Эмульсии битумные дорожные реферат
Обновлено: 05.07.2024
Битум был первым продуктом из нефти, которым пользовался человек: уже за 3800 лет до н.э. его применяли как строительный материал. Битумы и асфальты, добываемые в районах нефтяных месторождений, использовали в качестве связывающих, антисептических, противокоррозионных и водонепроницаемых материалов, для строительства зданий и башен, водопроводных и сточных каналов, туннелей, зерно- и водохранилищ, дорог, в судостроении, медицине и мумификации трупов. С развитием нефтяной промышленности возросла переработка асфальто-смолистых нефтей, увеличилось производство и улучшилось качество битумов, которые вытеснили природный асфальт, но добыча последнего продолжается до сих пор.
В настоящее время битум широко применяют в строительстве, промышленности, сельском хозяйстве и реактивной технике , а также для защиты от радиоактивных излучений. Ведущей областью применения битумов являются строительство и ремонт дорог, жилых домов, промышленных предприятий и аэродромов.
Ниже приведены данные о потреблении нефтяных битумов в различных областях за последнее десятилетие (в %):
| РФ | США | Западноевропейские страны |
| 35 | 73,6 | 79,8 |
Из этих данных видно, что в США и западноевропейских странах более 70% битума используется для строительства и ремонта дорожных покрытий. Такое распределение в потреблении битумов объясняется разветвленностью сети дорог США и большой нагрузкой автотранспорта. В СССР доля потребления битумов в промышленном в гражданском строительстве и в других областях народного хозяйства наибольшая . Доля дорожных покрытии с применением битума в СССР составляет 93—95% от всех усовершенствованных покрытий и лишь 3 - 5% падает на покрытия с применением цементо-бетона. Производство нефтяных битумов в СССР достигло значительного развития: по сравнению с 1938 г. оно увеличилось в 1958 г. в 10, в 1965 г. почти в 20, а в 1970 г. в 30 раз. В соответствии с Директивами XXIV съезда КПСС на 1971- 1975 гг. объем переработки нефти возрастет в 1,5 раза по сравнению с 1970 г. и соответственно увеличится объем производства нефтяных битумов. Производство нефтяных битумов во всем мире в 1970 г. составило более 50 млн. т, в том числе в США 32.6 млн. т. Обращает на себя внимание тенденция к увеличению мощности и выхода битумов па перерабатываемую нефть.
Выход битума на нефть составляет 2—5%, в США 4,5%, что объясняется большей долей выработки там остаточных и компаундированных битумов; в ФРГ 4.85%;в Англии 2,2—2.4%; в Румынии 3.8%. За последние 15 лет резко (в 1,6 раза) возросла общая мощность процессов производства битумов в капиталистических странах, в том числе: в CШA в 1,2; в Англии в 1,45; во Франции в 2.1; в ФРГ в 5,75; в Канаде В 1,1 И в Венесуэле в 4,85 раза . На 1 январи 1971 г. мощности процессов по производству нефтяных битумов (в тыс. т/год) составили: всего в капиталистических странах 69 451; в том числе в Северной Америке 41791 (в США 32 604); в Центральной и Южной Америке 2 914; в Западной 5 Европе 16 426; на Ближнем и Среднем Востоке 1 489; в Африке 622; на Дальнем Востоке и в Океании 6 209 (в том числе в Японии 2 198) .
Столь значительный рост производства и потребления битумов, а также повышение требований к их качеству настоятельно требуют более глубокого и всестороннего изучения состава и свойств битумов, влиянии параметров технологического режима, кинетики и гидродинамики процессов и природы сырья на эти показатели. Применение новых схем и средств автоматизации позволит комплексно автоматизировать и интенсифицировать процессы производства битумов. Анализ технико-экономических показателей работы битумных установок определит наиболее рациональный способ их производства.
Классификация битумов
Остатки легкого крекинга гудрона, полугудрона и других
Остатки деасфальтизации отбензиненных нефтей,
гудронов и других остаточных продуктов
Экстракты селективной очистки дистиллятных и
Паровоздушной смесью с применением инициаторов к
Окисленные битумы с дистиллятными и остаточными
масляными н яруги ми фракциями
Смеси остатков, выделенных различными селективными
Остаточные битумы с окисленными остатками,
выделенными селективными растворителями
Смеси окисленных битумов различной глубины
Фенольные, крезольные, канифольные, кумароновые и
Состав битумов
Битумы представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов нефти и их гетеропроизводных, содержащих кислород, серу, азот и металлы (ванадий, железо, никель, натрий и др.). Элементарный состав битумов примерно следующий (в вес.%): углерода 80—85; водорода 8—11,5; кислорода 0,2—4; серы 0,5—7; азота 0,2— 0,5.
Характерно, что с увеличением содержания серы в битуме повышаются его плотность (рис. 1) и коэффициент рефракции его масляного компонента (рис. 2)
Для разделения битумов на группы разработано большое число методов. Наиболее характерными и широко применяемыми в практике являются методы Маркуссона , ГрозНИИ , Н. Фурби , Н.И. Черножукова и Г.А. Тилюпо , С.Р. Сергиенко и сотрудников , О'Доннелля , Л.P. Клейншмидта, А. Бестужева и Д. Баргмана , ВНИИ НП и СоюзДорНИИ . Применяя различные методы разделения битумов и растворители, получают различные результаты по числу групп, их содержанию и структуре. Так, доля асфальтенов, осажденных при помощи петролейного эфира, меньше, чем при использовании н-гептана, и т. д . По методу Маркуссона битумы разделяют на масла, смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды. Часто пользуются делением битума на асфальтены и мальтены, представляющие собой сумму масел и смол.
Масла снижают твердость и температуру размягчения битумов, увеличивают их текучесть и испаряемость. Элементарный состав масел: углерода 85—88%, водорода 10—14%, серы до 4,5%, а также незначительное количество кислорода и азота. Молекулярный вес масел 240—800 (обычно 360—500), отношение С:Н (атомное), характеризующее степень ароматичности, обычно равно 0,55—0,66. Плотность масел меньше 1 г/см ^3 (103 кг/м ^3 ).
Характеристика масляных соединений, входящих в состав битумов, следующая. Парафиновые соединения нормального и изостроения с числом углеродных атомов 26 и более, имеют плотность 0,79-0,82 г/см ^3 (790 — 820 кг/м ^3 ), коэффициент рефракции 1,44—1,47, молекулярный вес 240 — 600, температуру кипения 350 — 520°С, температуру плавления 56—90°С. Нафтеновые структуры содержат от 20 до 35 углеродных атомов, плотность 0,82—0,87 г/см^3 (820-870 кг/м^ 3 ), коэффициент рефракции 1,47—1,49, молекулярный вес 450—650.
Асфальтены рассматриваются как продукт уплотнения смол. В свободном виде они представляют собой твердые неплавящиеся хрупкие вещества черного или бурого цвета. В отличие от других компонентов битумов они нерастворимы в насыщенных углеводородах нормального строения (С5—С7), а также в смешанных полярных растворителях — спирто-эфирных смесях и низкокипящих спиртах, в нефтяных газах (метане, этане, пропане и др.), но легко растворимы в жидкостях с высоким поверхностным натяжением более 24 дин/см (24 мн/м) — бензоле и его гомологах, сероуглероде, хлороформе и четыреххлористом углероде.
Смолы при обычной температуре — это твердые вещества красновато-бурого цвета. Их плотность 0,99— 1,08 г/см^3 (990-1080 кг/м^ 3 ). Смолы являются носителями твердости, пластичности и растяжимости битумов. Они относятся к структуры высокой степени конденсации, соединенным между собой алифатическими цепями.
В их состав входят кроме углерода (79—87%) и водорода (8,5—9,5%) кислород (1—10%), сера (1—10%), азот (до 2%) и много других элементов, включая металлы (Fe, Ni, V, Cr, Mg, Со и др.) . Молекулярный вес смол 300—2500.Химический состав асфальтенов вследствие его сложности изучен недостаточно. Предложено несколько типов полициклических структур как основных звеньев молекул смол и асфальтенов.
Технология получения битумов существенно влияет на их состав. Так, содержание смол в битумах одной и той же температуры размягчения, полученных непрерывным окислением сырья в колонном аппарате и в змеевиковом реакторе, ниже, а содержание асфальтенов и масел несколько выше, чем в битумах, полученных окислением того же сырья в периодическое кубе. Отличаются также структура компонентов и свойства готовых битумов, полученных различными способами.
Хранение, разлив и транспортирование битумов
Битумы хранят в специально оборудованных резервуарах. К ним предусмотрен подвод водяного пара и электроэнергии для обогрева, подвод сжатого воздуха и оборудование для перемешивания, подача водяного пара для предотвращения вспышки паров продукта. Обычно пену и воду не подают, так как это связано с опасностью вспенивания и перебросами продукта.
Резервуары оборудуют дыхательными и взрывными клапанами. Для хранения и смешения маловязких дорожных битумов целесообразно использовать резервуары большей емкости (1000—5000 м 3 ), для высоковязких битумов — резервуары небольшой емкости (100—500 м 3 ). Суммарная емкость хранения зависит от производительности установки и реализации битумов и в среднем составляет от 2000 до 5000 м 3.
Для облегчения полного опорожнения резервуара днище делают наклонным. Для внутризаводского транспортирования битумов наиболее распространены и удобны в эксплуатации поршневые насосы с паровым и электроприводом. Ротационные насосы применяют на автоматических смесительных установках.
Трубопроводы для транспортирования битумов укладывают обычно на поверхности земли либо в лотках и траншеях. Насосы, перекачивающие расплавленный битум, трубопроводы и резервуары тщательно изолируют. Часто трубопроводы снабжают паровыми спутниками или рубашками, а в резервуарах монтируют паровые змеевики, при помощи которых поддерживают температуру битума равной 100-170°С. Ведут тщательное наблюдение за состоянием паровых рубашек и змеевиков, из-за неисправности которых возможно попадание пара в конденсата в битум и его вспенивание. В последнее время для подогрева битума и поддержания его при требуемой температуре применяют электрообогрев.
Транспортирование битума в нагретом жидком состоянии — это наиболее удобный вид его поставки потребителям. В этом случае упрощаются не только погрузочно- разгрузочные работы и имеется большая экономия за счет упаковочного материала, но потребители могут также использовать тепло поступающего к нему битума. В нагретом жидком состоянии транспортируют остаточные и окисленные битумы с пенетрацией более 20*0,1 мм, а также разжиженные битумы. В жидком виде нельзя транспортировать битумы с высокой температурой размягчения, некоторые специальные сорта, а также в том случае, если потребители не готовы к приему теплого жидкого битума.
Разливают битум и в разборные формы. Цилиндрические разборные формы, свернутые из листов металла и скрепленные застежками, помещают на поддоны. Для предотвращения прилипания битума к стенкам форм последние обмазывают глиной либо обкладывают внутри крафт-бумагой. Менее трудоемок разлив битума в цилиндрические формы, в которые вставлены крафт-бумажные цилиндрические обкладки, по размерам соответствующие разборной форме. Крафт-бумажные обкладки изготавливают на специальном станке и склеивают расплавленным битумом.
Применение нефтяных битумов
Значение битума в производстве дорожных покрытий первостепенно. Такие покрытия обеспечивают прочность, безопасность и в 2-2,5 раза дешевле, чем бетонные. Дорожные одежды состоят из основания (которое придает покрытию прочность, делает его ровным, а также передает давление транспорта на грунт) и дорожного покрытия. Общим для большей части дорожных покрытий является сочетание в них минеральных заполнителей и битума, в которых последний используют в качестве прочной водонепроницаемой связующей среды.
Выбор типа покрытия и способа его строительства определяется местными условиями, характером автотранспорта и интенсивностью движения по данной дороге. Применяют следующие способы строительства дорожных покрытий: поверхностную обработку битумом дороги, грунта, основания; пропитку битумом дороги; покрытие дороги битумом, предварительно смешанным с каменным материалом в асфальтосмесителе; смешение битума с каменным материалом на дороге. В зависимости от температуры обрабатываемой и укладываемой смеси различают горячий и холодный способы строительства дорожных покрытий.
До настоящего времени применяют методы испытаний и оценки свойств битумов, существующие с конца прошлого столетия и уже не удовлетворяющие современным требованиям: они не отражают действительных условий работы битума в дорожных покрытиях, а характеризуют только некоторые его свойства в момент производства. Так, растяжимость является показателем весьма условным; все еще не установлена какая-либо взаимосвязь между растяжимостью битумов и свойствами полученных из них асфальтовых смесей.
Это объясняется тем, что при приготовлении таких смесей битум распределяется тонкой пленкой по поверхности каменного материала, нагретого до 200°C, и свойства его в этих условиях изменяются. Весьма трудно правильно оценить изменение структуры, состав и свойства битума в результате его службы в покрытии.
Результаты зависят от растворителя, применяемого для извлечения битума из смеси. С течением времени пенетрация битума в покрытии снижается с 40-70 до 10-20*0,1 мм и в нем появляются трещины. Предполагают, что одна из основных причин образования трещин в дорожных покрытиях — применение вязкого битума с незначительной первоначальной пенетрацией (30—40). Поэтому даже в южных районах рекомендуется использовать битумы с пенетрацией 90-120*0,1 мм.
Общая тенденция в настоящее время — применение возможно более мягкого битума, чтобы только была обеспечена необходимая температурная стойкость его в жаркую погоду. Битумы с повышенной температурой размягчения при одинаковой пенетрации более теплостойки.
Битумы как водозащитные средства применяют очень давно. Они водонепроницаемы и устойчивы к разрушению при низких температурах, нетоксичны и могут безопасно применяться для покрытия хранилищ питьевой воды и облицовки труб водоснабжения.
Битумы широко применяют в гидротехнических сооружениях, в частности, чтобы предотвратить просачивание воды в водопроницаемые породы и предохранить от оползней берега и каналы. Гидроизоляционный материал получают смешением битума с минеральным наполнителем. Покрытия из такого материала гарантируют долговременную защиту от протекания воды в бассейнах, водохранилищах, плотинах, дамбах, склонах побережий рек, морей, каналов, гаваней, портов. Смесь обладает также достаточной прочностью при действии нагрузок и имеет низкую стоимость по сравнению с другими материалами.
Затраты на гидросооружения с применением битумных материалов быстро окупаются. Битумные смеси используют и при строительстве молов и волноломов. При оседании мола покрытие деформируется, но не растрескивается. Впрыскивание в почву специальных битумных эмульсий.
Битумы широко применяют при производстве кровельного (рубероидного) и водоизоляционного картонов — гидроизоляционных материалов для покрытия крыш, промышленных, гражданских и других сооружений.
Технология производства названных строительных материалов примерно одинакова и может быть проиллюстрирована примером получения рубероида: на тряпичный картон, пропитанный мягким битумом, накладывают слой из окисленного битума с минеральным наполнителем. Картон выпускают рулонами стандартной ширины и листами различных конфигураций. Сборные кровельные покрытия производят в виде кровельного картона из нескольких слоев. На месте потребления такой картон пропитывают и проклеивают расплавленным битумом. Если кровельный картон используют в качестве основы для укладки шифера, его часто упрочняют, подклеивая к нему слой ткани.
Ткани, пропитанные битумом, применяют в системах шахтной вентиляции и для водонепроницаемых покрытий. Бумагу с одно- и двусторонним битумным покрытием и многослойную бумагу, склеенную битумом, и иногда — с тканевой прокладкой, используют для упаковки и в строительстве. Бумагу, пропитанную мягкими битумами, применяют в производстве электрокабелей, для водозащитных покрытий и тепловой изоляции промышленных трубопроводов.
Битумом пропитывают также асбестовые ткани и стеклянный войлок. Битум в виде эмульсии можно вводить в волокно при формовании бумаги. Этот способ успешно используют при производстве тяжелых сортов картона, чтобы придать ему полную водонепроницаемость.
Битумы водо- и газонепроницаемы, хорошо противостоят атмосферной и химической коррозии, поэтому их применяют в качестве противокоррозионных покрытий. На основе битумных вяжущих веществ изготовляют материалы и изделия для защиты металлов от действия кислот и щелочей, кислорода воздуха при температурах 20 - 60°С. Противокоррозионным материалом покрывают металлические конструкции, находящиеся в атмосфере, в воде и в земле, бетонные подземные каналы, в которых смонтированы кислотопроводы, полы в цехе, где возможен разлив серной кислоты, вентиляционные трубы и трубопроводы. Материалы для гидроизоляционных покрытий изготовляют в виде мастик (замазок), растворов и бетонов, гидроизоляционных рулонных и листовых материалов, порошков и лаков.
Мастики по способу применения делятся на горячие и холодные. Их применяют как для основного изоляционного слоя, так и в качестве приклеивающего состава при нанесении рулонных (бриола, гидроизола), стекловолокнистых и других материалов, а также в качестве изоляционного или противокоррозионного материала при строительстве магистральных газопроводов, нефтепроводов и трубопроводов для нефтепродуктов. Для производства мастик пользуются такими сортами окисленных битумов, которые дают прочный защитный покров (не плавящийся при температурах окружающего воздуха, не разрушающийся под действием слоя земли), достаточно эластичных, т. е . не растрескивающихся при ударах во время транспортирования и укладки труб.
К другим областям применения битумов можно отнести: строительство промышленных н гражданских зданий и сооружений; получение заливочных аккумуляторных мастик, электроизоляционных лент и труб, покрытий для изделий радиопромышленности, термопластических формовочных материалов, пластификаторов, кокса, смазок для прокатных станов, специальных покрытий и изделий, коллоидных растворов, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин; брикетирование; защиту от радиоактивных излучений; повышение урожайности; защиту от действия микроорганизмов и др.
В будущем битумы благодаря своим специфическим свойствам — прочности, термопластичности, водонепроницаемости, стойкости к воздействию атмосферных явлений, плохой проводимости тепла, электричества и звука и другим — найдут еще более широкое и разнообразное применение в народном хозяйстве.
2) БСКБ Нефтехимавтоматика
Использование битумных эмульсий в строительстве и ремонте автодорог в качестве вяжущего или пленкообразующего материала. Особенности получения эмульсий конденсацией и диспергированием. Свойства дегтевых и битумных эмульсий для проведения дорожных работ.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.01.2015 |
| Размер файла | 27,6 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Битумные дорожные эмульсии представляют собой жидкость темно-коричневого цвета, которую получают путем диспергирования (измельчения) битума в воде с добавлением специального эмульгатора - поверхностно-активного вещества (ПАВ).
Битумные эмульсии применяют в строительстве и ремонте автодорог как вяжущий или пленкообразующий материал. Рекомендуемая область применения данных эмульсий по видам работ приведена в приложении к стандарту (ГОСТ 18659-81).
По виду поверхностно-активного вещества, которые используются в качестве эмульгатора, битумные дорожные эмульсии делятся на 2 вида: анионные битумные эмульсии (ЭБА) и катионные битумные эмульсии (ЭБК).
По смешиваемости с различными минеральными материалами каждый вид битумной эмульсии подразделяют ещё на 3 класса: анионные - это ЭБА-1, ЭБА-2 и ЭБА-3; и катионные - это ЭБК-1, ЭБК-2 и ЭБК-3.
По смешиваемости с минеральными материалами дорожные эмульсии в зависимости от их класса должны соответствовать приведенной ниже таблице:
Смешиваемость со смесями минеральных материалов:
пористого зернового состава
плотного зернового состава
Класс эмульсии
Вид работы
Устройство поверхностной обработки
Устройство слоев дорожных одежд способом пропитки
Приготовление черного щебня и пористых щебеночных смесей
Устройство поверхностной обработки
Приготовление плотных эмульсионно-минеральных смесей, в том числе грунтовых
Уход за свежеуложенным цементобетоном и цементогрунтом
Подгрунтовка
Крепление поверхности откосов земляного полотна
Устройство поверхностной обработки
Приготовление черного щебня и щебеночных пористых смесей из карбонатных пород
Устройство слоев дорожных одежд способом пропитки
Приготовление эмульсионно-минеральных смесей плотного состава, в том числе грунтовых, с обязательным введением в смесь 1 - 2 % извести или 2 - 3 % цемента
Закрепление подвижных песков
Обеспылевание
Укрепление грунтов верхней части земляного полотна
По смешиваемости с минеральными материалами дорожные эмульсии можно купить в зависимости от их класса, который соответствует приведенному ниже ГОСТУ.
Битумные эмульсии по ГОСТу
Требования к анионным эмульсиям
Наименование показателя
Значение для эмульсии класса
Устойчивость при перемешивании со смесями минеральных материалов пористого зернового состава
Устойчивость при перемешивании со смесями минеральных материалов плотного зернового состава
Содержание вяжущего с эмульгатором, % по массе
Условная вязкость при 20 °С, с
Сцепление с минеральными материалами, балл, не менее
Остаток на сите с сеткой № 014, % по массе, не более
Устойчивость при хранении (остаток на сите с сеткой № 014), % по массе через 7 сут, не более
Устойчивость при хранении (остаток на сите с сеткой № 014), % по массе через 30 сут, не более
Устойчивость при транспортировании
Эмульсии не должны распадаться на воду и вяжущее
Физико-механические свойства остатка после испарения воды из эмульсии:
глубина проникания иглы, 0,1 мм, при 25 °С не менее
глубина проникания иглы, 0,1 мм, при 0 °С не менее
температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже
растяжимость, см, не 25 °С не менее
растяжимость, см, при 0 °С не менее
эластичность при 25 °С, %, не менее
Требования к катионным эмульсиям
Наименование показателя
Значение для эмульсии класса
Устойчивость при перемешивании со смесями минеральных материалов пористого зернового состава
Устойчивость при перемешивании со смесями минеральных материалов плотного зернового состава
Содержание вяжущего с эмульгатором, % по массе
Условная вязкость при 20 °С, с
Сцепление с минеральными материалами, балл, не менее
Остаток на сите с сеткой № 014, % по массе, не более
Устойчивость при хранении (остаток на сите с сеткой № 014), % по массе через 7 сут, не более
Устойчивость при хранении (остаток на сите с сеткой № 014), % по массе через 30 сут, не более
Устойчивость при транспортировании
Эмульсии не должны распадаться на воду и вяжущее
Физико-механические свойства остатка после испарения воды из эмульсии:
глубина проникания иглы, 0,1 мм, при 25 °С не менее
глубина проникания иглы, 0,1 мм, при 0 °С не менее
температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже
растяжимость, см, не 25 °С не менее
растяжимость, см, при 0 °С не менее
эластичность при 25 °С, %, не менее
Дорожные эмульсии и их свойства
Для снижения стоимости строительства дорог и экономии органических вяжущих материалов сегодня широко применяются битумные и дегтевые эмульсии.
Дорожная эмульсия представляет собой дисперсную систему, которая состоит из двух почти нерастворимых друг в друге жидких фаз (слой битума и слой воды).
Эмульсии получают двумя разными способами: конденсацией и диспергированием. Наиболее широко используется диспергирование - процесс механического дробления одной жидкости в другую. Для этого применяют различные установки: ультразвуковые приборы, диспергаторы и т.д.
При конденсационном методе дорожную эмульсию получают путем перенасыщения раствора двух жидкостей и добавления к этому раствору третьей жидкости. А также при переходе жидкости в двухфазную температурную область при охлаждении её до температуры ниже критической.
Для придания дорожным эмульсиям устойчивости применяют специальные вещества - эмульгаторы. То есть эмульгаторы являются стабилизаторами.
Сосредотачиваясь на поверхности раздела двух жидких фаз, которые образуют эмульсию, эмульгаторы препятствуют тем самым обратному слиянию капель, который возникает при диспергировании одной жидкости в другой.
Для приготовления эмульсий используются 2 группы эмульгаторов:
1) поверхностно-активные вещества, растворимые в одной или обеих фазах эмульсий. В качестве ПАВ эмульгаторов (согласно ГОСТу 18659-76) рекомендуется использовать продукты, которые содержат анионные поверхностно-активные вещества - высшие органические кислоты (смоляные, жирные, нафтеновые и т.д.) или же их щелочные вещества.
В качестве же щелочных веществ часто применяют жидкое стекло, едкий натр и др.
Щелочное вещество и эмульгатор выбирают в зависимости от требуемого класса эмульсии. Эмульгатор вводят в битум или в воду, а щелочное вещество непосредственно в воду.
2) твердые высокодисперсные минеральные порошки. В качестве твердых эмульгаторов могут применятся окислы, глины, карбонаты и сульфаты (CaCO3, SiO2, Al2O3, BaSO4 и т.д.), сажа, цемент и др.
Твердые эмульгаторы используют, как правило, при приготовления битумных паст и реже при приготовлении дорожных эмульсий. Эмульсии на твердых эмульгаторах содержат в своем составе 50%-60% битума или дегтя, 30%-45% воды и 6%-12% твердого эмульгатора. Пасты перед использованием разбавляют водой до требуемой вязкости.
Для приготовления дорожных эмульсий, как правило, применяют водорастворимые эмульгаторы, то есть поверхностно-активные вещества, к которым относятся анионные и катионные поверхностно-активные вещества.
Катионные эмульсии получают с использованием в качестве эмульгаторов катионных поверхностно-активных веществ, таких, как аминов, диаминов и др.
По скорости своего распада при обработке минеральных материалов катионные эмульсии делятся на 3 класса:
§ БК - быстрораспадающиеся (до 5 мин.)
§ СК - среднераспадающиеся (от 5 до 10 мин.)
§ МК - медленнораспадающиеся (более 10 мин.)
Катионные битумные эмульсии, в качестве вяжущего материала, имеют прочное прилипание к каменным материалам кислых пород: кварцевому песку, граниту и т.д. Это объясняется природой поверхностно-активных веществ и химико-минералогическим составом самих каменных материалов.
В зависимости от содержания вяжущего вещества, содержания эмульгатора и требуемых свойств получают 2 разновидности битумных и дегтевых дорожных эмульсий - прямого и обратного типа.
Эмульсия обратного типа - это дисперсная система, в которой дисперсной фазой являются мельчайшие капельки воды, а дисперсной среды - битум или же деготь. Содержание битума или дегтя чаще значится в пределах 70-80%. В качестве эмульгаторов, как правило, применяют жидкие продукты каменноугольных смол или каменноугольные технические фенолы. Эмульсии обратного типа используют для получения пористых щебеночных смесей или черного щебня.
Эмульсии прямого типа представляют из себя дисперсные системы, в которых дисперсной фазой является битум или деготь, а дисперсной средой является вода. Содержание битума или дегтя в эмульсиях прямого типа где-то в пределах 40-60%. Эмульсии, которые содержат в своем составе более 60-70% битума или дегтя, называют высококонцентрированными. Эмульсии прямого типа используются чаще в дорожном строительстве.
Для приготовления дорожных эмульсий применяют механический, химический и гидродинамический способы диспергирования. Выбор технологии приготовления дорожной эмульсии определяется видом эмульгатора и типом самой эмульсии.
Чаще применяются механические способы приготовления дорожных эмульсий. Для этого часто используются разного типа диспергаторы.
Если смешивать эмульсии с каменными материалами, то происходит её распад и объединение каменного материала с частицами битума.
Эмульсия распадается за счет испарения воды и поглощения части ее материалом, и за счет поглощения - адсорбции эмульгатора.
Скорость распада можно контролировать введением соответствующих добавок. К примеру, ускоряют распад эмульсии соли магния, кальция, хлорного и сернокислого железа и т.д.
Дегтевые и битумные эмульсии для дорожных работ должны обладать определенным рядом свойств, основными из которых являются:
§ вязкость должна быть 5-20 сек, величина которой выбирается в зависимости от вида получаемой продукции и способа обработки каменного материала;
§ при транспортировке и хранении дорожная эмульсия должна обладать заданной стойкостью против распада, а стойкость в свою очередь определяется однородностью структуры и составом.
§ скорость распада эмульсии не должна превышать значения, которая определена в ГОСТах и ТУ;
§ склонность к реэмульгированию - повторному образованию эмульсии из выделившегося битума в присутствии эмульгатора и воды под воздействием колес транспорта, должна быть минимальной. Этим свойством чаще обладают те эмульсии, у которых количество эмульгатора превышает установленные пропорции, то есть у которых есть избыток эмульгатора.
По показателям перечисленных выше свойств судят о качестве дегтевых и битумных эмульсий.
ДОРОЖНЫЕ ЭМУЛЬСИИ ПРИМЕНЯЮТ:
1. Для получения черного щебня; пористых, плотных щебеночных и гравийно-песчаных материалов, которые используются при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд;
2. Для устройства защитных слоев с шероховатой поверхностью;
3. Для ухода за свежеуложенным цементобетоном и цементогрунтом;
4. Для закрепления откосов земляного полотна и подвижных песков;
5. Для подгрунтовки под асфальтобетонные слои, при ремонтных работах и как добавку при комплексном укреплении грунтов (например, цементом, известью и др.).
Быстрораспадающиеся катионные и анионные эмульсии применяются для подгрунтовки, поверхностной обработки и при уходе за свежеуложенным цементогрунтом или бетоном.
Среднераспадающиеся эмульсии используют для обработки щебня, гравия способом пропитки.
Медленнораспадающиеся чаще применяют для обработки минеральных материалов способом смешивания на месте.
Эмульсии битумные дорожные транспортируют в цистернах, битумовозах, автогудронаторах и металлических бочках.
Эмульсию необходимо хранить в цистернах или иных цилиндрических и металлических емкостях. Емкости должны быть чистыми, без остатков битума, эмульсии, ГСМ и прочих материалов кислого и щелочного характера.
Нельзя также сливать в одну емкость эмульсии, которые имеют разный состав. Для недопущения загрязнения битумной эмульсии и испарения из нее воды, емкости для хранения должны быть плотно закрыты.
Температура битумной эмульсии при хранении должна быть не ниже 5 °С. битумный эмульсия дорожный строительство
Хранилища для битумных эмульсий емкостью более 1 м3 необходимо оснащать специальным приспособлением для перемешивания.
Подобные документы
Преимущества холодного асфальтобетона на битумных эмульсиях по сравнению с асфальтобетоном на битумах. Технология изготовления холодного асфальтобетона на основе битумных эмульсий. Использование холодного асфальтобетона на основе битумных эмульсий.
курсовая работа [483,8 K], добавлен 21.11.2012
Свойства строительных материалов. Область эксплуатации строительного материала. Металлические кровельные материалы. Основные характеристики битумных композиций. Структура потребления рулонных кровельных материалов в России. Рулонные покрытия кровель.
реферат [31,6 K], добавлен 23.06.2013
Функции и виды изоляционных материалов для защиты газонефтепроводов. Особенности применения полимерных лент, битумных и лакокрасочных материалов, стеклянных покрытий. Промышленное остеклование труб. Расчет тепловых потерь теплоизолированного трубопровода.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 25.10.2012
Современные решения по гидроизоляции и защите от коррозии. Технология изготовления жидкой резины. Ограничения напыляемых жидких битумных мембран. Основные преимущества гидроизоляции на основе жидкой резины. Ассортимент современной жидкой резины.
реферат [847,4 K], добавлен 30.07.2012
Основные варианты расположения в квартире санитарного узла и кухни. Немного о дизайне, планировка интерьера ванной комнаты. Гидроизоляция пола при помощи битумных мастик и рубероида, экономичность смесителей. Автоматическая регулировка температуры воды.
реферат [31,4 K], добавлен 08.09.2009
Характеристики строящейся автомобильной дороги. Выбор органических вяжущих для приготовления асфальтобетонных смесей. Расчет емкости и размеров битумохранилища, паровых нагревательных устройств. Выбор битумных насосов и типа расходной емкости битума.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 18.12.2014
Анализ критериев долговечности - эксплуатационных свойств дорожных строительных материалов. Методы изготовления портландцемента - гидравлического вяжущего вещества, получаемого тонким измельчением портландцементного клинкера и небольшого количества гипса.
1. Введение
2. Основные понятия, классификация, область применения
3. Свойства
4. Технические требования
5. Требования безопасности
6. Правила приемки
7. Транспортирование и хранение
8. Список используемой литературы
Битум в различной форме используется как связующий материал при строительстве дорог. При комнатной температуре битум представляет собойисключительно вязкую жидкость, непригодную для применения. Она может быть переведена в рабочее состояние тремя способами:
• нагревом;
• смешиванием с нефтяными растворителями (асфальтовый лак);
• эмульгированием в воде для образования битумной эмульсии.
Первый из способов обычно используется для получения горячих смесей при выполнении работ среднего и большого объема, и в случае, когдаимеется оборудование для нагрева, хранения и нанесения битума. Это, однако, менее пригодно для небольших работ или при отсутствии оборудования. Второй способ, как правило, дороже из-за весьма дорогостоящих растворителей, которые никакой функциональной нагрузки в связующем материале не несут. Кроме того, растворители загрязняют окружающую среду и они пожароопасны. Третий способ, с использованиембитумной эмульсии, не требует нагрева и обладает тем преимуществом по сравнению с горячим битумом, что здесь материал может использоваться с холодным и даже влажным заполнителем асфальтового покрытия. Асфальтовый лак также может использоваться с холодным заполнителем, но в случае, если последний влажный, необходимо добавить адгезив. Большинство эмульсий обладает удовлетворительными адгезивными свойствами, иособенно катионные эмульсии. Цель этой работы состоит в обсуждении основных теоретических положений, касающихся битумных эмульсий и их свойств, а также в описании основных применений при дорожном строительстве.
2. Основные понятия и классификация, область применения
Дорожные эмульсии - вяжущий и пленкообразующий материал, представляющий собой однородную маловязкую жидкость темно-коричневого цвета,состоящую из битума (или дегтя), воды и эмульгатора – поверхностно-активного вещества (ПАВ).
Битумные эмульсии применяют в качестве вяжущего или пленкообразующего материала при строительстве и ремонте автомобильных дорог. Они представляют собой жидкость темно-коричневого цвета, получаемую путем диспергирования битума в воде с добавлением эмульгатора.
Битумные эмульсии относят к эмульсиям прямоготипа, в которых массовая доля битума (30-70%) в виде мельчайших капелек распределена в непрерывной дисперсной среде – воде. В эмульсиях обратного типа вода диспергирована в вяжущем (битуме или дегте), массовая доля которого 70-80%.
По виду ПАВ, используемых в качестве эмульгатора, битумные дорожные эмульсии подразделяют на два вида: анионные (ЭБА) и катионные (ЭБК).
По смешиваемости с минеральнымиматериалами каждый вид эмульсии подразделяют на три класса:
Анионные – на ЭБА-1, ЭБА-2, ЭБА-3;
Катионные – на ЭБК-1, ЭБК-2, ЭБК-3.
Рекомендуемая область применения битумных дорожных эмульсий
Класс эмульсии
ЭБА-1, ЭБПА-1 Уход за свежеуложенным цементобетоном и цементогрунтом
Подгрунтовка
Укрепление поверхности откосов земляного полотна
Устройство слоев поверхностной обработки
ЭБА-2, ЭБПА-2Уход за свежеуложенным цементобетоном и цементогрунтом
Приготовление черного щебня и щебеночных пористых смесей из карбонатных пород
Устройство слоев дорожных одежд способом пропитки
ЭБА-3, ЭБПА-3 Приготовление эмульсионно-минеральных смесей плотного состава, в том числе грунтовых, с обязательным введением в смесь 1 - 2 % извести или 2 - 3 % цемента
Закрепление подвижных песков
ОбеспыливаниеУкрепление грунтов верхней части земляного полотна
ЭБК-1, ЭБПК-1 Устройство слоев поверхностной обработки
Подгрунтовка
ЭБК-2, ЭБПК-2 Устройство слоев дорожных одежд способом пропитки
Приготовление черного щебня и пористых щебеночных смесей
Устройство слоев поверхностной обработки
Подгрунтовка
Ямочный ремонт
ЭБК-3, ЭБПК-3 Устройство тонкослойных шероховатых слоев.
Современные экономические и экологические стандарты диктуют максимально высокие требования к качеству, долговечности, износостойкости и безопасности дорожных покрытий. Битумные эмульсии в полной мере соответствуют актуальным мировым требованиям касательно качества и экологичности материалов, что делает их сегодня максимально востребованными при строительстве и ремонте дорог и позволяет существенно снизить затраты на их проведение.
Что такое битумная эмульсия?
В результате проведения всех производственных манипуляций создается эмульсия, имеющая однородную, равномерную консистенцию и высочайшие адгезивные свойства. Готовый материал имеет светло или темно коричневый цвет, а привычный черный цвет дорожных покрытий является результатом процесса распада эмульсии.
Состав эмульсионного материала
Эмульсионный битум имеет достаточно простой состав, включающий следующие компоненты:
- Битум. Занимает порядка 30-70% от общего объема состава. К числу наиболее популярных можно отнести эмульсионные смеси с процентным содержанием битума в пределах 50-55%. В качестве основного сырья чаще всего применяется нефтяной дорожный битум (например, БНД 90/130 или БНД 130/200). Если к эмульсии предъявляются максимальные требования по качеству, то как основной компонент используются полимерно-битумные вяжущие.
- Вода. Занимает от 15 до 70% в общей массе эмульсионного материала.
- Эмульгатор. Используются различные поверхностно-активные вещества, которые могут быть анионактивными или катионактивными и позволяют обеспечить устойчивость битумной эмульсии. В отдельных случаях вместо ПАВ могут применяться различные мелкодисперсионные минеральные порошки. Процентное количество эмульгаторов варьируется в диапазоне от 0,15 до 3%.
- Стабилизатор. В дополнительной стабилизации нуждаются только катионактивные смеси, что достигается за счет введения в их состав стабилизаторов (водорастворимых кислот и солей) в достаточно небольшом объеме, достигающем 0,05%-0,5% от общей массы битумной смеси.
- Вспомогательные компоненты. В зависимости от необходимых характеристик продукта в состав могут дополнительно вводиться модификаторы, растворители, полимеры и прочие компоненты.
Характеристики и свойства битумной эмульсии
Основой экономичного и рационального потребления материала в процессе выполнения дорожных работ является правильный расчет его необходимого количества. Для обеспечения таких расчетов необходимо опираться на следующие параметры:
- Плотность эмульсии. Если использовать среднестатистические значения, то этот параметр составляет 1,05 г/см³ (1050 кг/м³). Путем несложных расчетов можно определить, что 1 литр материала будет иметь массу 1,05 килограмма.
- Приблизительный расход (на 1 метр квадратный), зависящий от специфики реализуемых задач. Для подгрунтовки основания с толщиной слоя 1 см потребуется порядка 0,5 литров ЭБ (525 грамм), финишный слой, так же как и цементобетонное основание, потребует от 0,3 до 0,4 литров состава (330-440 грамм). Наибольший расход материала придется на пропитку щебневого основания, на которое уйдет приблизительно 0,5-0,9 литров водно-битумной эмульсии, что в граммах будет составлять 550-990.
Помимо соблюдения правильного температурного режима при укладке ВБЭ важно обеспечить оптимальные условия хранения. Рекомендуемая температура, при которой смесь сохраняет качественные характеристики, — выше 0°C.
Использование битумных эмульсий в сфере дорожного строительства, которые пришли на замену битума, происходит все чаще и чаще. Данный вяжущий материал изобретен в США и на протяжении полувека успешно используется по всему миру в качестве одной из составляющих дорожного стройматериала.
До недавнего времени ведущая роль нефтяного дорожного битума в качестве вяжущего при строительстве и ремонте дорог не вызывала сомнений. Тем не менее, даже в такой ситуации с технологической точки зрения практическое применение битума сталкивалось с определенными трудностями. Основная из них – это получение минимально возможной вязкости вещества. Известно три основных подхода к решению данной проблемы:
- эмульгирование с образованием эмульсии;
- нагрев;
- смешивание с нефтяными растворителями.
Преимущества использования битумных эмульсий
Среди прочих преимуществ битумных эмульсий стоит отметить следующие:
- вязкость битумных эмульсий существенно ниже вязкости битума. Благодаря этому эмульсия может достаточно легко проникать в мелкие поры;
- высокая адгезионная способность в отношении поверхностей различной структуры и природы. Она позволяет создавать высокопрочные и долговечные дорожные покрытия;
- лучшее сцепление с поверхностью каменных материалов, благодаря чему работы могут выполняться при низких температурах и высокой влажности;
- повышение точности дозирования вяжущего за счет снижения его вязкости;
- сокращение вредных выбросов в атмосферу.
По состоянию на сейчас происходит постепенное вытеснение горячих битумов битумными эмульсиями. Последние позволяют повысить производительность труда, качество выполняемых работ и могут использоваться почти всегда там, где применение горячего битума нецелесообразно.
Главным преимуществом ее применения является экономия ресурсов и энергозатрат. Общая себестоимость работ снижается за счет увеличенного срока эксплуатации битумной эмульсии в погодных условиях от весны и до поздней осени. Помимо этого технология использования битумной эмульсии для создания дорожного покрытия является экологически чистой, выбросы в атмосферу от растворителей отсутствуют, так же, как и опасность взрыва во время обработки и транспортировки битумного раствора.
Где чаще всего используют битумную эмульсию?
Битумная эмульсия повышает эластичность, прочность, адгезивные характеристики поверхностного слоя автомобильных дорог, уменьшает чувствительность к колебаниям температуры и являет собой качественный продукт современной химической индустрии.
Битумная эмульсия служит связующим материалом для подгрунтовки. Физические характеристики битумной эмульсии таковы, что вещество не требует сильного разогрева перед эксплуатацией и распределяется по всей поверхности щебня более ровным слоем, чем простой битум. Стоимость битумной эмульсии напрямую зависит от стоимости сырья.
В дорожном строительстве битумная эмульсия используется также для создания асфальтированного покрытия в условиях повышенной влажности и пониженной температуры, ямочного ремонта дорог с нанесенной дорожной разметкой на основе современных технологий пропитки, холодной обработки при восстановительных работах, поверхностной обработки изношенных слоев дороги и т.д.
Битумная эмульсия удобна в эксплуатации для многослойного дорожного покрытия. Обработка с помощью этого вяжущего вещества служит для фактурного и структурного обновления слоев, предупреждения преждевременного разрушения автомагистралей, защиты от воздействия воды, для улучшения сцепления шин автомобиля с дорожным покрытием и для повышения показателей износоустойчивости.
В результате применения битумной эмульсии дорожное покрытие получает отличные качественные характеристики такие, как сдвигоустойчивость и длительный эксплуатационный ресурс.
Состав
В состав битумной эмульсии обязательно входит битум и вода в соотношении 50 и 40%. Среди остальных составляющих можно выделить около 3-5% для смеси вторичного продукта переработки хлопкового масла с флотогудроном, 1% едкого натрия или калия или другие эмульгаторы.
Приготовление
Приготовление битумной эмульсии разделяется на битумную и водную фазу. Битумная фаза представляет собой смесь битума с различными добавками (присадки, разжижитель и др.). Водная фаза – это добавление эмульгаторов в подготовленную воду для создания эмульсии. Данная фаза включает приготовление эмульгатора из части смеси жировой массы в виде вторичного продукта переработки хлопкового масла и флотогудрона, в процессе перемешивании их с подогретым раствором в воде едкого натра или едкого калия до полного растворения подобного рода смеси.
В результате, две составляющие через специальные дозаторы подаются внутрь особой установки для смешивания, оборудованного коллоидной мельницей, имеющей скорость вращения порядка 6 тысяч оборотов в минуту. Битум измельчается до частиц микронных размеров, которые попадают в пузырьки эмульсионной воды и оказываются во взвешенном состоянии. Полученный продукт смешивания называют битумной эмульсией.
Оборудование для производства битумной эмульсии от компании GlobeCore
Битумно-эмульсионная установка УCБ-1 торговой марки GlobeCore позволяют производить битумные эмульсии любых типов. Данное оборудование может применяться на всех без исключения предприятиях, занимающихся производством асфальтобетонных смесей, а также предприятиях, специализирующихся на строительстве и ремонте автомобильных дорог. Установка УCБ-1 может эксплуатироваться как в помещении, так и на открытых площадках под навесом.
Установка для приготовления битумных эмульсий УCБ-1М, 2м3/час
В зависимости от конкретных условий производственного процесса оборудование может иметь различное исполнение:
Читайте также: