Закрыть ... [X]

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


Поделись с друзьями



Рекомендуем посмотреть ещё:



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

ШОКИРУЮЩИЕ НОВОСТИ