Физические характеристики органических и неорганических вяжущих веществ и материалов, изготовляемых на их базе, различны; Для органических веществ в различие от минеральных характерны гидрофобность, атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях, завышенная деформативность, способность размягчаться при нагревании вплоть до полного расплавления. Эти характеристики обусловили применение органических вяжущих для производства кровельных, гидроизоляционных и антикоррозионных материалов, а также их обширное распространение в гидротехническом и дорожном строительстве.

1) потерей массы при нагревании пробы битума при 160°С в течение 5 ч (не более 1%) и 2) температурой вспышки (230-240°С - в зависимости от марки).

Водостойкость характеризуется содержанием водорастворимых соединений (в битуме не более 0,2-0,3% по массе). Электроизоляционные характеристики употребляют при устройстве изоляции электрокабелей.

Физико-химические характеристики. Поверхностное натяжение битумов при температуре 20-25°С составляет 25-35 эрг/см2. От содержания поверхностно-активных полярных компонентов в органическом вяжущем зависит смачивающая способность вяжущего и его сцепление с каменными материалами (порошкообразными наполнителями, маленьким и крупным заполнителем). Прочные хемосорбционные связи битум образует с наполнителем из известняка, доломита с огромным количеством адсорбционных центров в виде катионов Са3+ и Ме+2.

Старение - процесс медленного конфигурации состава и параметров битума, сопровождающийся повышением хрупкости и понижением гидрофобности. Ускоряется под действием солнечного света и кислорода воздуха вследствие возрастания количества жестких хрупких составляющих за счет уменьшения содержания смолистых веществ и масел.

Реологические характеристики битума зависят от группового состава и строения. Жидкие битумы, имеющие структуру типа золь, ведут себя как воды, течение которых подчиняется закону Ньютона. Твердые битумы, имеющие структуру типа гель, относятся к вязко-упругим материалам, так как при приложении к ним перегрузки одновременно возникает упругая (обратимая) и пластическая (необратимая) составляющие деформации. Для описания процесса деформирования вязко-упругих тел употребляют реологическую модель Максвелла и др. (См. Разд.1).

Химические характеристики. Более принципиальным свойством является химическая стойкость битумов и битумных материалов к действию агрессивных веществ, вызывающих коррозию цементных бетонов, металлов и остальных строительных материалов. По данным Н.А. Мощанского, битумные материалы отлично сопротивляются действию щелочей (с концентрацией до 45%), фосфорной кислоты (до 85%), а также серной (с концентрацией до 50%), соляной (до 25%) и уксусной (до 10%) кислот. Менее стойки битумы в атмосфере, содержащей окислы азота, а также при действии концентрированных растворов кислот (в особенности окисляющих). Битум растворяется в органических растворителях. Благодаря собственной химической стойкости и экономичности битумные материалы обширно используют для химической защиты железобетонных конструкций, стальных труб и др.

Физико-механические характеристики. Марку битума определяют твердостью, температурой размягчения и растяжимостью.

Твердость находят по глубине проникания в битум иглы (в десятых долях миллиметра).

Температуру размягчения определяют на приборе “кольцо и шар”, помещаемом в сосуд с водой; она соответствует той температуре нагреваемой воды, при которой металлический шарик под действием своей массы проходит через кольцо, заполненное испытуемым битумом.

Растяжимость характеризуется абсолютным удлинением (см) эталона битума (“восьмерки”) при температуре 25°С, определяемым на приборе - дуктилометре.

Марку битума выбирают в зависимости от назначения. По назначению различают битумы строительные, кровельные и дорожные.

Строительные битумы используют для производства асфальтовых бетонов и растворов, приклеивающих и изоляционных мастик, покрытия и восстановления рулонных кровель.

Кровельные битумы употребляют для производства кровельных рулонных и гидроизоляционных материалов. Легкоплавким битумом марки БНК 45/180 пропитывают базу (кровельный картон); а тугоплавкие битумы служат для покровного слоя.

Предназначен для модификации битума в составе асфальтобетонной смеси в процессе ее приготовления.
Представляет собой гранулированный концентрат резинобитумного вяжущего, приготовленного горячим способом в специальной установке.
В качестве модификатора битума используется мелкодисперсная резиновая крошка белорусского производства, полученная путем дробления автомобильных шин и других резиновых изделий. Подача резинобитумного гранулята в мешалку асфальтосмесительной установки осуществляется по ли­нии введения целлюлозных добавок. Модификация вяжущего асфальтобетонной смеси осуществляется в процессе ее приготовления при смешении горячего битума и гранулированного резино­битумного вяжущего в соотношении 4:1–5:1.

Технологическая схема приготовления гранулированного резинобитумного вяжущего

1. - емкость приготовления резинобитумного вяжущего;
2. - линия загрузки резины дробленой;
3. - исходные компоненты;
4. - гранулятор;
5. - наполнитель для гранулята;
6. - линия загрузки наполнителя;
7. - линия подачи гранулята в бункер-наполнитель;
8. - бункер-наполнитель;
9. - узел взвешивания и фасовки гранулята.

Преимущества применения гранулированного резинобитумного вяжущего:

1. - обеспечивает увеличение срока службы дорожных конструкций в 1,5–2 раза;
2. - позволяет отказаться от применения стабилизирующих целлюлозных добавок при приготовлении щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей;
3. - не требует модернизации существующих асфальтобетонных завод
4. - решает экологическую проблему утилизации изношенных автомобильных шин, за счет использования в дорожном строительстве вторичных продуктов.
5. - повышает потребительские качества автомобильных дорог: сцепные качества по­кры­тия, снижает уровень шума при движении транс­портных средств, улучшает водоотвод и др.;
6. - заменяет дорогостоящие импортные поли­мерные модификаторы битума (снижает эко­номические затраты на модификацию традиционной асфальтобетонной смеси на 20% по сравнению с использованием им­портных полимеров типа SBS);

Внедрение

Устройство асфальтобетонного покрытия из ас­фаль­то­бе­тонной смеси по комбинированной технологии.

Устройство асфальтобетонного покрытия из ас­фаль­то­бе­тонной смеси по комбинированной технологии.

наличие специального высокотехнологичного дорожного оборудования для работы с AR вяжущими, имеющими повышенную вязкость;

отсутствие специальных отечественных битумов;

Во-вторых, Большинство европейских стран озабочены проблемой утилизации отработанных шин. По последней информации лишь 20–25 % всех отработанных покрышек в мире перерабатывается. Однако в наиболее развитых странах, таких как Япония, Германия, страны Скандинавского полуострова, уровень переработки шин приближается к 90–100 %. С 2006 года в ЕЭС действует программа, запрещающая захоронение изношенных шин, поощряется только их экологическая переработка, что позволило поднять средний уровень переработки шин в Европе в целом до 82 %. В США данный показатель составляет 86 %, в Японии 89 % [6].

Государство обязывает производителей шин выплачивать специальные налоги, которые служат основным источником дотаций для перерабатывающих производств (Венгрия, Дания, Словакия и др.).

Ответственность за утилизацию несут производители и импортеры новых автопокрышек путем отчисления в специально созданный фонд, т. е. расходы на утилизацию шин учтены в стоимости новых автопокрышек (страны Скандинавского полуострова, Франция, Португалия и др.).

В США в различных штатах реализуются различные модели. Так в большинстве штатов реализуется 2-я модель, в ряде штатов действует 3-я модель. В Японии законодательные акты обязывают каждого гражданина лично доставлять отработавшие покрышки на пункты сбора и при этом оплатить за их утилизацию. В России же законодательными актами регламентирована 3-я модель, однако практический опыт показывает, что система коррупции не позволяет решить экологическую проблему таким способом. Следовательно, возможен переход на другую модель, либо создание таких рыночных условий, при которых переработка шин станет экономически более выгоднее, чем уплата административного штрафа за несоблюдение экологических и санитарно-эпидемиологических требований.

получение резино-битумного вяжущего на тех битумах, которые выпускаются в России;

получения резино-битумных вяжущих такой консистенции, с которой могло бы массово работать современное дорожное оборудование, применяемое в России;

стоимость резино-битумных вяжущих должна быть сопоставима со стоимостью битумов;

Для определения требуемых физико-химических характеристик был произведен анализ, результаты которого приведены в таблице 1.

Из всех представленных научных разработок ни одна в полной мере не соответствует требованиям по физико-химическим показателям, характерным для Кемеровской области, однако они показывают, что использование резиновой крошки для получения резино-битумного вяжущего в России возможно.

Стоимость резиновой крошки, производимой в Кузбассе, сопоставима со стоимостью битума и составляет порядка 16 тысяч рублей за тонну. Таким образом стоимость резино-битумного вяжущего возрастет на величину затрат, связанных с его приготовлением и транспортных затрат по доставке резиновой крошки.

Таким образом, в Кузбассе имеется большое число отработанных шин, требующих утилизации, используемые битумы в дорожном хозяйстве не соответствуют предпочтительным значениям для Кемеровской области, стоимость модифицированных битумов на основе СБС в несколько раз превышает стоимость не модифицированных битумов, в связи с чем встает вопрос о необходимости проведения исследований по получению резино-битумных вяжущих по стоимости сопоставимых со стоимостью самого битума, при этом имеющих технические и технологические параметры, дающие возможность работать с вяжущими на имеющемся технологическом оборудовании и эффективно их использовать в погодно-климатических условиях Кемеровской области. Получение таких вяжущих не только приведет к повышению надежности и долговечности дорожных покрытий, но и улучшит экологическую обстановку в Кузбассе и так достаточно напряженную.

Основные термины (генерируются автоматически): резиновая крошка, Россия, Кемеровская область, Кузбасс, битум, получение, США, температура размягчения, температура хрупкости, Япония.

Общие сведения о дегтях

В процессе сухой перегонки (без доступа воздуха) каменного или бурого угля, сланца, дерева, торфа и других органических веществ с целью получения кокса, полукокса, газа и т. п. образуются летучие вещества, которые после конденсации (сгущения) образуют вязкие жидкости, называемые соответственно каменноугольными, буроугольными, сланцевыми, торфяными, древесными дегтями. Наиболее широкое применение в строительстве получили каменноугольные дегти, обладающие более высокими строительными свойствами, чем другие дегти. Различают сырые и отогнанные каменноугольные дегти.

Химический состав дегтя сложен, он включает более 200 различных органических соединений, в основном углеводородов преимущественно ароматического ряда и их неметаллических производных, т. е. соединений углеводородов с кислородом, азотом и серой. Эти соединения в дегте образуют сложную дисперсную систему, в которой свободный углерод и твердые смолы, ограниченно растворимые в дегтевых маслах, являются дисперсной фазой, а масла — дисперсионной средой. Стабильность этой системы нарушается при изменении оптимальных условий (например, при испарении легких фракций), что сказывается на изменении важных строительно-технических свойств материалов и изделий на их основе.

Сырые дегти — низко- и высокотемпературные получают при полукоксовании и коксовании каменных углей соответственно при 500. 700 и 900. 1100°С. Они представляют собой маслянистые жидкости темного цвета с характерным запахом, обусловленным содержанием в них фенолов и нафталина. Сырые дегти содержат значительное количество летучих веществ, а также соединений, растворимых и вымываемых водой, которые понижают их погодоустойчивость. Поэтому сырые дегти непосредственно для производства строительных материалов не применяют.

Битумы относятся к наиболее распространенным органическим вяжущим веществам. ^

Элементарный состав битумов колеблется в пределах: углерода 70-80%, водорода 10-15%, серы 2-9%, кислорода 1-5%, азота 0-2%. Эти элементы находятся в битуме; в виде углеводородов и их соеди­нений с серой, кислородом и азотом. Химический состав битумов весьма сложен. Так, в них могут находиться смеси углеводородов метанового и нафтенового рядов и их кислородных, сернистых и азо­тистых производных. Все многообразие соединений, образующие битум, можно свести в три группы: твердая часть, смолы и масла.

Твердая часть битума – это высокомолекулярные углеводороды и их производные с молекулярной массой 1000-5000, плотностью более 1, объединенные общим названием "асфальтены". В асфальте-нах содержатся карбены, растворимые только в ССЦ и карбоиды, не растворимые в маслах и летучих растворителях. В состав битумов могут входить также твердые углеводороды-парафины.

Смолы представляют собой аморфные вещества темно-коричневого цвета с молекулярной массой 500-1000, плотностью около 1.

Масляные фракции битумов состоят из различных углево­дородов с молекулярной массой 100-500, плотностью менее 1.

Свойства битума, как дисперсной системы, определяются’соот­ношением входящих в него составных частей: масел, смол и асфаль-тенов. Повышение содержания асфальтенов и смол влечет за собой возрастание твердости, температуры размягчения и хрупкости биту­ма. Наоборот, масла, частично растворяющие смолы, делают битум мягким и легкоплавким. Снижение молекулярной массы масел и смол также повышает пластичность битума. Группы углеводородов, входя в состав битумов в различных соотношениях и ооразуя сложную дисперсную систему, предопре­деляют их структуру и свойства (рис. 13.1). Если в дисперсной системе имеется избыток дис­персной среды, то комплексные частицы – мицеллы не контак­тируют между собой свободно перемещаясь. Эта структура ха* рактерна для жидких битумов при нормальной температуре и Rhtvmob пои повышенных температурах (рис. 13.1, а). При большом количестве мицелл они контактируют между собой, образуя мицеллярную пространст­венную сетку. Такая структура характеризуется высокой вязкостью и твердостью при высокой температуре (рис. 13.1, б).

Парафин, содержащийся в нефтяных битумах, ухудшает их свой­ства, повышает хрупкость при пониженных температурах. Поэтому стремятся к тому, чтобы содержание парафина в битуме не превы­шало 5%.

Состав определил практические способы перевода твердых би­тумов в рабочее состояние: нагревание до 140-170°С, размягчающие смолы и увеличивающие их растворимость в маслах; растворение битума в органическом растворителе (зеленое нефтяное масло, ла-койль и др.) для придания рабочей консистенции без нагрева (хо­лодные мастики и т.п.); эмульгирование и получение битумных эмульсий и паст.

Свойства дегтей в основном те же, что и у битумов, но они отличаются меньшей тепло- и погодоустойчивостью. Неустойчивость дегтей к процессам старения (низкая погодоустойчивость) связана с испарением летучих составляющих из дегтя даже при слабом нагревании (например, на солнце), а также и с тем, что многие соединения в нем являются ненасыщенными и поэтому легко вступают в химическое взаимодействие с веществами внешней среды, изменяя свой состав и структуру, что приводит к появлению хрупкости и растрескиванию. Однако дегти вследствие большего по сравнению с битумом содержания в них веществ с полярными группами отличаются повышенной способностью к прилипанию к другим материалам. Они обладают большей гнило-стойкостью, чем битумы, так как содержат токсичные вещества (фенол).

Однако, при введении резиновой крошки непосредственно на нагретые каменные материалы происходит ее дополнительная термовулканизация с образованием углеродных связей, образующих жесткую сетку, поэтому перераспределение напряжений затруднено.

Резинобитумное композиционное вяжущее представляет собой однородную смесь дорожного битума с мелкодисперсной резиновой крошкой, полученное в результате перемешивания этих компонентов, при этом температурный и временной режимы подобраны в зависимости от особенностей свойств резиновой крошки. В процессе перемешивания при высокой температуре происходит частичная девулканизация резиновой крошки в масляных фракциях битума, частицы резины полностью не растворяются, а связываются с компонентами битума подвижными химическими связями и проявляют свои эластичные свойства уже в составе композиционного вяжущего. В отличие от обычных битумов, полученные вяжущие, сочетающие полезные свойства двух основных компонентов неоднородны по фазовому и химическому составу. В их составе битум выполняет функции жидкой или псевдожидкой термопластичной матрицы, а частицы резины создают упругий силовой каркас в объеме вяжущего.

Для определения влияния особенностей химического состава и структуры резиновой крошки различных партий на конечные свойства продукта установлено с применением разработанных методик. Определены: относительная степени вулканизации резиновой крошки (путем введения ее в органический растворитель, близкий по коэффициенту рефракции к масляным фракциям битума, для определения массовой доли перешедшей в раствор), что косвенно свидетельствует о степени структурированности резиновой крошки; количество сухого прокаленного остатка, свидетельствующего о количестве инертного наполнителя в исходной резине, построен график зависимости этих показателей. Результаты представлены в таблице 2 и на рис. 1.

В зависимости от данных сравнительных показателей, для каждой партии резиновой крошки оказалось возможным скорректировать технологию приготовления резино- битумного вяжущего, путем варьирования температурных и временных рамок, для получения резинобитумных вяжущих, удовлетворяющих требованиям для полимернобитумного вяжущего (табл. 3). Вяжущие имеют близкие показатели нормируемых ГОСТ 2245-90 на ПБВ 40 свойств.

Использование резинобитумного вяжущего при приготовлении гцебеноч- но-мастичного асфальтобетона позволяет отказаться от стабилизирующих добавок и получить ЩМА полностью удовлетво-ряющий требованиям ГОСТ 31015-2002, с повышенной теплостойкостью. Данные по сравнению устойчивости к расслаиванию и показателей стекания щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси представлены в табл. 4. Данные о свойствах ЩМА-15, получен¬ном с применение резинобитумного вяжущего, представлены в табл. 5.

Читайте также:

  
• Реферат по биоэтике контрацепция
  
• Реферат на тему минск
  
• Реферат на тему мэрилин монро
  
• Реферат на тему машинное обучение
  
• Порядок выбора и назначения квалитетов точности и посадок реферат