстурой,  устойчивое к  интенсивным нагрузкам.

      Microsurfacing применяют там, где необходимо открыть движение максимум через час.

      Slurry Seal выполняет ту же задачу, что и поверхностная обработка (chip seal). Это улучшение состояния верхнего слоя покрытия и защита поверхности от вредного воздействия воды, проникающей в поверхность дороги через микротрещины. Такое покрытие обладает преимуществом в том, что нет выброса щебня, как в поверхностной обработке из-за стекания эмульсии, а также позволяет получить покрытие  с меньшим  шумом от движения по нему.

      Microsurfacing дает возможность получать покрытия более толстые и использовать на дорогах с большой интенсивностью движения. Жидкое начальное состояние  позволяет выравнивать дефекты поверхности, например колейность. Такое покрытие, как правило, применяют на асфальтированных дорогах, иногда на бетонных покрытиях, которые находятся в хорошем состоянии, а покрытие необходимо для  профилактической защиты верхнего слоя, а также для улучшения текстуры поверхности. Из-за жидкого начального состояния происходит заполнение поверхностей трещин, но герметизации на всю глубину трещины не происходит. Поэтому необходимо проводить предварительный ремонт трещин

      Выбор материалов и подбор состава

      Очень важно тщательно подобрать составы битумной эмульсии и каменного материала так, чтобы они хорошо взаимодействовали.

      Экономически целесообразно подобрать правильный эмульгатор под имеющиеся у подрядчика битум 

      Битум и каменный материал. Однако, как показывает практика наилучшие результаты показывают хорошо проверенные материалы, позволяющие минимизировать корректировку состава в процессе работы 

      В мире различают два основных типа битума, с  высоким показателем кислотности (из Венесуэльской нефти) и с низкий показателем кислотности (из Российской и Арабской нефти). Эти битумы работают в битумной эмульсии по-разному. Иногда, нафтеновые кислоты или другие жирные кислоты добавляют в битум с низкой кислотностью, в попытке улучшить перемешивание и качество производимой из него эмульсий. Это, однако, редко дает удовлетворительные результаты. Есть много вариантов рецептов для этих двух основных типов битумов, которые могут повлиять на качество  эмульсии, а также  на смешивание  суспензии и даже на конечную прочность получаемого покрытия.

      Каменный материал

      Первое требование – это соответствие грансостава каменного материала определенному типу по спецификации.

      Так называемая «реакционная способность» каменного материала, влияет на тип и концентрацию эмульгатора,  для получения оптимального времени перемешивания системы «mix time». Для определения «реакционной способности» каменного материала используют метод «methylene blue» и метод песчаного эквивалента. Однако, единственным по-настоящему значимым методом, является метод смешивания суспензии по  стандарту ISSA TB 113.

 

Тип	I	II	III
Размер части	% просев	% просев	% просев
9.50 mm	100	100	100
4.75 mm	100	90-100	70-90
2. 36 mm	90-100	65-90	45-70
1.18 mm	65-90	45-70	28-50
0.60 mm	40-65	30-50	19-34
0.30 mm	25-42	18-30	12-25
0.15 mm	15-30	10-21	7-18
0.075 mm	10-20	5-15	5-15

 

 

 

      Тип наполнителя

	Расход цемента (%)
	Нормальный результат       Альтернативный результат

      Добавление наполнителя  оказывает важный эффект на  время смешивания и процесс нанесения, а также на качество суспензии. Обычно используют Портланд цемент от 0,5 до 2%, но можно также использовать и другие виды цемента, и гашеную известь. Очень важно оценить влияние добавляемого наполнителя в тесте на смешиваемость. Это обычно означает подбор и концентрацию добавляемого наполнителя, что влияет на оптимальное содержание вяжущего.

      Но необходимо знать, что в некоторых составах цемент может оказывать или не оказывать влияние на время смешивания смеси

      Тип эмульгатора

      Выбор эмульгатора зависит изначально от требуемого типа системы, т. е. медленный, средний или быстрый набор прочности, а также от типа битума. Активность каменного материала и наполнителя  также имеет важное влияние на выбор  типа и концентрацию эмульгатора.

      Подбор концентрации и типа эмульгатора, а также тип используемой кислоты и степень дисперсности эмульсии – все это может оказывать влияние на производительность укладки и качество покрытия.

      Общая зависимость показателей (изображенных на графиках) была определена на базе многочисленных подборов и исследований, но не означает, что в конкретном случае она будет такой же.

      Более высокая концентрация эмульгатора дает больше времени перемешивания.

      Низкий рН и маленькая степень дисперсности, как правило, дают более короткое время смешивания и более выраженный распад и улучшенную когезию.

 

pH	1             1,5             2             2,5	Размер частиц в эмульсии	2               4               6               8
		(микрон)

 

      Латекс

 

      Латексы могут быть введены в  эмульсию либо на стадии эмульгирования, либо в готовую эмульсию. Добавление натурального или синтетического  полимерного латекса может улучшить консистенцию и когезию системы slurry и оказывать влияние на прочность сформированного покрытия slurry.

      Было доказано, что для оптимальной работы концентрация должна быть такой, чтобы образовалась «полимерная сетка»  в суспензии. Как правило, это от 3 до 5% по сухому остатку латекса на битумную часть в эмульсии.

      Натуральный латекс является анионным, поэтому необходимо инвертировать его заряд перед введением в катионную эмульсию. Этого можно  достигнуть путем использования поверхностно-активного вещества и доведением  рН до нужного уровня. Синтетический латекс может быть катионным  SBR. Он уже содержит поверхностно-активное. Тип и количество поверхностно-активного вещества в латексе может  влиять на когезию при формировании slurry.

      Латексы могут быть введены либо через водную фазу перед коллоидной мельницей, либо в готовую  эмульсию после производства. При длительном хранении эмульсии часть латекса всплывает на поверхность эмульсии, это – нормальное явление, которое восстанавливается перемешиванием.

      Твердые полимеры, такие как SBS  и EVA,  могут быть использованы для модификации битума чтобы повысить его  долговечность. Эти полимеры вводятся в битум до приготовления эмульсии. Однако эмульсия на ПБВ очень замедляет когезию в Slurry Seal. Необходимо также учитывать, что ПБВ должно быть определенного состава и качества, чтобы получить эмульсию.

      Вода

      Важно использовать чистую воду без содержания солей и примесей – обычно это питьевая вода.

      Волокна

      Задача волокна –  дополнительно улучшить структуру  slurry. Хороший эффект  получают при введении более 1 кг / м2 в процессе укладки. Обычно это достигается путем добавления гидрофобного целлюлозного волокна в количестве от 0,2 до 0,3% от веса  смеси.

      Улучшить структуру и   предел прочности при растяжении  конечного покрытия можно также с помощью полипропиленовых или других волокон.

      Пигменты

      Синтетические бесцветные  вяжущие, могут быть использованы с железоокисными пигментами для получения цветного  покрытия slurry. Пигменты вводятся в процессе смешивания на стадии жидкой фазы.

      Slurry – рецептура эмульсии и испытания совместимости материалов

      В первую очередь необходимо разработать «микс дизайн» состав смеси, для этого подбирают эмульгатор и его концентрацию, а также добавку для продления времени смешивания. Это обеспечит хорошее качество эмульсии и достаточное время перемешивания с выбранными материалами при рабочей температуре.

      Чтобы сэкономить время на подбор концентрации эмульгатора в эмульсии, готовят две эмульсии с концентрацией эмульгатора 0,5% и 2%, а затем смешивают эти эмульсии в разных соотношениях. Таким образом, подбирают наиболее приемлемую концентрацию эмульгатора. Эмульсию по выбранному рецепту приготавливают для дальнейших     полномасштабных испытаний.

	10°С        20°С

      Необходимо вычислить оптимальное количество вяжущего для конкретного каменного материала определенного гран состава.  

      Добавка для продления смешивания должна быть запроектирована в состав смеси по температурному критерию от самой низкой предполагаемой рабочей температуры. Когда температура окружающей среды возрастает с момента начала производства работ в полевых условиях, добавка для продления смешивания может быть добавлена, а когда температура понижается, добавку прекращают подавать, поскольку времени смешивания должно быть достаточно и без нее. Влияние добавки и температуры определяется по консистенции смеси, и тестируется в разных моделируемых условиях  в лаборатории.епта эмульсий с разными концентрациями эмульгатора, на «холодный» и «жаркий» период работ. Эти эмульсии могут также различаться и пенетрацией битума и содержанием растворителей.для проведения дальнейших испытаний. Для контроля над временем смешивания в полевых условиях  наиболее популярна добавка для продления смешивания. Но необходимо знать, что ее использование оптимально только для изменения времени смешивания в течении рабочего дня, когда меняются погодные условия. Для разных сезонных условий лучше иметь два рецепта эмульсий с разными концентрациями эмульгатора, на «холодный» и «жаркий» период работ. Эти эмульсии могут также различаться и пенетрацией битума и содержанием растворителей.

      Добавку для продления времени смешивания добавляют через отдельный блок в сларри-машине. Можно также добавить ее в  емкость с водой, но тогда невозможно контролировать процесс. Если же добавку ввести в эмульсию, то эффекта не будет, поскольку она адсорбируется на разделе вода/битум. Добавка для продления смешивания обычно пагубно влияет на процесс формирования Slurry Seal – когезию. А также может влиять на прочность конечного покрытия, и это необходимо проверять в лаборатории при  тестировании и подборе.  

Мы предлагаем рассмотреть 2 типа добавок для продления смешивания: 

	0                  0,05               0,1            0,15
	Расход стабилизатора (%)

1. Четвертичный тип.  Эти добавки достаточно эффективные, легко растворяются в воде без подкисления, однако из-за низкой температуры вспышки они пожароопасные.
    Мы производим негорючие четвертичные добавки, на водном растворителе, чтобы минимизировать опасность возгорания – это Redicote 611 . Все четвертичные добавки продления смешивания создают мелкую пену, которая помогает продлить время смешивания, но может препятствовать быстрому набору когезии.
2. Имидозолиновый тип. Эти добавки продления времени смешивания не очень хорошо растворимы в воде и требуют дополнительного подкисления воды для лучшей растворимости. Мы поставляем специально разработанную добавку имидозолинного типа хорошо растворимую в воде – Diamin OLBS. Имидозолинные добавки лучше влияют на процесс когезии, чем четвертичные. Поэтому, несмотря на трудность в их применении, они более предпочтительны в использовании. 

     Другой способ управления временем смешивания в процессе работы – это иметь два типа битумной эмульсии с разной концентрацией эмульгатора, и в процессе работы смешивать эти два типа эмульсии в разных пропорциях в зависимости от требуемого времени перемешивания при разных температурных условиях укладки и формирования покрытия сларри.  

      Различные типы наполнителей  тоже влияют на время смешивания и, регулируя  их концентрацию,  можно также контролировать это время. Разные эмульгаторы ведут себя по-разному с различными наполнителями. Если влияние наполнителя очевидно, то необходимо проверить это влияние во всем приемлемом диапазоне концентрации наполнителя и выявить зависимость в лаборатории для точного контроля за временем смешивания и когезией.

      Тест на смешивание по ISSA TB 102 является важным инструментом для оценки смеси и всей характеристики системы сларри. Основное субъективное требование теста – получить достаточно  жесткую смесь с минимальным добавлением воды. Тщательно наблюдайте за консистенцией в течении первых 30 секундах перемешивания, чтобы определить ложную суспензию . Необходимо четко определить точку по времени окончания перемешивания, для того чтобы понимать предельное время смешивания в машине, пока жесткость смеси не достигнет предела удобоукладываемости смеси.  Slurry-машины могут производить суспензию в течении минимум 1 минуты, поэтому время перемешивания смеси определенное в лаборатории должно быть подобрано в диапазоне минимум 1,5 – 2 минуты, для того чтобы в полевых условиях процесс протекал правильно. Более длительное время перемешивания до 5 минут, позволяет произвести работы ручным способом и дает время на корректировку покрытия и исправление дефектов.

 

      Во время теста на когезию и смешивание получается очень много неудачных образцов,   это   вполне нормальное явление. Это необходимо, чтобы четко определить время смешивания и точку начала схватывания смеси. Выделение чистой воды, отделяемой при когезионном схватывании смеси, это признак правильности работы системы и распада эмульсии.  

Правильную когезию можно наблюдать после того как пройдет период времени смешивания, и из смеси можно сформировать колобок, который будет набирать прочность, и если его бережно сжимать в руке, то начнет отделятся вода.  Если же на этом этапе колобок рассыпается и не формируется, это означает, что когезии нет, и необходимо делать новые подборы смеси и компонентов. При правильном формировании колобок получается пластичным и твердым.

      Для наблюдения за дальнейшим набором прочности и когезии шарик сбрасывают на пол с высоты уровня груди и смотрят, образу

      Если при трех испытаниях не образуется не одной трещины – это говорит о  хорошей когезии и правильном смесеобразовании и формировании смеси. Далее колобок может быть разломан для оценки внутренне состояния и покрытия каменного материала вяжущим.  Плохое покрытии может означать проблемы с адгезией вяжущего к каменному материалу.ются ли  трещины.

 

 

      

Прибор Когезиометр, ISSA TB 139, позволяет оценить развитие когезионной прочности во времени для того, чтобы понять через какое время можно открывать транспортное движение по новому покрытию.

      Понятие «когезия» – это набор прочности при формировании покрытия в следствии распада эмульсии и образования монолитной структуры вяжущего, полимера и каменного материала. Величина когезии зависит от физико-химических свойств используемых материалов и их соотношения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                          

Заливка образца	Удаление формовочного кольца
Проверка состояния через 5 минут	Измерение когезии

 

       График определения типа сларри:

Важные результаты при подборе состава можно получить с помощью методики на «влажное истирание» по стандарту ISSA TB-100. В новой версии стандарта образцы отливаются и хранятся при комнатной температуре одни сутки (не высушиваются до постоянного веса), а затем испытываются на «влажное истирание». Если образец выдерживает истирание, то это указывает на хорошую когезионную прочность покрытия. Более расширенные испытания на «влажное истирание» могут  проводиться после погружения образцов в воду на 6 дней, это позволяет оценить устойчивость к воде – водостойкость при длительном водонасыщении.

      Состав смеси (Mix Design) и характеристики

 

После того, как был подобран рецепт эмульсии и состав смеси, можно проводить испытания будущего покрытия для оценки его долговечности.

Тест на «влажное истирание» позволяет оценить минимальное количество вяжущего (битума) в смеси, а тест  ISSA TB-109 «нагруженное колесо» позволяет оценить максимальное количество вяжущего (битума) в системе. По этим двум тестам определяют оптимальное необходимое количество вяжущего.

 

 

 

      Графики определения оптимального содержания битума в составе смеси сларри

       Приготовление образцов на «влажное истирание»

Заливка образца	Распределение по поверхности
Сушка до постоянного веса	Погружение в воду на 24 часа или 6 суток
Испытание на влажное истирание	Сравнительная оценка образцов

 

      Испытание на «нагруженное колесо»

Заливка образца	Образец после испытаний
Тест на нагруженное колесо	Оценка состояния образца после испытаний

 

 Как наносится «Сларри»

     Смесь «сларри» наносится на дорогу с помощью специальной машины, оборудованной бункером для каменного материала, емкостью для битумной эмульсии, воды, стабилизирующей добавки и бункером для наполнителя. Все компоненты дозируются в определенном соотношении с помощью дозаторов. После непрерывного предварительного смешивания всех компонентов в смесителе, готовая смесь вытекает в распределительный короб, который находится на дороге и установлен так, чтобы при протягивании его по дорожному полотну оставалось  покрытие установленной толщины. В распределительном коробе имеются шнеки, которые распределяют смесь по всему объему.

     Время, которое необходимо для предварительного смешивания в смесителе и распределения по коробу, называется временем смешивания смеси «mix time», оно подбирается лабораторным методом подбора состава смеси и рецептом битумной эмульсии. Это время – важный показатель, так как после его истечения смесь становится неподвижной и начинаются процессы схватывания (когезии) и распада эмульсии.

     Время, которое необходимо для открытия движения по покрытию называется «traffic time». Это время предварительно определяется лабораторным путем и зависит от состава смеси сларри, рецепта эмульсии, а также от погодных условий и времени суток укладки.

 

      Устройство машины для укладки

      Компания AkzoNobel  разработала эмульгатор, который позволяет получить длительное «время смешивания» в смесителе и в коробе распределителе,  быстрый набор когезии, и сократить время открытия движения по покрытию. В некоторых случаях можно открывать движение с ограниченной скоростью уже через 15-20 минут после укладки.

      Этот эмульгатор Redicote C-320, был специально разработан под Российские типы битумов БНД, БДУ с учетом их химического состава и низкой кислотности. Эмульсия на его основе обладает четким распадом после определенного времени перемешивания в смеси со всеми необходимыми компонентами. Хорошее водоотделение позволяет быстро набирать когезионную прочность и формировать монолитную структуру каменного материала, связанную битумным вяжущим. Присутствие цемента и мелкой фракции ≥0,75мм образуют с битумом асфальто-битумное вяжущее, а наличие в эмульсии полимеров придает этому вяжущему  пластичные свойства в широком диапазоне температур.

      Эмульгатор Redicote C-320 активируется с помощью ортофосфорной кислоты, которая обладает положительным влиянием на битумы с низкой кислотностью, и придает им дополнительные пластифицирующие свойства, а также улучшает адгезию к каменному материалу.

      Когда применяют Сларри.

      Покрытие типа сларри – это защитный слой износа, который позволяет продлить срок эксплуатации дороги до капитального ремонта на десятки лет. Само покрытие сларри может износиться через 2-3 года после его устройства, и это нормально, это покрытие принимает на себя все нагрузки от движения транспорта, погодных изменений, и воздействия уборочной техники. Но оно выполняет свое предназначение, как защитный слой основного покрытия, уберегая его от разрушения. Этот слой  настолько мал, что после его износа можно наносить следующий слой, не применяя фрезерование. Наши шведские коллеги сравнивают покрытие сларри-майкро с краской и шпатлевкой. Когда изнашивается слой краски на автомобиле, а при запущенном процессе этого износа появляются дефекты в виде трещин и коррозии, и при механических воздействиях неровности, то требуется ремонт и восстановление покрытия. Дорога – это как автомобиль без краски. Чтобы та и другая долго могли служить (металл и дорожное полотно) их нужно защитить. Машину мы красим, а дорогу покрываем слоем износа – сларри тип I. Если прошло несколько лет эксплуатации,  то могут образовываться дефекты – требуется шпатлевка и покраска. На дороге мы применяем в этом случае тип II и тип III. Ухаживая таким образом за машиной и за дорогой, мы можем длительное время пользоваться ими. Это намного экономичнее, чем каждый раз менять машину или строить дорогу заново!

      Базовая рецептура и состав смеси 

       Состав смеси 

Щебень тип II	Цемент м 500	Вода	Стабилизирующая добавка	Эмульсия	Время смешивания	Открытие движения
частей	частей	частей	частей	частей	секунд	минут
100	0,5	8	0	12	180	15-20

      Комментарий

      Если использовать стабилизирующую добавку, то можно значительно сократить расход эмульгатора, но важно понимать, что не все стабилизирующие добавки хорошо влияют на процесс когезии.

      Время смешивания  можно уменьшить за счет уменьшения концентрации эмульгатора в эмульсии.

      Рецепт выбран как универсальный, который может позволить получить сразу хороший результат.

 

Поверхностная обработка дорожного полотна с применением модифицированной битумной эмульсии по технологии Сларри Сил

Основные сведения технологии Сларри Сил

Обычно применяется фрезерование изношенного поверхностного слоя и нанесение нового, это усложняет работу. Однако технология Сларри Сил по сравнению с технологией укладки обычным горячим битумом еще и экономит сырьевые материалы, а также обладает хорошей водонепроницаемостью и противоскольжением.  

Преимущества технологии Сларри Сил

Технология Сларри Сил с применением модифицированной битумной эмульсии в сравнении с укладкой обычного тонкого слоя горячим битумом обладает лучшими водоизоляционными свойствами, препятствует проникновению воды с поверхности в более глубокие слои асфальта, сохраняя структуру дорожного полотна.

С применением данной технологии можно устранять износ, устаревание, скольжение, улучшаются свойства противоскольжения и восстанавливается гладкость дорожного полотна.

При помощи данной технологии Сларри Сил можно повысить сопротивляемость дорожного полотна растрескиванию, устраняет мелкие трещины и расколы, сдерживает и замедляет дальнейшее появление трещин и расколов.

Технология Сларри Сил  с применением модифицированной битумной эмульсии значительно экономит сырьевые материалы, снижая себестоимость ремонтных работ.  

 

Основные технологические особенности  Сларри Сил

• Высокая скорость выполнения работ, не требует длительного перекрывания проезжей части;

• Обеспечивает сопротивление абразивному износу, скольжению, улучшает функциональность дорог, продлевает срок эксплуатации;Работы проводятся при обычных нормальных температурах, не требуют большого потребления энергии;

• Стоимость строительства единицы гораздо дешевле укладки эффективной толщины горячего битума.

 

Анализ экономической эффективности технологии Сларри Сил

Технологический процесс Сларри Сил довольно прост, при помощи одной единицы укладчика Сларри Сил можно выполнить главные строительные работы, не затрачивая впустую много времени, затем при помощи катка с резиновыми колесами завершив укатку слоя, можно открывать движение. С точки зрения экологии и ресурсов очевидны стратегические перспективы развития. 

 

       

 

Основные технологические особенности Сларри Сил 

• Короткие сроки выполнения работ, длительный сезон выполнения работ;

• Срок эксплуатации Сларри Сил обычно более 3-х лет; эффективно ремонтирует колеи на дорожном покрытии; 

• Сларри Сил эффективно используется как на асфальтовом, так и на цементобетонном дорожном покрытии. 

 

Материалы

Используется минеральное сырье разных фракций. А именно отсев 0-5 и щебень 5-10 в верных пропорциях, выведенных при лабораторных подборах.

В смеси Сларри Сил доля заполнителя составляет более 90%, поэтому от того, какого качества заполнитель и добавки, напрямую зависит качество самой смеси; 

 

Латекс (модификатор)

В смесях для Сларри Сил в качестве модификатора используется латекс. Наиболее часто используемым является латекс SBR.

Добавление латекса в качестве модификатора с одной стороны улучшает термостойкость и тягучесть при низких температурах самого битума, а также улучшвет сцепку битума и камня, повышая стойкость к абразивному износу. Опыты доказывают, что битмуная эмульсия сдобавлением латексного модификатора сокращает проникновение вредных веществ на 20-30%, точка размягчения повысилась на 5℃-7℃, тягучесть при 5℃ достигает более 80 см, коэффициент истираемости уменьшается на 20%.  

 

Добавки

Добавки можно разделить на ускоряющие и замедляющие схватывание, их роль состоит в том, чтобы замедлять или ускорять разрушение эмульсии в смеси битумной эмульсии Сларри Сил. Для обеспечения стабильности при замешивании смеси для Сларри Сил и для ее укладки используют добавки-замедлители. только при работах в холодных климатических условиях используют некоторые добавки-ускорители, некоторые химически активные порошкообразные материалы как цемент, гашеная известь, которые стимулируют разрушение эмульсии. 

 

Особенности технологии Сларри Сил

1. Асфальт и щебень одного географического происхождения лучше склеиваются；

2. Полностью автоматизированное компьютерное управление；  　　

3. Безопасный и экологичный технический процесс.

 

Заключение

• Технология Сларри Сил с применением модифицированной битумной эмульсии позволяет значительно улучшить состояние старого дорожного полотна;

• Технология Сларри Сил позволяет выровнять поверхность дороги, замедляя износ дорожной поверхности;

• Поверхностный слой технологии Сларри Сил шероховатый, глубокий, что позволяет улучшить свойства противоскольжения;

• Технология Сларри Сил с применением модифицированной битумной эмульсии улучшает водоизоляционный характеристики дорожного полотна. Сларри Сил является оптимальной технологией по уходу и содержданию дорог, позволяющей значительно продлить эксплуатационный срок дороги без проведения дорогостоящих капитальных ремонтных работ. 

 

 

Сларри Сил и Микросюрфейсинг – Дорожно-строительные материалы и машины

Сларри Сил – это технология восстановления эксплуатационных характеристик дорожного покрытия, методом распределения по проезжей части специального раствора. В состав раствора Сларри Сил входят: выборный щебень различных фракций, битумная эмульсия, минеральный порошок и некоторые специальные добавки, регулирующие скорость распада эмульсии, подобранные в особых пропорциях. Перед распылением в данный раствор вводят воду. По сути по технологии Сларри Сил на поверхности асфальтобетонного покрытия устраивается слой износа из литой эмульсионно-минеральной смеси. Технология Сларри Сил применяется в случае, если надо, например, быстро устранить небольшую колейность т п. Одно из неоспоримых преимуществ технологии Слари Сил – это долгий срок службы

Нанесение Сларри Сил производят специальной самоходной машиной, оборудованной смесителем. Наиболее популярные марки машин, предназначенных для смешения и распыления раствора это:

VSS MinimacCR-1000 – является одной из самых компактных машин, работающая в непрерывном режиме, предназначенная для укладки Сларри Сил. Данная модель обеспечивает укладку до 1,5 тонн раствора в минуту.

Более производительная машина – это XRMC MS9B. Данная модель позволяет укладывать до 2,5 тонн раствора в минуту. XRMC MS9B оборудован двумя смесительными валами.

Технология Сларри Сил может быть трех типов:

Тип I. В качестве наполнителя используют очень мелкий щебень. Щебень в составе раствора проникает во все деформированные части дорожного покрытия. Используют на автомобильных дорогах с низкой интенсивностью.

Тип II. Для данного типа используют щебень средних размеров. Технология используется на дорогах со средней загруженностью.

Тип III. Для смеси используются очень крупные фракции щебня. Такой подход позволяет ремонтировать крупные трещины и небольшие разломы в дорожном покрытии.

Технология Сларри Сил был создана в 60-ых годах. В результате ее совершенствования была создана новая технология, получившая название «Микросюрфейсинг». Технология Микросюрфейсинг предусматривает укладку слоя на глубину около 20 см. (предел для укладки по технологии Сларри Сид – 15 см. Смесь, распределенная по технологии Микросюрфейсинг, быстрее затвердевает и отличается устойчивостью в механическим воздействиям колес, проезжающих автомобилей.

Машины для укладки  по технологии Микросюрфейсинг используются те же, что и для укладки смеси по технолгии Сларри Силл.

Сларри Сил и Микросюрфейсинг могут быть использованы не только для устранения повреждений, но и для профилактики изнашивания верхнего слоя асфальтобетонных покрытий.

 

Технология “Сларри Сил” – Строительство и ремонт дорог в Москве и Московской области от компании “ЭлитДорСтрой”

Технология “Сларри Сил” – это восстановление эксплуатационных характеристик покрытия дорог с применением литой минерально-эмульсионной смеси. Дословно этот метод переводится с английского – “герметизация суспензией”. Технология укладки асфальта “Сларри Сил” широко применима для профилактического ремонта автомобильных дорог особой загруженности. Заполнение неглубокой колеи, исправление продольных неровностей, поддержание сохранности асфальтобетонного покрытия – все эти функции объединяет в себе технология “Сларри Сил”. Основная смесь этого материала представляет собой медленно распадающуюся эмульсию битума с минеральными добавками и порошками, которые регулируют время распада. Особенность покрытия “Сларри Сил” – долгий срок службы.

Технология укладки асфальта “Слари Сил” (Slurry Seal) – это разработка 1960-ых годов. Уже тогда она привлекла к себе особое внимание и до сих пор продолжает радовать нас отличным качеством асфальта. По своему происхождению покрытие “Слари сил” – это смесь выборного щебня, вяжущей битумной эмульсии, мелких наполнителей и некоторых специальных добавок, пропорции которых определяются в лабораториях. При добавлении туда воды, смесь становится готовой к эксплуатации.

Нанесение раствора “Сларри” производится на готовую асфальтовую поверхность распылителем, который подведен к смешивающему блоку. Это очень удобно: можно нанести раствор равномерно на одну полосу дороги за один раз. Благодаря распылителю, “Сларри” наносится одинаковым по ширине слоем и на дорожные перекосы, и на высокие участки дороги, и на склоны.

Технология “Слари Сил” бывает 3 типов:

• –   Тип 1 – это использование мелкого щебня в качестве всепроникающего основного материала. Кладут такое покрытие на асфальт, который подвергается малому износу. Например, автостоянки и проезды.
• –   Тип 2 – это самый распространенный вариант укладки “Слари”. При его готовке используют щебень средних размеров, что позволяет добиться консенсуса между прочностью и стоимостью. Такой вид укладки асфальта широко применим на автомобильных дорогах со средней интенсивностью движения.
• –   Тип 3 – это панацея от крупных дорожных разломов. Слишком фантастическое заявление, но в большинстве случаев, так и случается. При его готовке используется очень крупный щебень, что позволяет “залатать” даже самые широкие пробоины в дороге. Такое покрытие препятствует скольжению при интенсивном движении. Плюс ко всему “Сларри” 3-го типа способно предотвратить скольжение даже в воде!

Характер выполняемой роли технологии “Слари Сил” – это высокопрочное и внешне эстетичное покрытие, работа которого заключается в 2 основных функциях:

1. В процессе эксплуатации асфальта автодорог, покрытие подвергается пагубному воздействию шин: снижение коэффициента трения, механический износ и, нередко, образование колейности. Раствор “Сларри” способен восстановить все необходимые для асфальта качества за очень короткий срок!
2. Защита слоев дорожной “одежды” от климатического воздействия и преждевременного старения.

Технология покрытия асфальта “Микросюрфейсинг” – это детище совершенствования технологии “Слари Сил”. Отличия между ними заключаются в том, что для изготовления первого варианта используется щебень более высокого качества, смесь быстро твердеет, уровень когезии формирующейся смеси намного выше, чем у его предшественника, и разница в ширине слоев – толщина поверхностей технологии “Микросюрфейсинг” достигает 20 мм, когда как 15 мм для “Сларри” – потолок. Наши специалисты прекрасно укладывают асфальт по всем вышеуказанным технологиям. Мы посоветуем вам наиболее оптимальный вариант укладки и с удовольствием выполним все заявленные требования по весьма демократичной цене. Позвоните нам или оставьте свои контактные данные, и наши специалисты в кратчайший срок свяжутся с вами!

 

Каталог укладчиков сларри-сил. Марки, производители, модельные ряды

Укладчики сларри-сил применяются для ремонта деформированного дорожного покрытия, которое имеет трещины и выбоины и колеи, образовавшиеся в результате износа полотна дороги. Также техника используется для создания антискользящей поверхности полотна дороги, герметичности и для уплотнения создаваемого покрытия.

Система сларри-сил является холодными литыми эмульсионно-минеральными смесями. Системы относятся к превентивным методам содержания дорожного полотна. Они помогают предупредить и остановить начавшиеся процессы старения и восстанавливают эксплуатационные характеристики дорог.

Системы сларри-сил применяются на городских улицах, автострадах, обочинах, парковках, загородных дорогах местного назначения, взлетно-посадочных полосах аэропортов, мостовых переходах и технических проездов.

Нанесение системы осуществляется при помощи специальных машин, которые называются укладчиками, или пейверами. Укладчики сларри-сил являются передвижными, самоходными или прицепными машинами, которые производят не только приготовление эмульсионно-минеральной смеси, но и ее укладку.

Укладчики сларри-сил укомплектовываются несколькими бункерами для таких материалов, как битумная эмульсия, каменный материал, вода, цемент и другие добавки. Техника обладает также смесителем, в котором производится смешивание всех компонентов, а также коробом-распределителем, который укладывает смесь слоем необходимой толщины.

Смеси сларри-сил подразделяются на несколько видов. Первый вид является самым мелким по гранулометрическому составу и используется для ремонта парковок и аэропортов. Тип 2 состоит из каменного материала более крупного размера и применяется при всех видах работ, в том числе скоростных автомагистралей, дорог республиканского, областного и местного назначения. Тип 3 является самым крупным по гранулометрическому составу и используется на скоростных трассах, магистральных дорогах общегосударственного значения, а также при ремонте промышленных зон.

Универсального рецепта нет

Адгезионные добавки24.04.2020

Источник: Универсального рецепта нет (Мир дорог №128, с. 50-51) Скачать в pdf-формате »

Владимир Владимирович, продукция вашей компании достаточно широко представлена на рынке дорожно-строительных материалов на территории России. А какие позиции вы занимаете в технологиях, основанных на использовании битумных эмульсий?

Ни для кого не будет открытием, что одним из самых импортозависимых производств в дорожном строительстве России является производство битумных эмульсий и, соответственно, технологии, основанные на их использовании. Однако хочется отметить, что если раньше данные технологии у наших дорожников сразу же ассоциировались с импортными эмульгаторами и латексом, то сейчас ситуация значительно изменилась.

Мы себя достаточно уверенно чувствуем в технологиях, основанных на использовании быстро- и медленнораспадающихся катионных битумных эмульсий, а именно в технологиях «Чип Сил», «Новачип», холодный ресайклинг.

В данной нише мы достаточно хорошо потеснили импортную продукцию. И дорожно-строительные организации получили возможность производить эмульсии с меньшими затратами, без потери в качестве.

Но существуют и другие технологии по устройству литых эмульсионно-минеральных смесей — «Сларри сил», «Микросюрфейсинг», «Кейп Сил» — где уже каким-то одним универсальным эмульгатором не обойтись. В этом случае необходим индивидуальный подбор состава эмульгатора в зависимости от условий применения и минеральной части смеси.

То есть получается, что эмульгаторы и латекс вашей компании не сопоставимы по качеству с импортными аналогами?

Это не совсем так! Технологии «Сларри Сил» и «Микросюрфейсинг» достаточно хорошо распространены и активно применяются во всем мире. Также во всем мире много компаний, которые занимаются производством химии для данных технологий. Однако, давайте будем честны сами с собой, значительная часть данных технологий во всем мире реализуется с использованием одних и тех же эмульгаторов. И здесь вопрос не в том, что отечественная химия плохая, здесь вопрос намного глубже.

Это достаточно капризные технологии, и для того, чтобы с их применением получить хороший технико-экономический эффект, литая эмульсионно-минеральная система должна правильно сработать. Соответственно, предварительно проводится достаточно скрупулезная работа по подбору материалов. И одним из лимитирующих компонентов в данных системах является каменный материал, к которому затем для каждой природно-климатической зоны подбирается рецептура битумной эмульсии. Для того, чтобы была возможность подбора рецептуры, необходима достаточно большая линейка эмульгаторов, с различным набором функциональных групп.

Устройство тонкослойного покрытия по технологии Чип Сил

Технология Сларри Сил

Если же говорить о нашей компании, то мы тоже не стоим на месте. 

Линейка наших эмульгаторов с каждым годом увеличивается. И сейчас мы уже можем предложить нашим потребителям вполне конкурентоспособную химию.  

Мы достаточно активно работаем с нашими дорожниками, которые занимаются этими технологиями.

С каждым годом увеличивается число дорожных компаний, сотрудничающих с нами, для которых мы индивидуально производим подборы компонентов для каждой технологии.

Нашей компании уже 25 лет, естественно, за это время мы и набили много шишек, и много чему научились. Если раньше мы в данных технологиях могли предложить только химию, то сейчас мы также оказываем техническое сопровождение, которое заключается не только в подборе рецептуры битумной эмульсии, а в полном подборе системы литой эмульсионно-минеральной смеси под определенные природно-климатические условия и условия эксплуатации. Также оказываем технологическое сопровождение при непосредственном устройстве слоев износа. Поэтому мы в любом случае активно занимаемся данными технологиями и занимаем свою нишу в данном сегменте.

Кроме того, за это время у нас завязались достаточно хорошие взаимоотношения с зарубежными коллегами. И как результат — с этого года мы являемся партнерами компании BASF и представляем их линейку латексов для данных технологий на территории России.

Хорошо, а на ваш взгляд, чему надо уделить больше внимания при работе с данными технологиями?

Как уже упоминалось выше, мы говорим о достаточно капризных технологиях. И дорожники, которые начинают сейчас с ними работать, должны понимать, что приобретение дорогостоящей техники, покупка импортный химии не дает никакой гарантии, что уложенные слои износа по технологиям «Сларри Сил» или «Микросюрфейсинг» хорошо отслужат свой срок. Здесь в первую очередь необходимо понимание культуры работы с данными технологиями.

Это технологии, которые очень чувствительны к небольшим изменениям. Например, изменились влажность воздуха, температура окружающей среды, немного изменился гранулометрический состав используемого каменного материала, изменился поставщик битума и т.д. Соответственно, все это закономерно влечет за собой корректировку рецептуры. То есть дорожники должны понимать, что нет одной универсальной рецептуры, как и нет универсального эмульгатора на все случаи жизни.

Устройство тонкослойного покрытия по технологии Микросюрфейсинг

Может быть тогда вы дадите какой-нибудь общий совет для дорожников, которые сейчас начинают заниматься данными технологиями.

Уважаемые дорожники, в первую очередь необходимо понимать, что для устройства качественного покрытия не получится просто взять «по-дружески» аналогичный рецепт у компании, которая работает с данными технологиями. Нужно помнить, что речь идет о технологиях, которые очень чувствительны казалось бы к незначительным изменениям (например, разные битумно-эмульсионные установки, разные машины для укладки литых эмульсионно-минеральных смесей, разные климатические зоны и т. д.) не говоря уже о том, что, как правило, используются разные битумы, химия, вода. Все это вносит свои коррективы. В связи с чем для каждого конкретного объекта подбирается индивидуальная рецептура литой эмульсионно-минеральной смеси.

Также дорожники должны учитывать, что не всегда возможно перенять опыт соседа по производству битумной эмульсии, если они работают на установках различного типа — циклического или поточного (in-line) действия, так как у них абсолютно разные скорости созревания водной фазы, а значит и эмульгаторы должны быть к этому адаптированы.

Еще один момент, на который стоит обратить внимание — это то, что для технологий по устройству холодного ресайклинга, также как и для технологий по устройству литых эмульсионно-минеральных смесей, используются медленнораспадающиеся битумные эмульсии. Но это эмульсии, у которых абсолютно разные характеристики и они не могут быть изготовлены с использованием одного и того же эмульгатора. Под каждый вид технологии существуют специально разработанные эмульгаторы.

Беседовала Евгения Николаева

Остались вопросы? Задайте их нам!

ООО «АМДОР» Санкт-Петербург,
(812) 412-15-58, mail[собака]amdor.ru

ООО «УРАЛХИМПЛАСТ-АМДОР»
Нижний Тагил, (3435) 34-61-61,
amdor[собака]ucp.ru

www.amdor.ru

 

Скачать полную версию статьи в PDF формате »

Вернуться назад

Шламы газонепроницаемые

После статьи моего коллеги Свейна Нормана о том, как миграция газа во время и после цементных работ может привести к катастрофической катастрофе, мы получили значительное количество вопросов о том, что мы бы рекомендовали, чтобы избежать развития такой печальной цепи событий. на другой буровой установке.

В этой статье из двух частей мы попытаемся охватить подходы к проектированию шламов для зональной изоляции перед газоносными коллекторами с возможностью естественного потока.

Для справки, статью Svein можно посмотреть здесь

Давайте начнем с того, что вспомним, что газ мигрирует по трем различным и хорошо дифференцированным путям:

1. Каналы по затрубному пространству.
2. Нарушение герметичности между цементом и обсадной колонной или пластом.
3. Газ проникает в жидкую суспензию в результате недостаточного гидростатического давления или чрезмерной его потери во время гидратации цемента («Время перехода»).

Зная механизмы миграции газа, мы можем начать перечисление ключей для предотвращения и смягчения вторжения и миграции газа через затрубное пространство во время и после цементирования:

• Обеспечьте надлежащее удаление грязи.
• Предотвращение и противодействие механическим воздействиям.
• Разработайте «газонепроницаемую» суспензию без содержания свободной воды, усадки или регресса.

Удаление грязи

Тема, стоящая целой статьи, к которой мы вернемся в ближайшие недели, на данный момент достаточно, чтобы сказать, что при операции по цементированию с риском вторжения газа нельзя допускать попадания бурового раствора в скважину.Даже тонкая глинистая корка, приставшая к трубе или стенкам пласта, со временем высыхает и оставляет открытый путь для проникновения и миграции пластовых флюидов или газа.

В этой статье мы только упомянем, что для того, чтобы суспензия считалась подходящей для полного вытеснения отверстия, она должна удовлетворять определенным условиям по плотности и вязкости. Общее практическое правило состоит в том, что вытесняющая жидкость должна иметь плотность как минимум на 10% выше плотности вытесняемой жидкости; и оказывают давление трения на стенки ствола скважины, которое по крайней мере на 20% выше последнего.Таким образом, чтобы суспензия подходила для удаления бурового раствора, необходимо соблюдать иерархию плотностей и реологии.

Подробнее: Упрощенный подход к испытаниям цементного раствора перед каждой работой [из API10B2]

Механические напряжения.

Цемент – это материал, который, несмотря на свою значительную прочность на сжатие, показывает очень небольшую гибкость и поэтому может разрушиться под действием сил растяжения.

В своей статье Свейн объясняет, как цемент может пострадать «… Механические повреждения (…), вызванные напряжениями, связанными с изменениями давления, температурными изменениями, геомеханическими силами и т. Д.».Он также дает нам несколько примеров того, как это может происходить.

Важный урок Свейна заключается в том, что инженеры, отвечающие за подготовку программ заканчивания и капитального ремонта, должны помнить об ограничениях затвердевшего цемента и избегать ненужного приложения давления к стволу скважины. Повышение давления в обсадной колонне (даже за счет вытеснения более тяжелыми жидкостями) создаст в трубе эффект «вздутия». Это приведет к приложению больших радиальных сил к цементному листу вне его, что может привести к его разрушению.Как вы можете видеть на следующем графике, перепада давления менее 1000 фунтов на квадратный дюйм достаточно для создания большего, чем требуется газа, растяжения для протекания за большинством размеров эксплуатационных обсадных труб.

В настоящее время, когда использование гидроразрыва пласта для раскрытия нетрадиционных ресурсов стало настолько широко распространенным, цемент в некоторых случаях должен выдерживать устьевое давление выше 10 000 фунтов на квадратный дюйм, что означает силы, значительно превышающие те, с которыми большинство цементов может справиться безопасно. Поставщики и операторы цементирования чаще используют цементы, которые считаются «гибкими» и способны лучше справляться с воздействием изменений температуры, механических нагрузок и т. Д.

В сегодняшней главе мы сосредоточимся только на механических отказах, которые связаны с двумя явлениями, более важными для обычных цементов: ретрогрессией и усадкой.

Правильное проектирование газонепроницаемой суспензии должно предотвратить первую и закрепить вторую.

Проектирование газонепроницаемой суспензии

Столкнувшись со сценарием миграции газа при цементных работах, вы должны учитывать следующие аспекты при разработке «газонепроницаемого» цементного раствора.

• Эффект ретрогрессии на цемент
• Противодействие естественной усадке цемента
• Нет бесплатной воды
• Низкие потери жидкости
• Быстрое проявление прочности геля и время схватывания под прямым углом.
• Пористость / проницаемость суспензии.

Возврат

Цемент (помимо незначительных количеств свободной извести, других оксидов и гипса) состоит из четырех основных соединений: силиката трикальция (C3S), силиката дикальция (C2S), алюмината трикальция (C3A) и алюмоферрита тетракальция (C4AF).

При смешивании с водой силикаты C3S и C2S (которые составляют до 80% цемента) образуют гидрат силиката кальция C3S2h4, также называемый гелем C-S-H, который составляет примерно 70% затвердевшего цемента и придает цементу прочность.

При температуре выше 110 ° C [230 ° F], в зависимости от соотношения кальция и силиката, гель C-S-H превращается в гидрат дикальцийсиликата (α-C2SH), соединение, которое является высококристаллическим и более плотным, чем C-S-H. В результате происходит усадка, нарушая целостность затвердевшего цемента и повышая его проницаемость. Это явление называется регрессом силы. Это изменение приведет к тому, что цемент станет хрупким и подверженным серьезным повреждениям из-за небольших повреждений. Обратное движение вызовет трещины в цементе, которые могут быть достаточно большими для прохождения газа.

Идея решения лежит в основе проблемы. Производство α-C2SH из геля CSH требует не только высоких температур, но и отношения C / S от 1,5 до 2,0. Образование α-C2SH и, следовательно, регрессивный эффект можно предотвратить, добавив 35-40% BWOC. кремнезем в цемент, который изменяет отношение C / S примерно до 0,8-1,0.

Гель C-S-H затем производит различные фазы силиката кальция (тоберморит, ксонолит и гиролит), которые все имеют низкую проницаемость и высокую прочность, что позволяет сохранить свойства цемента.

ПРИМЕЧАНИЕ: Возврат – это процесс, который происходит в застывшем цементе через несколько недель после его схватывания. Для всех соображений по этому поводу инженеры должны обращаться к статической температуре забоя скважины (BHST).

Усадка

Естественно, когда цемент схватывается, он уменьшает его объем на 4-6%, что может вызвать образование микрозвукового пространства, которое позволяет газу течь.

Более простой способ противодействовать этому явлению – добавить в цемент расширительные агенты для достижения объемного расширения 1% при определенной BHST.

Расширяющиеся цементы изменяют объем после некоторой степени начального затвердевания. Контролируемое расширение может помочь герметизировать микрокольца, улучшить сцепление и, следовательно, зональную изоляцию. Расширяющийся цемент будет сдерживаться обсадной колонной и пластом (когда он компетентен), поэтому после устранения пустот дальнейшее расширение преобразуется в уменьшение внутренней пористости цемента.

Существует два основных метода стимулирования расширения портландцемента:

1. Образование газа (внутри цемента) в результате химических реакций между щелочами в цементном растворе и добавленным алюминиевым порошком, которое вызывает расширение цемента.Объемное расширение зависит от давления и концентрации алюминиевого порошка. Этот метод эффективен при работе с газом на мелководье.
2. Рост кристаллов, который основан на зарождении и росте определенных минеральных веществ в затвердевшей цементной матрице из-за:
   1. Образование кристаллов эттрингита, которые имеют больший объем, чем компоненты, из которых они образуются. Через 2–3 недели возможно линейное расширение до 0,25%. При температуре выше 177 ° F (77 ° C) эттрингит превращается в более плотный гидрат сульфоалюмината кальция и гипс.Таким образом, при таких температурах не произойдет значительного расширения.
   2. Солевые цементные системы, в которых расширение происходит из-за кристаллизации солей после схватывания цемента. Чем больше содержание соли, тем больше расширение. Может быть достигнуто расширение примерно на 0,3–0,4%.
   3. Более широко используемый метод – это использование оксида магния. Он гидратируется до гидроксида магния, который занимает больше места, обеспечивая таким образом расширяющую силу внутри цемента. Линейные разложения больше 1.5% может быть достигнуто. Системы требуют концентрации 0,25 – 1,0% BWOC. Это эффективно до температуры 550 ° F, но происходит слишком медленно при температуре ниже 140 ° F, чтобы быть практически полезным.

Подробнее: Стандарты, которые необходимо знать при разработке цементного раствора для нефтяных скважин

Бесплатная вода

Концепция бесплатной воды уже рассматривалась в предыдущей статье. Но вкратце поясняется, что в горизонтальных секциях вода, которая отделяется от цементной матрицы во время процесса гидратации, оседает на вершине цементной колонны.В горизонтальных участках эта вода могла бы объединиться, превратившись в путь потока, который соединяет весь интервал и обеспечивает миграцию флюидов и газа.

Проще говоря, свободная вода – это непроходимое условие для газонепроницаемой суспензии.

Подробнее: Упрощенный подход к испытаниям цемента перед каждой работой [из API10B2]

Поскольку мы намерены сократить длину наших сообщений в блоге до определенного предела, мы решили сохранить вместе три ключевых лабораторных теста для газонепроницаемой суспензии для работы на следующей неделе.Мы рассмотрим особые требования к водоотдаче в суспензии, сталкивающейся с миграцией газа, а также два теста исключительно для случаев, когда существует риск миграции газа: тесты на определение прочности геля и тесты на непроходимость миграции газа.

Увидимся на следующей неделе!

Произошла ошибка при установке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

лучших блогов о транспортировке жидкого навоза: вы пропустили один?

Мы стремимся предоставить вам информативные и доступные статьи обо всем, что касается навозной жижи, от характеристик насоса и реальных приложений до поиска и устранения неисправностей и теории.На случай, если вы пропустили сообщение или вам просто нужен небольшой обзор, мы составили обзор некоторых из любимых блогов наших подписчиков, связанных с транспортировкой навозной жижи.

Напряжение от трубопровода

Центробежные насосные системы подвергаются воздействию различных давлений и сил, называемых нагрузками. Величина и направление сил, действующих на насос, зависят от условий эксплуатации, положения нагнетания и расположения трубопроводов. В общем, есть две категории нагрузок – гидравлические нагрузки и допустимые нагрузки на фланцы.Гидравлические нагрузки – это давление жидкости и внутренние импульсные нагрузки, которые определяются условиями эксплуатации (например, расходом, давлением, эффективным диаметром, удельным весом суспензии). Допустимые нагрузки на фланцы – это внешние силы, относящиеся к самому трубопроводу. Допустимые нагрузки на фланцы основаны на стандартах, установленных Гидравлическим институтом, и их можно найти в Руководстве по техническому обслуживанию и на чертежах общего расположения.

Что касается трубопровода, то несколько частей могут воздействовать на насос из-за веса, теплового расширения, перекоса и осевых нагрузок.Затронутые части включают:

• Диффузоры : Диффузоры могут увеличивать нагрузку на нагнетательный фланец насоса. Это происходит, когда диффузор не поддерживается и используется вместе с гибкой муфтой Victaulic, которая допускает перемещение трубы. Поскольку диаметр трубы больше внутреннего диаметра патрубка насоса, большая область давления создает силу, которая отталкивает фланец насоса.
• Муфты для труб : Эти муфты с рифленым концом имеют приподнятые края, которые надежно входят в нижний край муфты и прикручиваются болтами к обеим сторонам трубопровода.Эти муфты могут быть гибкими или жесткими, в зависимости от требований системы; трубы с рифленым концом совместимы с обоими стилями.
• Гибкие муфты : Эти муфты предназначены для компенсации осевого перемещения, которое может возникнуть во время запуска. Хотя некоторая жесткость все еще существует, трубопровод, как правило, больше не будет выдерживать гидравлическую нагрузку. Скорее вся гидравлическая нагрузка передается на фундамент насоса и / или опоры труб, в зависимости от конструкции и расположения опор трубы.
• Жесткие муфты : В отличие от гибких муфт жесткие муфты несут часть гидравлической нагрузки. По оценке GIW, с жесткими муфтами трубопровод несет 50% гидравлической нагрузки. Остальные нагрузки несет фундамент насоса. Операторы не должны полагаться на эти муфты для поддержки осевого перемещения.
• Опора трубы : Это ключ к снижению нагрузок, переносимых самим насосом. Стандарты допустимой нагрузки, определенные GIW, предполагают наличие достаточных опор и жесткости труб, чтобы гидравлическая нагрузка равномерно распределялась между насосом и трубопроводом.Размещая опоры для труб рядом с фланцами, операторы могут быть уверены, что нагрузки, действующие на фланец насоса, будут ниже. Следовательно, они должны спроектировать компоновку своей насосной системы таким образом, чтобы нагрузки на фланцы оставались ниже, чем допустимые нагрузки GIW. Превышение этих нагрузок может привести к повреждению оборудования.

Операторы должны иметь в виду, что сам насос никогда не должен использоваться в качестве опоры для трубопроводов. Это может усилить нагрузку на систему и вызвать риск повреждения. Чтобы этого избежать, убедитесь, что все нагрузки, в том числе от муфт и диффузоров, должным образом поддерживаются.

Измерение расхода в трубопроводе

Измерение расхода в трубопроводе – важная часть работы насоса. Для этого в распоряжении операторов есть несколько инструментов, в том числе магнитные расходомеры, доплеровские расходомеры и гидроакустические расходомеры.

• Магнитные расходомеры : Некоторые считают их самыми надежными из трех. Они устанавливаются внутри участка трубопровода и измеряют скорость жидкостей и твердых тел в трубопроводе для определения расхода.Они лучше всего работают в трубах с восходящим потоком, но могут надежно использоваться и в горизонтальных линиях.
• Доплеровские измерители : Они действуют как стетоскоп за пределами трубы и измеряют скорость суспензии с помощью ультразвуковых импульсов. Их может быть сложно использовать, поскольку они очень чувствительны к звуку и должны быть откалиброваны для каждого типа суспензии.
• Гидравлические расходомеры : Они «слушают» поток и измеряют его скорость с помощью акустических датчиков вне трубопровода. Они почти так же точны, как магнитные расходомеры, но могут быть менее точными при более низких скоростях перекачивания шлама.

Флюгерный проход

Проход лопастей – это пульсации давления, возникающие в насосе, когда лопасти рабочего колеса проходят через промывочную воду. Операторы измеряют частоту и амплитуду прохождения лопатки, чтобы определить ее влияние. Частота прохождения лопасти относится к скорости, с которой вращающаяся лопасть проходит через водораздел, а амплитуда относится к величине пульсаций давления за один проход.
Операторы должны опасаться сильной вибрации, поскольку она может привести к повреждению, особенно если частота прохождения лопатки близка к собственной частоте детали в системе.Другие проблемы, связанные с проходом лопасти, могут включать:

• Резонанс крутильных колебаний в трансмиссии, который может привести к перенапряжению и усталостному разрушению вращающегося узла;
• Опорная плита и / или резонанс фундамента , когда фундамент неустойчивый из-за плохой опоры, слишком гибкий или слишком легкий; и
• Резонанс трубопровода , когда расположение трубопровода не поддерживается.

Владельцы вертикальных насосов должны знать, что эти типы насосов особенно уязвимы для проблем с вибрацией.

К счастью, есть несколько способов уменьшить влияние амплитуды прохода лопасти и возникающие в результате вибрации, в том числе:

• Тщательный выбор насосов, чтобы гарантировать, что рабочие условия находятся в оптимальном диапазоне для максимальной эффективности точечного расхода (BEPQ).
• Избегайте трехлопастных рабочих колес для приложений с высоким напором.
• Сведение к минимуму напора на каждую ступень насоса путем добавления подкачивающих насосов или снижения сопротивления системы.
• Поддерживает все компоненты насосной системы для минимизации эффекта резонанса, связанного с прохождением лопатки.

Когда дело доходит до долговечности помпы, знания и уход имеют большое значение. Помните об этих советах по транспортировке жидкого навоза при эксплуатации насосов. А если вам нужны дополнительные знания и поддержка по помпам, GIW всегда готов помочь!

Cetco SlurrySep 5 галлонов – Подготовка поверхности Runyon

Описание

SlurrySep – флокулянт на основе бентонитовой глины, разработанный специально для воды с высоким pH. SlurrySep улавливает и инкапсулирует взвешенные частицы цемента для быстрого осаждения и легкого обезвоживания.Чистая обработанная вода может быть немедленно возвращена в резервуар или для повторного использования.

SlurrySep – это реактивный разделяющий агент, удаляющий фосфаты тяжелых металлов эмульгированной нефти и взвешенные твердые частицы бетона из сточных вод посредством флокуляции, осаждения и регулирования pH. В отличие от обычных систем очистки сточных вод, которые требуют добавления нескольких химических веществ для улучшения процесса, SlurrySep применяется в одном приложении. Запатентованная смесь разделяющих агентов SlurrySep активируется и реагирует в заданной последовательности для эффективного удаления загрязняющих веществ из сточных вод.

SlurrySep состоит из минералов, неорганических и органических кислот и оснований, а также кататонических полимеров. SlurrySep производится в виде 30 различных порошковых составов для различных сточных вод. Семь составов также доступны в гранулированной форме.

Как работает очистка жидкого навоза:

Очистка сточных вод с помощью SlurrySep занимает всего несколько минут, но при этом происходит несколько сложных химических реакций. Во-первых, кислотный компонент SlurrySep заставляет маслянистые загрязнители объединяться и отделяться от сточных вод.Затем поляриметрическая кататоническая часть состава притягивает любые оставшиеся масла и более крупные более заряженные анионы. Наконец, основной компонент активируется, осаждая гидроксиды металлов и приводя систему в полностью флокулированное состояние, в котором кататонические полимерные молекулы, ионы металлов и положительно заряженные загрязнители притягиваются к частицам глины SlurrySep. Катионы тяжелых металлов, оставшиеся в растворе, обмениваются с натрием на глине и связываются с пластинками глины за счет электростатических сил.Полярная реактивная масса представляет собой сложную смесь инкапсулированных загрязнителей и твердых отходов, удерживаемых вместе слабыми силами Ван-дер-Ваальса, а также сильными электростатическими силами. Частицы глины полностью агломерируются, захватывают и окружают взвешенные твердые частицы. Также происходит пуццолановая реакция с образованием вяжущих частиц, которые оседают на дно емкости. Весь процесс микрокапсулирования завершается всего за несколько минут, в результате остается прозрачная вода, в большинстве случаев готовая к канализации.

На этом этапе флокулированный и затвердевший осадок отходов часто не поддается выщелачиванию.Загрязняющие вещества окружены барьером из частиц глины и недоступны для внешних выщелачивающих жидкостей. Результаты испытаний TCLP обычно подтверждают, что процесс обработки постоянно изолирован от загрязняющих веществ в невыщелачиваемой форме.

Порядок обработки шлифовки полов:

1. Вакуум или насос в барабан или другое устройство для хранения навозной жижи. Если суспензия получена из первых 2-3 измельчений и содержание твердого вещества составляет более 40% твердого вещества , то рекомендуется использовать SlurryDry для затвердевания без использования SlurrySep. Добавьте 1-2 чашки SlurryDry в 50 галлонов и перемешивайте 15-30 секунд до затвердевания. Утилизируйте твердый шлам как обычный строительный мусор.

ИЛИ…

1. Если суспензия содержит менее 40% твердых веществ , добавьте 1-2 стакана SlurrySep на 100 галлонов водянистой суспензии и перемешайте лопастной мешалкой в ​​течение 1-2 минут для активации. Во время перемешивания твердые частицы коагулируют и быстро оседают на дно барабана.
2. Если вода по-прежнему имеет мутный оттенок, перемешайте еще минуту.Чем больше его перемешивают, тем прозрачнее становится вода.
3. Скоагулированные твердые частицы оседают через 1-2 минуты. Сверху чистую воду можно слить до слоя ила. Эту воду можно вернуть в измельчитель полов или выбросить в канализацию. Декантировать с помощью влажного пылесоса или насоса. Чем больше удалено декантированной воды, тем меньше требуется SlurryDry для затвердевания. Твердые частицы будут продолжать конденсироваться и обезвоживаться.
4. Затем слой ила можно отвердить, добавив 1-2 чашки SlurryDry и перемешивая в течение 15-30 секунд.Ил затвердеет в течение 2-10 минут. Если гель не загустел, добавьте еще SlurryDry и перемешайте. Осадок теперь представляет собой нетекучую твердую фазу, которая проходит проверку на фильтрацию краски. Утилизируйте затвердевший материал как строительный мусор.

Спецификации

Характеристики:

• Быстрое оседание цветного пигмента в приямке
• 1-ступенчатое разделение
• Простота использования на стройплощадке
• Снижает затраты на водоотведение
• Позволяет рециркулировать и повторно использовать воду
• Легко хранится, не замерзает, как жидкие полимеры
• Инкапсулирует тяжелые металлы, твердые вещества и масла
• Понижает уровень pH
• Без вредных жидкостей и пыли
• Отвечает требованиям EPA по утилизации или превышает их
• Просто использовать и смешивать
• Быстродействующий… экономит время
• Не выщелачивает жидкости из воды с высоким pH
• Обеспечивает утилизацию на стройплощадке в соответствии с требованиями

Data / Specs:
SlurrySEP – Product Data Sheet
SlurrySep TDS
MudDog SlurrySep SDS. pdf

Schurco Slurry отмечает 40-летие

С 1975 года Schurco Slurry является движущей силой в насосной промышленности.

Первоначально основанная как технически продвинутый ремонтно-механический цех для критически важного насосного оборудования на заводах по всей стране, Schurco Slurry со временем расширила наши возможности до компании по производству шламовых насосов с полным спектром услуг, которую наши клиенты знают сегодня.

Шахты, мельницы и заводы по всему миру используют насосы Schurco Slurry и запасные части на всех континентах, кроме Антарктиды.Через нашу глобальную дистрибьюторскую сеть мы поставляем нашим клиентам важные запасные части, когда они в этом нуждаются, по доступной им цене. Наша миссия – приносить пользу нашим клиентам за счет доступности продукции и экономии затрат, обеспечивая при этом такое же или лучшее качество, чем у любого OEM-конкурента.

Гарантия качества Schurco Slurry имеет первостепенное значение для успеха нашего бизнеса. В то время как другие производители отправляют заказы и контролируют качество за границу, мы поддерживаем строгий контроль продукции в Соединенных Штатах Америки.Наша полностью американская рабочая сила включает в себя мастеров-механиков и машинистов, инженеров с разным опытом и твердую приверженность к совершенству на всех уровнях компании. Мы подтверждаем нашу продукцию с помощью различных оценок, включая спектрографические испытания металлов, испытания на твердость, анализ размеров, а также полностью квалифицированные гидравлические испытания и испытания на посадку. Наш бизнес растет благодаря нашей неизменной приверженности созданию высококачественного продукта.

По мере развития технологий развивались и мы.Schurco Slurry вкладывает значительные средства в модернизацию нашей стратегии реализации продукции с 2-D CAD на 3-D CAD для полного моделирования сборки, до сегодняшнего дня, когда мы выполняем вычислительную гидродинамику нашей гидравлики, конечно-элементный анализ наших конструкций и полномасштабную систему. моделирование производительности и прогнозы. Все это делается для улучшения нашего продукта и предоставления ценности нашим клиентам.

Всего два года назад Schurco Slurry завершила инвестицию в нашу долгосрочную стратегию роста, которая включала приобретение дополнительных производственных мощностей площадью 85 000 квадратных футов в Джексонвилле, Флорида, в результате чего общая площадь производственных и складских помещений составила более 150 000 квадратных футов. ноги.Мы продолжаем инвестировать в наше современное оборудование для обработки, сборки, изготовления и испытаний, чтобы поддерживать конкурентоспособность нашей продукции. Чтобы обеспечить наших клиентов запасными частями, когда они в них нуждаются, мы храним тысячи единиц товаров по регионам в дополнение к нашему основному складу в Джексонвилле, Флорида.

Мы благодарны за постоянное покровительство нашим клиентам, как новым, так и старым. Мы поддерживаем производителей экономичного, чистого и жизненно необходимого сырья, которое делает возможным наш современный образ жизни. Пожалуйста, дайте нам знать, чем мы можем помочь вам сегодня.

границ | Прорыв дамбы хвостохранилища: влияние шлама с различной концентрацией ниже по течению

Введение

Хвосты образуются в результате операций по переработке полезных ископаемых. Выброс хвостов в открытую среду вызывает серьезные проблемы с безопасностью и окружающей средой. Хвосты обычно хранятся в хвостохранилище (ХХО) для повторного использования. Как только TSF ломается, это вызывает наводнение, загрязняющее окружающую среду; кроме того, жидкий навоз вызывает серьезные потери людей и материальный ущерб ниже по течению.

Хвостохранилище – уникальное производственное сооружение, а также опасный источник искусственных селевых потоков с высоким потенциалом энергии (Tang et al., 2012; Detzel, 2016). В последние годы часто происходят аварии на ТХО, вызванные сильными дождями или землетрясениями, что приводит к гибели людей и материальных потерь (Moxon, 1999; Jing et al., 2019). Следовательно, необходимо провести углубленное исследование, чтобы улучшить предотвращение и смягчение последствий бедствий TSF. Предыдущие исследования дамб хвостохранилищ в основном фокусировались на загрязнении окружающей среды, анализе устойчивости и механических свойствах хвостохранилищ (Nelson, 1977; Finn, 1993; Rico et al., 2008; Yu et al., 2014; Бхуян, 2016). Wijewickreme и Lu изучают механические свойства хвостов с помощью геотехнических испытаний в закрытых помещениях (Wijewickreme et al., 2005; Lu et al., 2019). Проскин анализирует устойчивость дамбы хвостохранилища в условиях замораживания – оттаивания, исследуя влияние цикла замораживания – оттаивания на проницаемость тонких хвостов (Proskin et al., 2010). Ли, Донг и Ю анализируют устойчивость тела плотины на основе теории сцепления жидкость-твердое тело и метода анализа численного моделирования (Донг и др., 2011; Ли и др., 2012; Ю. и др., 2013). Они обнаружили, что глубина залегания линии насыщения слишком мала (Рисунок 1), что является основной причиной локальной нестабильности плотины. Цзин (Jing et al., 2019) изучает процесс разрушения усиленной дамбы хвостохранилища, используя испытание на маломасштабной модели, которое обнаруживает, что слои усиления могут улучшить противоэрозионную способность дамбы хвостохранилища. Однако эти исследования ограничиваются телом плотины и не принимают во внимание характеристики потока жидкого навоза после прорыва плотины.После прорыва дамбы хвостохранилища шлам наносит катастрофический ущерб ниже по течению.

РИСУНОК 1 . Схема в разрезе дамбы хвостохранилища.

По этой причине Инь, Чжоу, Цзин и Ван изучают шлам, образующийся в результате прорыва плотины, с разной высотой плотины и размером частиц хвостов (Yin et al., 2010; Jing et al., 2012; Zhou et al., 2013; Wang et al., 2018). Они анализируют цепь бедствий прорыва плотины в соответствии с теорией систем бедствий и описывают процесс эволюции катастрофы прорыва плотины.Джеяпалан (Jeyapalan et al., 2000) и Квак (Kwak et al., 2005) изучают характеристики потока жидкого навоза, образующегося в результате прорыва дамбы хвостохранилища, через серию испытаний лотка и спрогнозировали возможный диапазон воздействия. Цзин (Jing et al., 2019) изучает влияние размера частиц на характеристики потока жидкости для прорыва плотины с помощью лабораторных модельных испытаний, которые показали, что высота потока уменьшается с увеличением размера частиц, а сила удара и скорость уменьшаются с увеличением размера частиц. размер частиц уменьшается.Характеристики потока жидкого навоза аналогичны характеристикам естественных селевых потоков. Размер частиц селевого потока широко распространен: от нескольких миллиметров глины до нескольких метров камня, как показано на Рисунке 2A (Bu et al., 2017). Однако размер частиц суспензии составляет около 0,1 мм с однородным источником материала, как показано на рисунке 2B. Характеристики потока жидкого навоза и селевого потока аналогичны; Таким образом, результаты исследования естественного селевого потока могут быть использованы в качестве справочной информации для анализа жидкости, разрушающей дамбу хвостохранилища.Что касается естественных селевых потоков, Chen et al. (2021) и Jeong (2010) изучают ударные характеристики селевых потоков с использованием различных размеров частиц, вязкости суспензии и соотношения твердой фазы с помощью аналогичных модельных испытаний (Chen et al. , 2021; Jeong, 2010; He et al., 2014). Считается, что средняя сила удара жидкости увеличивается с увеличением вязкости суспензии, соотношения твердой фазы и размера частиц.

РИСУНОК 2 . Кривая гранулометрического состава шлама и шлама, (A), потока, (B), шлама.

На характеристики потока пульпы, выходящей из обрушения дамбы хвостохранилища, напрямую влияют размер зерна, ширина трещины, концентрация пульпы и шероховатость поверхности оврага. Среди этих параметров наиболее важную роль играет концентрация жидкого навоза, но исследований по этому поводу мало. Для изучения характеристик потока жидкого навоза с различными концентрациями проводится подробное исследование. Для этой цели используется хвостохранилище Янтяньцин (в провинции Юньнань, Китай). Карта расположения хвостохранилища Янтяньцин показана на Рисунке 3.Уменьшенная версия пруда разрабатывается в лаборатории для испытаний прорыва плотины. Испытания проводятся для диапазона концентраций жидкого навоза с использованием экспериментального имитационного испытательного устройства для прорыва плотины (SSTDDB). Характеристики потока жидкого навоза с различными концентрациями, образующегося в результате прорыва дамбы хвостохранилища после серии испытаний лотка, позволили прогнозировать возможный диапазон воздействия. Результаты дают подробное представление о влиянии концентрации суспензии на характеристики потока, которые определяют время откачки и высоту ниже по потоку.

РИСУНОК 3 . Карта расположения хвостохранилища Янтяньцин.

Экспериментальная установка

Термины

Понимание и анализ характеристик текучести суспензии являются целью настоящей работы; определены несколько терминов, которые часто используются в статье. Эти термины задают контекст для читателей:

TSF: хвостохранилища.

Суспензия: массовая концентрация хвостов, включающих флюид и отложения.

Хвосты: продукты обогащения полезных ископаемых; его полезное минеральное содержание очень низкое, поэтому его нельзя использовать в производстве.

Высота потока: Высота уровня жидкости от дна лотка, как показано на Рисунке 8.

Технология обогащения: Технология обогащения такая же, как и технология переработки полезных ископаемых. Это относится к отделению полезных ископаемых от руд с помощью оборудования для обогащения полезных ископаемых, основанного на различии физических и химических свойств.

Уклон: Наклон с определенным углом, как показано на Рисунке 4A.

РИСУНОК 4 . Физический чертеж условий и установка датчика, (A) Начальный уклон плотины, (B) Плотина с накоплением хвостов, (C) Овраг, (D) Датчик и измерительная линейка, (E) Детальный чертеж датчика давления.

Плотина хвостохранилища: Устройство перехвата хвостовых вод в хвостохранилище. Как показано на Рисунке 4B, плотина состоит из двух откосов и одной платформы.

Овраг: Путь потока хвостов – это стеклянные лотки, обработанные щеткой с цементом, как показано на Рисунке 4C; датчик в овраге показан на рисунке 4D, а подробный чертеж датчика давления показан на рисунке 4E.

Экспериментальный материал

Экспериментальный материал представляет собой хвосты хвостохранилища Янтянцин в провинции Юньнань, Китай.Мы случайным образом разделили хвостовой песок на три части и провели гранулометрический анализ и трехосные испытания. Мы получили гранулометрический состав хвостов с помощью трехлазерного анализатора размера частиц Microtrac S3500 (диапазон измерений: 0,02–2800 мкм, Microtrac Inc., США), как показано на рисунке 2B. Под кумулятивным распределением понимается доля частиц меньше определенного размера. Физические и механические свойства хвостов получены путем трехосного испытания, как показано в таблице 1.

ТАБЛИЦА 1 . Физико-механический показатель хвостов.

В Китае более 80% хвостохранилищ построено с использованием метода добычи с утолщением 20–30%, поскольку он считается более экономичным (Zheng, 2017). Сброс сгущенных хвостов высокой плотности (HDTT) может сэкономить много водных ресурсов, снизить загрязнение окружающей среды и улучшить использование резервуара. Поэтому в последние годы рассматривается все больше и больше разряда HDTT. В проекте хвостохранилища учитывалась выгрузка хвостов с 62% твердых частиц месторождения Sierra Gorda Sociedad Contractual Minera (SCM), Чили (Engels et al., 2018). Итак, для экспериментальных исследований использовались четыре распространенных типа суспензии с массовой концентрацией 30%, 40%, 50% и 60%. Условия испытаний показаны в Таблице 2.

ТАБЛИЦА 2 . Условия испытаний.

Экспериментальная установка

Исходя из геометрических размеров хвостохранилища Янтяньцин, была разработана SSTDDB в соотношении 1: 400. Коэффициент кинематического подобия 1:20. Экспериментальная установка (SSTDDB) состоит из зоны резервуара, нижнего оврага, системы смешивания жидкого навоза, затвора (имитируемой дамбы), устройства измерения силы удара и скорости, системы контроля потока и устройства регулировки уклона.Панорама экспериментальной установки (SSTDDB) показана на рисунке 5A. Устройство для измерения силы удара состоит из датчика давления (тип: BX-2, диапазон: 0–10 кПа ± 0,5% полной шкалы, городской завод электронных приборов Даньдун, Ляонин, Китай), опорной плиты датчика, динамического тензодатчика и компьютера. как показано на рисунке 5B. На рисунке 6 представлена ​​схема затворного устройства и подъемного устройства затвора. Наивысшая частота дискретизации динамического тензодатчика составляет 1 кГц, а частота дискретизации – 5 Гц.Датчик давления закреплен на опорной плите датчика, а высота от дна желоба составляет 2 см. Датчик давления и измерительные линейки устанавливаются на расстоянии 2 и 4 м от плотины. Чтобы тщательно изучить характеристики потока жидкого навоза в нижнем бьефе, он построен из прозрачного закаленного стекла.

РИСУНОК 5 . Устройство для имитационных испытаний на прорыв плотины (SSTDDB).

РИСУНОК 6 . Схема устройства ворот и затворно-подъемного устройства.

Внутренние размеры хвостохранилища – 200 × 60 × 50 см (длина × ширина × высота). Размеры оврага – 400 × 30 × 40 см (длина × ширина × высота). Согласно фактической топографии дамбы хвостохранилища Янтянцзин в Китае, коэффициент уклона оврага составляет 2%, дно оврага шероховато, а шероховатость дна оврага рассчитывается по формуле Мэннинга (т. Е. Vc = 1ncR23I12) и исправлено эмпирическим путем (Li et al., 2005). Здесь nc – шероховатость дна оврага, Vc – скорость шлама на одном участке, R – гидравлический радиус, I – уклон оврага.Характеристики потока жидкостей контролируются с помощью измерительных линейок и камер высокого разрешения (Sony / HDR-CX680, разрешение камеры: 1920 × 1080 / 50p, Sony (China) Co., Ltd., Пекин, Китай). Установка измерительных линейок показана на Рисунке 4D, а высота раствора в реальном времени записывается с помощью измерительных линейок и видео. Для измерения силы удара жидкости датчики давления расположены на расстоянии 2,0 и 4,0 м от макета плотины. Точки экспериментального контроля и схема оборудования показаны на рисунке 7.

РИСУНОК 7 . Распределение точек мониторинга, (A) вид сбоку, (B) вид сверху.

Экспериментальные процедуры

(1) После того, как коэффициент уклона оврага установлен равным 2%, датчик давления, датчик динамической деформации и компьютер подключаются, и устройство для измерения силы удара проверяется так, чтобы данные равнялись нулю. в начале. Причем цифровая камера размещается в исследовательском отсеке (S ₁ = 2 м, S ₂ = 4 м).

(2) Затем суспензия готовится с помощью системы смешивания суспензии до концентраций 30%, 40%, 50% и 60%. Шлам по конвейерному трубопроводу подается в хвостохранилище. В то же время суспензия на участке перемешивается до образования однородной суспензии. Начальная высота заполнения хвостохранилища составляет 30 см, как показано на Рисунке 7. После того, как поверхность жидкого навоза стабилизируется, задвижка полностью открывается за 0,5 с с помощью цилиндра, чтобы имитировать мгновенный прорыв дамбы хвостохранилища.

(3) Сила удара, высота потока и скорость (с использованием метода отслеживания перемещений) суспензии собираются датчиками давления, камерами высокого разрешения, компьютерами и измерительными линейками.

(4) Каждый тест на концентрацию проводился трижды, и в качестве значения анализа данных принималось среднее значение. Шкала, рекомендованная предыдущим исследованием (Jing, 2011) (высота потока, сила удара и время, 1: 400, 1: 557,3 и 1:20, соответственно), используется для высоты потока, силы удара и времени достижения пиковая скорость.

Вся экспериментальная процедура показана на Рисунке 8.

РИСУНОК 8 . Экспериментальные процедуры испытания на прорыв хвостохранилища.

Результаты и анализ

Анализ характеристик потока

Высота потока суспензии на секциях S ₁ и S ₂ были записаны двумя размещенными камерами высокого разрешения S ₁ = 2 м и S ₂ = 4 м от носка плотины.Схема потока суспензии с различными концентрациями через 4,0 с на участке S ₁ показана на рисунке 9. Она показывает, что концентрация суспензии оказывает значительное влияние на структуру потока. Шлам колеблется при S ₁ = 2 м и S ₂ = 4 м; структура потока суспензии становится более плоской при уменьшении концентрации суспензии, что указывает на то, что структура потока суспензии является непостоянным потоком. Высота потока контролируется измерительными линейками и камерами высокого разрешения (Sony / HDR-CX680, разрешение камеры: 1920 × 1080 / 50p, Sony (China) Co., Ltd., Пекин, Китай) в реальном времени. Высота потока с различными концентрациями на участках S ₁ и S ₂ показана на Рисунке 10.

РИСУНОК 9 . Схема течения пульпы разной концентрации на участке S ₁ (2,0 м). (A) 60%, (B) 50%, (C) 40%, (D) 30%.( т = 4,0 с).

РИСУНОК 10 . Высота потока жидкого навоза на участках S ₁ (2,0 м) и S ₂ (4,0 м) и вдали от носка плотины). Этап (А) быстрое нарастание; Этап (Б) быстрого восстановления; Стадия (C) медленное снижение.

Путем анализа погруженного пика секции S ₁ было обнаружено, что кривая высоты потока включает два пика; первый пик – 11,9, 13, 14 и 14. 8 см, а второй пик составляет 9,7, 10,8, 12 и 13 см для концентраций суспензии 30%, 40%, 50% и 60% соответственно. Он также показывает увеличение погруженного пика с концентрацией суспензии в секциях S ₁ и S ₂ . Основная причина заключается в том, что вязкость суспензии увеличивается с увеличением концентрации суспензии, что может увеличить силу трения между суспензией и желобом; высота потока значительно увеличилась на участках S ₁ и S ₂ .

Когда концентрация суспензии составляет 60%, на участке S ₁ первый пик достигает 14.8 см за 2,1 с, а второй пик достигает 13 см за 3,3 с. Как говорит М. Рико (M. Rico., 2008), пульпа, образующаяся в результате прорыва плотины, образует «водяной поток» с более низкой вязкостью спереди и «жидкий раствор» с более высокой вязкостью сзади. Струя воды движется быстрее из-за ее низкой вязкости. Следовательно, первый пик образован потоком воды с более низкой вязкостью, а второй пик образован суспензией с более высокой вязкостью. Течение пульпы в любой секции можно разделить на три стадии: стадия (А) быстрого увеличения; стадия (Б) быстрое сокращение; стадия (C) медленное снижение.График высоты потока имеет треугольную форму, и вывод согласуется с приведенным в ссылке (Xie, 1992). Из рисунка 10 также видно, что суспензии с более высокой концентрацией может потребоваться меньше времени, чтобы достичь того же участка. Это означает, что время эвакуации ниже по потоку может увеличиться.

Изменение силы удара суспензии

Сила удара суспензии определяется датчиками давления на участках S ₁ и S ₂ , соответственно, и показано на рисунке 11 (начало координат – это время, когда суспензия достигает S ₁ и S ₂ ).Как показано на Рисунке 11, на графике ударной силы есть два пика. В разделе S ₁ график показывает, что первый пик достигает 6,5 кПа за 1,0 с, а второй пик достигает 5,7 кПа за 2,1 с, когда концентрация суспензии составляет 30%. Основная причина заключается в том, что при обрушении дамбы хвостохранилища первым течет поток воды с более низкой концентрацией, за которым следует пульпа с более высокой концентрацией. После того, как суспензия достигает S ₁ , струя воды сначала попадает на датчик давления.Поскольку концентрация водного потока ниже, его скорость выше, поэтому он дает самый большой пик ударной силы, а затем формируется первый пик. По мере того, как водяной поток утекает, сила удара постепенно уменьшается, и в это время суспензия с более высокой концентрацией попадает на датчик давления. Поскольку песок в суспензии создает дополнительную силу на датчик, сила удара увеличивается, и образуется второй пик. Общая тенденция графика силы удара аналогична для различных концентраций суспензии.График силы удара можно разделить на три этапа: этап (А), быстрое нарастание; стадия (Б) – быстрое сокращение; стадия (C), медленное снижение.

РИСУНОК 11 . Ударная сила пульпы на участках S ₁ и S ₂ (2,0 и 4,0 м от носка плотины). Этап (А) этап быстрого увеличения; Стадия (Б) стадия быстрого восстановления; Стадия (C) стадия медленного восстановления.

Как показано на рисунке 11A, первое пиковое значение ударной силы, создаваемой суспензией с концентрацией 30%, 40%, 50% и 60% на участках S ₁ , равно 6.Соответственно. Это показывает, что сила удара пульпы уменьшается с увеличением концентрации. Основная причина заключается в том, что вязкость суспензии увеличивается с увеличением концентрации суспензии, что может снизить скорость потока. Согласно соотношению между скоростью потока и силой удара (Xie, 1992), наблюдается, что сила удара положительно коррелирует со скоростью жидкости, а также с размером твердых веществ, переносимых в жидкости.Следовательно, концентрация жидкости тесно связана с силой удара, воздействующей на здания ниже по течению. Рисунок 11 демонстрирует, что все кривые ударной силы достигают пикового значения в течение 2,0 с (что эквивалентно 40,0 с на месте) с быстрым увеличением спереди и плавным уменьшением сзади. Это показывает, что скорость роста силы удара намного выше, чем скорость уменьшения.

Изменение скорости суспензии

Точки индикатора смещения используются для регистрации скорости суспензии.Трекер и камера записывают скорость на двух участках: S ₁ и S ₂ . Скорости фронта в различных точках мониторинга поясняются в таблице 3. Кривые скорости потока суспензии с различными концентрациями на участках S ₁ и S ₂ показаны на рисунке 12. (Координата origin – время поступления жидкого навоза в секции S ₁ и S ₂ .) Наблюдается, что скорость движения пульпы с концентрацией 30%, 40%, 50% и 60% на участке S ₁ составляет 3,61, 3,3, 3,0 и 2,77 м / с соответственно. Это показывает, что скорость суспензии уменьшается с увеличением концентрации. Чем выше концентрация, тем больше времени требуется для достижения суспензии ниже по потоку. Время достижения 60% -ной концентрации на участке S ₁ на 0,5 с больше, чем 30% -ная концентрация, что эквивалентно увеличению на 10 с на фактической площадке.Это может продлить время эвакуации в случае прорыва плотины.

ТАБЛИЦА 3 . Скорость фронта на разных участках для четырех различных концентраций пульпы.

РИСУНОК 12 . Кривая скорости пульпы на участке S ₁ и S ₂ (2,0 и 4,0 м от носка плотины). Начало координат – это начальное время достижения шлама секциями S ₁ и S ₂ .Ступень (А) Ступень быстрого восстановления; Этап (Б) Стабильный этап; Этап (C) Этап медленного восстановления.

Рисунок 12 также показывает, что мгновенная скорость суспензии уменьшается с увеличением концентрации. Причина в том, что концентрация может увеличить вязкость суспензии, что заставляет суспензию потреблять больше энергии в процессе потока. Кривую скорости жидкого навоза, образующегося в результате прорыва дамбы, можно разделить на три стадии: стадия (A) быстрое восстановление; стадия (Б) постоянная; стадия (C) медленное снижение.Стадия (A), быстрое сокращение ведущей секции, является начальной стадией, когда гидросмесь прорыва плотины достигает характерных участков. Когда суспензия достигает нижнего потока, скорость в передней части суспензии увеличивается, а затем она быстро уменьшается, продолжаясь около 6,0 с. Для стадии (B), стабильной стадии (тело дракона), скорость остается на относительно стабильной стадии. Однако средняя продолжительность скорости различна соответственно в разных секциях. На стадии (C) медленное восстановление («драконий хвост»), поскольку поток суспензии из верхнего по потоку постепенно уменьшается, а энергия суспензии из «драконьего хвоста» уменьшается медленно, скорость суспензии неуклонно снижается до тех пор, пока вся суспензия не вытечет из оврага.

Обсуждение

TSF – уникальная технологическая подсистема горно-обогатительного комбината. Жидкий раствор, образующийся в результате прорыва плотины, опасен и может нанести серьезный ущерб безопасности и окружающей среде. Концентрация суспензии определяет вязкость и влияет на преобразование энергии суспензии при движении вниз по потоку. В Китае есть тысячи хвостохранилищ, и методы размещения в каждом хвостохранилище разные; концентрация хвостохранилища также различается.Поэтому изучение ущерба от стихийных бедствий от различных концентраций навозной жижи имеет большое значение. Затем результаты могут дать подробное представление о характеристиках потока по влиянию концентрации суспензии, которая определяет время вакуумирования и высоту ниже по потоку.

В ходе экспериментального исследования было замечено, что с уменьшением концентрации пульпы сила удара и скорость суспензии увеличиваются в различной степени; напротив, высота потока увеличивается с уменьшением концентрации суспензии.Основная причина заключается в том, что чем выше концентрация суспензии, тем выше статический предел текучести и вязкость в той или иной степени. Снижение статического предела текучести и вязкости указывает на то, что сопротивление суспензии во время движения уменьшается, и суспензия перемещается дальше. По формуле ΔH = τ ₀ / γ _{C ∙} I (где H – толщина клея, τ ₀ – статический предел текучести суспензии, γ _C – объемная плотность суспензии, а I – продольный наклон канавки) (Jing, 2011), известно, что высота потока суспензии ( H ) уменьшается с уменьшением статического предела текучести ( τ ₀ ).Поскольку статический предел текучести суспензии имеет нелинейную зависимость от концентрации, можно сделать вывод, что высота потока суспензии нелинейно изменяется с изменением концентрации, что также подтверждается результатами испытаний.

С точки зрения энергии, до прорыва дамбы хвостохранилища пульпа имеет определенную потенциальную гравитационную энергию. Полная энергия жидкого навоза, образующегося в результате прорыва плотины, рассчитывается из общей потенциальной энергии гравитации. Гравитационная потенциальная энергия жидкого навоза постепенно преобразуется в кинетическую энергию после прорыва дамбы.По мере уменьшения концентрации вязкость суспензии постепенно уменьшается, делая вещества в суспензии рыхлыми, а не собирающимися вместе, тем самым уменьшая взаимодействие между материалами, поэтому скорость потока суспензии увеличивается с уменьшением концентрации суспензии. Более высокая скорость приводит к огромной скорости преобразования потенциальной энергии в кинетическую после прорыва плотины, уменьшая удерживаемую потенциальную энергию в ограниченном пространстве, и меньшая высота потока создается ниже по течению.Согласно исследованиям (Wu et al., 1990), сила удара текущего песка пропорциональна квадрату скорости. Следовательно, сила удара жидкого навоза в результате прорыва дамбы увеличивается с уменьшением концентрации жидкого навоза.

Экспериментальное исследование показало, что на участке S ₁ диапазон воздействия суспензии с концентрацией 30% составлял 0–6,5 кПа, тогда как диапазон воздействия суспензии с концентрацией 60% составлял 0–3,3 кПа, как показано на рисунке. 11. Это показывает, что колебания силы удара при низкой концентрации более интенсивны.Это явление согласуется с исследованием селей Лю (Liu et al., 2019). Как говорит Лю, когда поток обломков низкой плотности взаимодействует с препятствиями, максимальная сила удара в основном возникает от удара частиц в жидкости и препятствий, которые существуют на протяжении всего процесса удара. Когда поток обломков высокой плотности взаимодействует с препятствиями, максимальная сила удара возникает, когда они просто касаются препятствий, и основной вклад в силу удара вносит высоковязкое «вязкое тело», состоящее из частиц и воды.Кроме того, жидкость с более высокой вязкостью имеет меньшую скорость потока (Liu et al., 2019), поэтому колебания силы удара суспензии с низкой концентрацией более интенсивны.

После прорыва дамбы хвостохранилища шлам наносит огромный ущерб ниже по течению; следовательно, мы можем построить отводной канал или другие конструкции ниже по потоку и построить структуры для рассеивания энергии в отводном канале, тем самым уменьшив степень повреждения жидкости (Kim et al., 2018). Например, Чен (Chen et al., 2015) построили структуру рассеивания энергии путем рытья котлованов в канале. Конструкция рассеивания энергии может снизить скорость обломочного потока до исходной 0,43-0,63 раза. Установка гибкого сетчатого барьера также является хорошей мерой для рассеивания энергии. После того, как жидкость ударяется о гибкие сетчатые барьеры, ее энергия значительно снижается. Степень уменьшения зависит как от текстуры материала, так и от размера ячеек (Huo et al., 2018; Yuan et al., 2019). Поэтому предлагается построить гибкий сетчатый барьер ниже по течению или выкопать ямы в отводном канале, чтобы снизить степень повреждения прорыва плотины.

Заключение

(1) Кривая высоты потока и ударной силы шлама ниже по потоку включает два пика. Первый пик образован передним потоком воды с более низкой вязкостью, а второй пик образован суспензией с более высокой вязкостью. На участке S ₁ (2,0 м от плотины) максимальная высота и сила удара составляют 11,9, 13, 14, 14,8 см и 6,5, 5,7, 3,9 и 3,3 кПа для концентраций пульпы 30%, 40%, 50%. , и 60% соответственно. Замечено, что скорости движения пульпы с концентрацией 30%, 40%, 50% и 60% на участке S ₁ равны 3.61, 3.3, 3.0 и 2.77 м / с.

(2) Кривую высоты потока и силы удара можно разделить на три этапа: быстрое увеличение, быстрое снижение и медленное снижение. Кривую скорости также можно разделить на три этапа: быстрое снижение, стабильное и медленное снижение.

(3) В ходе экспериментального исследования было замечено, что с уменьшением концентрации пульпы ударная сила и скорость суспензии увеличивались в различной степени; напротив, высота потока увеличивалась с уменьшением концентрации суспензии.Основная причина заключается в том, что чем выше концентрация суспензии, тем выше статический предел текучести и вязкость – в разной степени.

Результаты дают подробное представление о влиянии концентрации суспензии на характеристики потока, которые определяют время откачки и высоту ниже по потоку.

Заявление о доступности данных

Исходные материалы, представленные в исследовании, включены в статьи / дополнительные материалы, дальнейшие запросы можно направлять соответствующим авторам.

Вклад авторов

Концептуализация, XJ; Методология, ЧП; Проверка, YC, XX и WW; Письмо – Подготовка оригинального проекта, XJ и CP; Написание – обзор и редактирование, XJ.

Финансирование

Это исследование финансируется Национальным фондом естественных наук Китая (гранты № 51974051, 51804051 и 51804222), проектом Фонда естественных наук Комиссии по науке и технологиям Чунцина (№ cstc2018jcyjAX0231), Специальной докторской диссертацией Чунцина. Научный фонд (грант No.XmT2018017), Пост-финансируемые проекты Чунцинского университета науки и технологий (№ ckhqzz2008005), Ключевые технологические проекты по предотвращению и контролю крупных аварий на безопасном производстве (Chongqing-0009-2018AQ, Chongqing-0006-2018AQ, Chongqing- 0004-2017AQ). Фонд самодельного оборудования Чунцинского университета науки и технологий (№ ZZSB2019013), Программа научных и технологических исследований муниципальной комиссии по образованию Чунцина (KJZD-K201

1).

Конфликт интересов

WW работал в Chongqing GaoXin Engineering Survey and Design Institute Ltd., Co.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Управляющий редактор заявил о совместной принадлежности к одному из авторов (WW) во время рецензирования.

Примечание издателя

Все претензии, выраженные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно относятся к их аффилированным организациям или к претензиям издателя, редакторов и рецензентов.Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или заявление, которое может быть сделано его производителем, не подлежат гарантии или одобрению со стороны издателя.

Ссылки

Bu, X., Tang, C., and Qu, Y. P. (2017). Гранулометрический состав и размерность структуры «7. 4-дюймовые гигантские селевые отложения в округе Шимянь, провинция Сычуань, Китай. J. Disaster Prev. Mitigation Eng. 37 (6), 1016–1022.

Google Scholar

Чен, Ю., Цзо, Дж., Лю, Д., Ли, Ю. и Ван, З., (2021). Экспериментальное и численное исследование биматериальных композитных тел уголь-порода при трехосном сжатии. Внутр. J. Coal Sci. Technol. 8, 908–924. doi: 10.1007 / s40789-021-00409-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, J., Chen, X., Li, Y., and Wang, F. (2015). Экспериментальное исследование характеристик течения разбавленного селя в дренажном канале со структурой рассеяния энергии. англ. Геология. 193, 224–230. doi: 10.1016 / j.enggeo.2015.05.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Донг, Л., Чжао, Г., и Гун, Ф. (2011). Модель интервального анализа сейсмической устойчивости хвостохранилища и ее применение , 42. Journal of Central South University, 164–169.

Google Scholar

Энгельс, Дж., Гонсалес, Х., Эдо, Г., и Макфейл, Г. И. (2018). «Внедрение систем выпускного патрубка для хвостохранилищ высокой плотности в Sierra Gorda Sociedad Contractual Minera, Чили», в материалах 21-го Международного семинара по пастам и утолщенным хвостам . Редакторы Р.Дж. Джуэлл и А. Б. Фури (Перт: Австралийский центр геомеханики), 389–400. doi: 10.36487 / acg_rep / 1805_32_engels

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Finn, W. (1993). Сейсмическая стабилизация хвостохранилища государственного парка Сент-Джо. Proc. Геотехнический практикум. Dam Rehabil. , 25–28.

Google Scholar

He, X., Tang, H., and Chen, H. (2014). Экспериментальное исследование ударных характеристик обломочного потока с учетом различной вязкости суспензии, соотношения твердой фазы и диаметра зерен. Подбородок. J. Geotechnical Eng. 36 (5), 977–982. doi: 10.11779 / CJGE201405024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Huo, M. , Zhou, J.-w., Yang, X.-g., and Zhou, H.-w. (2018). Свойства динамической эволюции селевых потоков, контролируемых гибкими сетчатыми барьерами различных размеров. Араб Дж. Геоши. 11, 465–477. doi: 10.1007 / s12517-018-3786-x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jeong, S. W. (2010). Реология, зависящая от размера зерна, на подвижность селевых потоков. Geosci. J. 14, 359–369. doi: 10.1007 / s12303-010-0036-y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джеяпалан, Дж. К., Дункан, Дж. М., и Сид, Х. Б. (2000). Исследование обтекания хвостохранилищ. J. geotechnical Eng. 109, 172–189.

Google Scholar

Цзин, X., Чен, Ю., Пан, К., Инь, Т., Ван, В., и Фань, X. (2019). Эрозионное разрушение почвенного откоса сильным дождем: лабораторные исследования и модифицированная GA модель разрушения почвенного откоса. Ijerph 16 (6), 1075–1085. doi: 10.3390 / ijerph26061075

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jing, X. , Chen, Y., Xie, D., Williams, D. J., Wu, S., Wang, W., et al. (2019). Влияние крупности зерна на гидродинамику селевого нагона от прорыва дамбы хвостохранилища. заявл. Sci. 9 (12), 2474. doi: 10.3390 / app9122474

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jing, X. F. (2011). Исследование характеристик потока наносов и предотвращения аварий при прорыве хвостохранилища .Чунцин: Университет Чунцина.

Google Scholar

Цзин, X., Инь, Г., и Вэй, З. (2012). Исследование скачков прорыва дамбы хвостохранилища с плавающей пульпой в модельном эксперименте с различными затворами обрушения. Rock Soil Mech. 33, 745–752. doi: 10.1007 / s11783-011-0280-z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jing., X., Chen., Y., Williams., D., Serna, M., and Zheng, H. (2019). Преодоление разрушения усиленной дамбы хвостохранилища: лабораторные исследования и модель прогноза разрушения плотины. Вода 11 (2), 315–330. doi: 10.3390 / w11020315

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kim, M. -I., Kwak, J.-H., and Kim, B.-S. (2018). Оценка силы динамического удара селевого потока в горном потоке по характеристикам селевого потока в горном потоке по характеристикам селевого потока. Environ. Науки о Земле. 77, 538–552. doi: 10.1007 / s12665-018-7707-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Квак, М., Джеймс, Д.Ф. и Кляйн К. А. (2005). Текучесть хвостовой пасты для поверхностного захоронения. Внутр. J. Mineral Process. 77, 139–153. doi: 10.1016 / j.minpro.2005.06.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, Q., Zhang, L., and Qi, Q. (2012). Характеристики неустойчивости и анализ устойчивости хвостохранилища на основе теории гидродинамической связи. Rock Soil Mech. 33, 243–250. doi: 10.16058 / j.issn.1005-0930.2017.03.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Д., Ю, Ю. и Ду, Дж. (2019). Пространственно-временное распределение ударной силы селевого потока. Advaced Eng. Sci. 51 (3), 17–25.

Google Scholar

Лу, X., Чжоу, В., и Дин, X. (2019). Регрессия изучения ансамбля для оценки неограниченной прочности на сжатие обратной засыпки из цементной пасты . IEEE Access, 2918177. doi: 10.15961 / j.js Portuguese.201801042

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Moxon, S. (1999). Опять неудача. Внутр.Строительство плотины гидроэлектростанции 51, 16–21.

Google Scholar

Нельсон, Дж. (1977). Параметры, влияющие на устойчивость хвостохранилищ . Анн-Арбор: Материалы конференции Geotech Pmct по утилизации твердой воды, 440–460.

Google Scholar

Проскин, С., Сего, Д., и Алостаз, М. (2010). Тесты замораживания-оттаивания и консолидации зрелых тонких хвостов (MFT) Suncor. Cold Regions Sci. Техн. 63, 110–120. DOI: 10.1016 / j.coldregions.2010.05.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Tang, L., Li, Z., Zhao, Y., Qin, J., and Lin, L. (2012). Идентификация опасностей, ориентированных на жизненный цикл хвостохранилища. Процедура. Англ. 43, 282–287. doi: 10.1016 / j.proeng.2012.08.048

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang., K., Yang, P., Hudson-Edwards, K., Lyu, W., Yang, C., and Jing, X. (2018). Интеграция DSM и SPH для моделирования маршрутизации выноса гидросмеси при разрушении хвостохранилища по трехмерной реальной местности. Вода 10 (8), 1087–1101. doi: 10.3390 / w10081087

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wijewickreme, D., Sanin, M. V., and Greenaway, G.R. (2005). Реакция на циклический сдвиг мелкозернистых хвостов горных выработок. Кан. Геотех. J. 42, 1408–1421. doi: 10.1139 / t05-058

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, J., Kang, Z., and Tian, ​​L. (1990). Наблюдение за селевыми потоками в Цзянцзягоу . Провинция Юньнань. Пекин: Science Press.

Google Scholar

Се, Р. З. (1992). Гидравлика Dam-Break . Цзинань: Shandong Science and Technology Press.

Google Scholar

Инь, Г. , Цзин, X. и Вэй, З. (2010). Экспериментальное исследование аналогичного моделирования прорыва дамбы хвостохранилища. Подбородок. J. Rock Mech. Англ. 29, 3830–3838.

Google Scholar

Ю., Г., и Сонг, К., (2014). Обзор новых достижений в области безопасности хвостохранилищ в зарубежных исследованиях и текущего состояния с тенденциями развития в Китае. Подбородок. J. Rock Mech. Англ. 33, 3238–3248.

Google Scholar

Ю. С., Шао Л. и Лю С. (2013). Анализ устойчивости хвостохранилища на основе метода предельного равновесия конечных элементов. Rock Soil Mech. 34, 1185–1190.

Google Scholar

Юань, Д., Лю, Дж., Ю, Ю., Чжан, Г., Ван, Д., и Лин, З. (2019). Экспериментальное исследование эксплуатационных характеристик вязких селевых потоков с решетчатой ​​плотиной для снижения опасности селевых потоков. Бык. Англ. Геол. Environ. 78, 5763–5774. doi: 10.1007 / s10064-019-01524-z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zheng, B. (2017). Исследование основных вопросов метода разведки сильно утолщенных хвостов и анализа устойчивости хвостохранилища [D] . Чунцин: Университет Чунцина.

Google Scholar

Чжоу, К., Лю, Ф., и Ху, Дж. (2013). Исследование цепи бедствий при прорыве дамбы хвостохранилища и технологии предотвращения бедствий с сокращением цепей. J. Catastrophology 28, 24–29. doi: 10.3969 / j.issn.1000-811X.2013.03.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

% PDF-1.6 % 1 0 объект >>>] / OFF [] / Order [] / RBGroups [] >> / OCGs [6 0 R 7 0 R] >> / Pages 3 0 R / StructTreeRoot 8 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 5 0 объект > / Шрифт >>> / Поля [] >> эндобдж 2 0 obj > поток 2017-05-08T14: 10: 42 + 02: 002017-05-08T14: 10: 42 + 02: 002017-05-08T14: 10: 42 + 02: 00Microsoft® Word 2010application / pdfuuid: ae85eb15-06bb-4cb7-a480 -8e72b31308aauuid: 2b8e8f06-1a0e-4d88-9dfc-07a9baa Microsoft® Word 2010 конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 55 0 объект > эндобдж 56 0 объект > эндобдж 204 0 объект > эндобдж 205 0 объект > эндобдж 206 0 объект > эндобдж 207 0 объект > эндобдж 208 0 объект > эндобдж 209 0 объект > эндобдж 210 0 объект > эндобдж 211 0 объект > эндобдж 212 0 объект > эндобдж 213 0 объект > эндобдж 214 0 объект > эндобдж 215 0 объект > эндобдж 216 0 объект > эндобдж 217 0 объект > эндобдж 218 0 объект > эндобдж 219 0 объект > эндобдж 220 0 объект > эндобдж 221 0 объект > эндобдж 222 0 объект > эндобдж 223 0 объект > эндобдж 224 0 объект > эндобдж 225 0 объект > эндобдж 226 0 объект > эндобдж 227 0 объект > эндобдж 228 0 объект > эндобдж 229 0 объект > эндобдж 230 0 объект > эндобдж 231 0 объект > эндобдж 232 0 объект > эндобдж 233 0 объект > эндобдж 234 0 объект > эндобдж 235 0 объект > эндобдж 236 0 объект > эндобдж 237 0 объект > эндобдж 238 0 объект > эндобдж 239 0 объект > эндобдж 240 0 объект > эндобдж 241 0 объект > эндобдж 242 0 объект > эндобдж 243 0 объект > эндобдж 244 0 объект > эндобдж 245 0 объект > эндобдж 246 0 объект > эндобдж 247 0 объект > эндобдж 248 0 объект > эндобдж 249 0 объект > эндобдж 250 0 объект > эндобдж 251 0 объект > эндобдж 252 0 объект > эндобдж 253 0 объект > эндобдж 254 0 объект > эндобдж 255 0 объект > эндобдж 256 0 объект > эндобдж 257 0 объект > эндобдж 258 0 объект > эндобдж 259 0 объект > эндобдж 260 0 объект > эндобдж 261 0 объект > эндобдж 262 0 объект > эндобдж 263 0 объект > эндобдж 264 0 объект > эндобдж 265 0 объект > эндобдж 266 0 объект > эндобдж 267 0 объект > эндобдж 268 0 объект > эндобдж 269 ​​0 объект > эндобдж 270 0 объект > эндобдж 271 0 объект > эндобдж 272 0 объект > эндобдж 273 0 объект > эндобдж 274 0 объект > эндобдж 275 0 объект > эндобдж 276 0 объект > эндобдж 34 0 объект > эндобдж 17 0 объект > / MediaBox [0 0 595.