Материалы обработанные органическими вяжущими

Поиск Лекций

Предыдущая37383940414243444546474849505152Следующая

Сырьем для производства органических вяжущих материалов являются: нефть, каменный уголь, горючие сланцы. Фракционная разгонка такого сырья дает наряду с ценными продуктами - смолообразные остатки. После дополнительной переработки которых получают органические вяжущие. Органические вяжущие должны обеспечивать:

- хорошее обволакивание минеральных частиц;

- хорошее сцепление, позволяющее связывать минеральные частицы в прочный монолит;

- водоустойчивость и стабильность (не изменять своих свойств) в процессе службы в покрытиях.

Битумы бывают природные, нефтяные, сланцевые. Дегти - каменноугольные, торфяные, древесные. По главным строительным свойствам и консистенции органические вяжущие условно делят на следующие группы:

- твердые битумы и дегти при 20...25 °С обладают вязко-упругими свойствами, а при 120...180 °С приобретают подвижность;

- вязкие битумы и дегти при 20...25 °С обладают вязкими и пластичными свойствами, а при 120...180 °С приобретают текучесть;

- жидкие битумы и дегти при 20...25 °С - текучие. По мере испарения летучих углеводородов затвердевают и приобретают свойства близкие к вязким битумам.

Примерный групповой состав битума:

масла 40...60 %;

смолы 20...40 %;

асфальтены 10...25 %;

карбены и карбоиды 1...3 %.

Масла - вещества светло-желтого цвета. Масла придают вяжущему подвижность, текучесть, увеличивают испаряемость и снижают температуру размягчения.

Смолы - легкоплавные, вязко-пластичные вещества, их содержание в вяжущем обуславливает его растяжимость и эластичность.

Асфальтены - твердые неплавкие вещества с плотностью более 1000 кг/м3. Они обеспечивают температурную устойчивость, вязкость и твердость(хрупкость) битума.

Карбены по составу похожи на асфальтены, но содержат больше углерода, имеют большую плотность и более темный цвет. Их содержание повышает вязкость и хрупкость.

Карбоиды - твердые вещества типа сажи, нерастворимы в органических растворителях.

Парафин - содержание зависит от исходного сырья и должно быть менее 3,5 %. Большее содержание снижает растяжимость и повышает температуру затвердевания.

Примерный групповой состав каменноугольных дорожных дегтей:

дегтевые масла - 60 ... 80 %;

смолы - 15...25 %;

нафталин - 7 %;

антрацен - 10 %;

фенолы - 5 % - ядовиты.

Физико-химические свойства органических вяжущих. Реологические свойства (рео - течь) - это наука о течении деформации реальных тел.

Вязкость (вязких и твердых) битумов. Для характеристик вязкости пользуются условным показателем - глубиной проникания стандартной иглы (пенетрацией) при действии на нее груза 100 г в течение 60 с при температуре 25 °С. Глубину проникания определяют на пинетрометре. Она выражается в градусах (1 ° = 0,1 мм) и обозначается П25. Например, пенетрация дорожного вязкого битума П25 = 40...300 °.

Растяжимость битумов определяют с помощью прибора дуктилометра путем растяжения шейки образца, имеющего форму «восьмерки». Это испытание проводят при температуре 25 и 0°С и скорости деформации (растяжения 0,5 см/мин.)

Д25 > 40 см До > 1...3 см.

Когезия - характеризует прочность межмолекулярных связей. Ее определяют на приборе, состоящем из двух пластинок, склеенных слоем битума толщиной 10 мкм. Когезия зависит от содержания в битуме смол и составляет для вязких битумов от 0,07 до 0,3 МПа.

Вязкость, растяжимость и когезия зависят от температуры и группового состава битума, т.е. содержания в битуме масел, смол, асфальтенов.

Чувствительность органических вяжущих к изменению температуры оценивают температурой размягчения и температурой хрупкости.

Температуру размягчения определяют на приборе «кольцо и шар». Кольцо заполняют битумом, на его поверхности укладывают шарик и помещают в подогреваемую водяную баню, по мере размягчения битума шарик опускается на нижнюю полочку прибора. Температура размягчения колеблется в пределах 30...50°С.

Температуру хрупкости определяют на приборе Фрааса. Тонкий слой битума наносится на латунную пластинку и постепенно охлаждается. За температуру хрупкости принимают показания термометра в момент появления первой трещины на битуме при изгибании пластинки. Температура хрупкости дорожных битумов колеблется в пределах от -20 до -50°С. Чем ниже температура хрупкости, тем выше его качество. Асфальтобетонные покрытия более морозостойки, на них меньше образуется трещин.

Сцепление органических вяжущих с каменными материалами (адгезия).Сцепление битума оценивают в зависимости от степени смещения битумной пленки с поверхности минерального материала путем сравнения с фотографиями контрольных образцов, приведенных в ГОСТ. Для более точного определения площади обнаженных от битума минеральных зерен применяются методы адсорбации красителей, меченых атомов и др.

Битумы нефтяные

В соответствии с ГОСТ-22245-90 [ 66], вязкие дорожные битумы разделяются на марки. Марка битума определяется комплексом показателей качества. Дорожные битумы БНД отличаются от БН более высокими показателями. Они являются улучшенными. Марки вязких дорожных битумов приведены в табл. 6.5.1.

Таблица 6.5.1

Марки вязких дорожных битумов

Наименование показателя БНД 200/300 БНД 130/200 БНД 90/130 БНД 60/90 БНД 40/60 Глубина проникания иглы           при 25 ° С 201-300 131-200 91-130 61 -90 40-60 при 0 ° С, не менее Температура размягчения по «кольцу и шару», °С, не ниже Растяжимость, см, не менее:           при 25 ° С - при 0°С 6,0 4,0 3,5 - Температура хрупкости, °С, не выше -20 -18 -17 -15 -12 Сцепление с мрамором или песком Выдерживает

Битумы нефтяные применяются для строительства дорожных покрытий, гидроизоляционных, кровельных и других видов работ. В зависимости от назначения нефтеперерабатывающая промышленность выпускает соответст вующие по свойствам виды нефтяных битумов. Битумы вязкие применяют в качестве вяжущего материала при строительстве дорожных и аэродромных покрытий. Их изготавливают из окисленных инеокисленных продуктов прямой перегонки нефти или компаундированием этих продуктов с экстрактами селективной очистки. Изготовление вязких дорожных нефтяных битумов из крекинг остатков и битумов деасфальтизации без дополнительной переработки не допускается.

Область применения нефтяных вязких битумов в дорожном строительстве приведена в табл. 6.5.2.

Таблица 6.5.2

Область применения вязких битумов

Марка битума Область применения БНД 200/300 Для поверхностной обработки, холодных асфальтобетонных смесей, грунтасфальта БНД 130/200 Для поверхностной обработки, горячих асфальтобетонных смесей БНД 90/130 Для горячих смесей в южных районах, для устройства покрытий на автомагистралях с тяжелым движением в районах с континентальным климатом БНД 40/60 Для покрытий на автомагистралях в южных районах, литых асфальтобетонных смесях

Битумы нефтяные жидкие В зависимости от скорости формирования структуры, жидкие битумы разделяют на 3 класса [ ГОСТ 11955-82]:

СГ - среднегустеющие;

МГ - медленногустеющие;

МГО - медленногустеющие остаточные.

Жидкие битумы класса СГ допускается применять для устройства дорожных покрытий и оснований во всех дорожно-климатических зонах.

Свойства битумов определяются, прежде всего, качеством нефти, зависящим от соотношения в ней асфальтенов, смол, масел, парафина.

Основными свойствами жидких битумов являются вязкость и скорость загустевания, температура размягчения, прилипания (адгезия).

Вязкость жидких битумов и дегтей определяют с помощью стандартного вискозиметра по времени истечения вяжущего через калиброванное отверстие (5 мм при 60 ° С). Вязкость жидких битумов принято обозначать С560. Она находится в пределах 25...200 с.

Скорость загустевания определяют по количеству испарившегося разжижителя после выдерживания битума в термостате при t = 60° C в течение 5 часов.

После выдержки потери составляют для битумов класса СГ - 10...7 %; МГ - 8...5 %.

Температура размягчения остатка после испарения летучих веществ (разжижителя).

Прилипание - способность каменных материалов, предварительно обработанных битумом, удерживать битумную пленку при ее вытеснении методом кипячения в воде.

Справочник дорожного мастера

Получение жидких битумов производят путем разжижения вязких битумов жидкими нефтяными продуктами. Добавка бензина, лигроина, керосина прямой гонки несколько нарушает структуру битума. Лучшие результаты обычно дают добавки к нефтяным битумам крекинг бензина, керосина и более тяжелых нефтепродуктов.

Применение битумов различных классов (СГ, МГ, МГО) связано с потребностью получать различную скорость их загустевания. Скорость загустевания зависит от условий испарения летучих фракций и климатических условий применения.

Жидкие битумы класса МГ и МГО применяют при строительстве дорожных покрытий облегченного типа и оснований во II... V дорожно-климатических зонах.

При затруднительных условиях испарения летучих фракций, а также при необходимости быстрого нарастания прочности дорожных покрытий используют жидкий битум класса СГ.

Марки жидких битумов в пределах одного класса разделяют по вязкости.

Область применения их зависит от характера минеральных материалов, способа обработки и климатических условий:

40/70 - для обеспыливания и предварительной обработки дорожных покрытий, для обработки грунтовых смесей на полотне дороги;

41/70...71/30 - для обработки гравийных и щебеночных смесей холодным способом на полотне дороги;

71/131 ...131/200 - для поверхностной обработки дорожных покрытий, для приготовления горячего и холодного асфальтобетонов.

Битумы сланцевые

Сланцевые битумы являются органическими вяжущими материалами, которые получают при нагревании горячих сланцев без доступа воздуха. Дорожные сланцевые битумы бывают вязкие и жидкие.

Сланцевые битумы получают при нагревании сланцев в специальных генераторах или туннельных печах до 550°С, при этом выделяется газ, низкотемпературная смола в количестве 15...20 % от массы сланца и полукокс. В процессе переработки низкотемпературную сланцевую смолу разделяют на следующие фракции: автомобильный бензин - с началом кипения смолы до 180°С; тракторное топливо - от 180 до 250°С; дизельное топливо - от 225 до 325°С; мазут или битумная фракция как остаток после отгона всех фракций - до 300 или 325°С. Этот остаток составляет около 60 % и используется для получения остаточного или окисленного битума, а также может быть применен как жидкий сланцевый битум.

По составу и свойствам сланцевые битумы несколько отличаются от нефтяных. В сланцевых битумах также определяют грунтовый состав (содержание масел, смол, асфальтенов). Содержание асфальтенов и смол в них больше, а масел меньше. Показатели свойств сланцевых битумов приведены в табл. 6.5.3.

Таблица 6.5.3

Характеристика сланцевых битумов

Показатели С-1 С-2 С-3 С-4 С-5 С-6 Вязкость по стандартному вискозиметру:             С525, не более - - - - - С560, не более - 5...12 12...2 20...3 35...10 100...20 Фракционный состав: выкипает при нагревании до 360 ° С, % к объему 10...4 10...35 5...25 2...15 0...10 0...5 Температура вспышки в открытом тигле, ° С не ниже

Область применения сланцевых битумов в основном та же, что и нефтяных битумов.

Каменноугольные дегти

Дегти получают в процессе пирогенетической, диструктивной (без или с ограниченным количеством воздуха) переработки каменных и бурых углей. В результате такой переработки получают ряд ценных продуктов, в том числе смолообразные вещества - сырые дегти. В зависимости от вида перерабатываемого сырья получают каменноугольные и древесные дегти.

По составу и структуре каменноугольные дегти подобны битумам, в них входят преимущественно углеводороды ароматического ряда (производные бензола) и их соединения с кислородом, азотом, серой и другими элементами.

Основными свойствами, которые характеризуют каменноугольные дегти, являются вязкость, пластичность, теплоустойчивость, прилипание, погодоустойчивость.

Большинство высокомолекулярных углеводородных веществ, которые входят в состав дегтей, имеют ненасыщенный характер. Они сравнительно легко вступают во взаимодействия с веществами окружающей среды (кислородом воздуха), образуя более сложные химические соединения. Этот процесс ускоряется при действии высоких температур, ультрафиолетовых лучей (солнечная радиация) и других факторов. В результате совместного протекания процессов испарения масел и химического взаимодействия компонентов дегти стареют более интенсивно, чем нефтяные битумы.

В зависимости от конструкции дорожной одежды, способов приготовления полуфабрикатов и климатических условий в дорожном строительстве применяют дегти следующих марок:

Д-1 - для обеспыливания дорог и поверхностной обработки;

Д-1 и Д-2 - для обработки грунтово-гравийных и щебеночных материалов при смешении на дороге в холодном состоянии;

Д-3 и Д-4 - для обработки грунтово-гравийных материалов в смесительных установках в холодном состоянии;

Д-5 и Д-6 - для поверхностной обработки дорожных покрытий, изготовления холодного дегтебетона и щебеночных смесей в смесительных установках;

Д-6 - для глубокой пропитки щебеночных дорожных покрытий и изготовления горячего дегтебетона.

Применять дегти в городских условиях запрещено из-за содержания в дегте фенолов.

Битумные эмульсии

Эмульсиями называют дисперсные системы, в которых одна жидкость (фаза) в виде мельчайших капель размером 0,1 мкм диспергирована (раздроблена) в другой жидкости (среде), не смешивающейся с ней. Дорожные битумные эмульсии представляют собой жидкость темно-коричневого цвета, получаемую путем диспергирования битума в водном растворе эмульгатора или щелочного вещества.

По структуре эмульсии делят на прямые и обратные. В прямых эмульсиях битум равномерно распределен в воде в виде мельчайших капель, окруженных слоем эмульгатора, в обратных вода равномерно распределена в битуме или дегте в виде мельчайших капель, стабилизированных слоем эмульгатора. Прямые эмульсии имеют разновидности: анионные, катионные, пасты. Анионные эмульсии в качестве эмульгатора содержат мыла высокомолекулярных соединений органических кислот, катионные - органические азотосодержащие соединения.

В качестве анионоактивных эмульгаторов применяют мыла: щелочные соли нафтеновых, сульфонафтеновых, смоляных органических кислот, сульфитно-спиртовая барда и др. Эти соединения содержатся в отходах лесохимической и топливной промышленности.

К катионоактивным эмульгаторам относятся катионовые мыла, являющиеся производными четвертично замещенного аммония и солями аминов.

К твердым эмульгаторам относятся тонкоизмельченные порошки глин, извести, цемента, сажи, угля и т.д. Для повышения устойчивости к твердым эмульгаторам, как правило, добавляют органические эмульгаторы (мыла, сульфитно-спиртовую барду и др.).

В настоящее время широко используются более экономичные эмульгаторы: талловое масло, жировой гудрон, полимеры канифольно-экстракционного производства, стеарин и ка-тионактивные препараты ХД-180, ХД-34, а также карбоксиломин. При диссоциации этих веществ поверхностно-активным является катион, который понижает поверхностное натяжение воды, растекается по битуму и способствует его дисперсированию при перемешивании.

В соответствии с технологическими условиями применения дорожных эмульсий, к ним предъявляются следующие требования [ ГОСТ 18659-81]:

Скорость распада- нарушение равновесия дисперсной системы при взаимодействии эмульсии с каменным материалом за счет адсорбции эмульгатора, испарения и поглощения воды. Скорость распада эмульсии определяют при смешении ее с цементом. Время от начала смешения до образования неразмешиваемого комка характеризует скорость распада в минутах.

По скорости распада дорожные битумные эмульсии подразделяют на три класса: БА - быстрораспадающиеся; СА - среднераспадающиеся; МА - медленнораспадающиеся.

Вязкость эмульсии - выбирают в зависимости от условий и способа обработки минеральных материалов. Ее определяют на вискозиметре типа ВУ или на вискозиметре для нефтяных битумов со сточным отверстием 3 мм при температуре 20+2°С. По величине вязкости и содержанию в них битума эмульсии класса БА подразделяют на марки БА-1 и БА-2, класса МА - на марки МА-1 МА-2.

Содержание битума с эмульгатором характеризует концентрацию эмульсии и определяется в процентах как отношение массы битума с эмульгатором к массе эмульсии. Содержание битума с эмульгатором определяется как остаток при выпаривании воды из эмульсии.

Однородность эмульсии определяют процеживанием ее навески через сито с сеткой №14. Однородность устанавливают в процентах как отношение остатка на сите и навеске эмульсии. Она должна быть не более 0,5 %.

Устойчивость эмульсии определяют по изменению ее однородности при хранении, при выдерживании проб эмульсии в течение недели или месяца.

Устойчивость при транспортировании определяют после двух часов встряхивания навески эмульсии. Если эмульсия не распалась, т.е. не произошло необратимого разделения ее на битум и воду, то она выдержала испытание.

Дорожные битумные эмульсии должны отвечать требованиям согласно табл. 6.5.4 [67].

Таблица 6.5.4

Требования, предъявляемые к битумным эмульсиям

Показатели БА-1 БА-2 СА МА-1 ГМА-2 быстрораспадающийся среднераспадающийся медленнораспадающийся Скорость распада при смешении с цементом, мин Менее 5 Менее 5 5...10 Более 10 Более 10 Содержание битума с эмульгатором 45...60 45...54 55...60 51...55 40...50 Вязкость при 20 ° С по вискозиметру ВУ, град 5...10 2...6 6...10 2...8 1,5...5 Вязкость при 20 ° С по вискозиметру ВУ для нефтяных битумов с отверстием 3 мм, С 15...30 10...20 20...40 10...25 8...15 Устойчивость (при хранении) по остатку на сите с сеткой №14, % не более:           через 7 суток 0,8 0,7 0,8 0,8 0,7 через 30 суток 1,0 1,0 1,2 1,2 1,2

Определение свойств битума, выделенного из эмульсии, производят после испарения воды. Глубина проникновения и растяжимость не должны уменьшаться более чем на 15 % от показателей исходного материала. Битумные эмульсии в дорожном строительстве начали применяться с 30-х годов не только в России, но и в Германии, Франции, Англии.

Для приготовления эмульсий используют нефтяные битумы от БНД 200/300 до БНД 40/60 в зависимости от климатических условий района строительства, конструкции дорожной одежды. В качестве эмульгаторов используют продукты, содержащие поверхностно-активные вещества (ПАВ), в основном анионные (табл. 6.5.5) высшие органические кислоты или их щелочные соли (мыла). В качестве щелочных веществ применяют едкий натр, жидкое стекло, триполифосфат натрия.

Таблица 6.5.5

Состав раствора эмульгатора для приготовления прямых битумных эмульсий анионного типа

  Состав раствора эмульгатора Содержание компонентов, % для быстрораспадающейся эмульсии для среднераспадающейся эмульсии для медленнораспадающейся эмульсии составы составы составы Вода 97,28 98,48 97,88 96,38 98,48 97,72 95,86 97,5 93,0 Асидол-мылонафт 2,0 - - - - - - - - Едкий натр 0,32 0,24 0,12 0,40 0,12 0,36 0,64 - - Жидкое стекло 0,40 - - - - - - - - Сульфитное мыло - - 2,0 - - - - - - Соапсток - - - 3,22 -   - - - Стеарин - 1,22 - - - 1,92 - - - Канифольное мыло - - - - 1,40 - - - - Древесная смола - - - - - - 3,5   - Щелочные вытравки - - - - - - - 2,5   Сульфитно-спиртовая барда - - - - - - - -

Технология приготовления разных видов эмульсий имеет свои особенности. Дорожные эмульсии приготовляют на базах. Приготовление в основном сводится к диспергированию жидкостей и стабилизации дисперсной системы. Для диспергирования жидкости применяют гомогенизаторы, лопастные или шнеко-лопастные, акустические диспергаторы.


Предыдущая37383940414243444546474849505152Следующая

©2015-2017 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Источник: http://poisk-ru.ru/s63864t1.html



Рекомендуем посмотреть ещё:


Закрыть ... [X]

Строительство слоев из смесей каменных материалов с жидкими Грелка на чайник крючком пошагово

Материалы обработанные органическими вяжущими Материалы обработанные органическими вяжущими Материалы обработанные органическими вяжущими Материалы обработанные органическими вяжущими Материалы обработанные органическими вяжущими Материалы обработанные органическими вяжущими