Дорожно-строительные материалы

       Для приготовления  цветных бетонов  применяют светлые бесцветные кумароновые  полиэфирные смолы, канифоль и поливинилацетатную эмульсию.

       В БелдорНИИ разработана технология модификации битумов полимерами, позволяющими повысить способность ОВВ к большим обратимым деформациям во всём диапазоне эксплуатационных температур и повысить трещиностойкость при низких температурах и в целом расширить интенсивности работоспособности материала.

       В качестве полимерной добавки, создающей пространственную эластичную сетку, применяя полимеры класса термоэластопластов – биоксополимеры (СБС). Применяемые для модификации т/э/п-ты при минеральном содержании в битуме позволяет получить прочную и эластичную пространственную сетку, обеспечивая вяжущему веществу термостойкость.

       Т/Э/П-ты характеризуются трехмерной пространственной структурой до температуры 80-90%, а эластичностью  и очень низкой температурой стеклования  до 80-100⁰С.

       Эти качества позволяют обеспечить модифицированному битуму эластичность и трещиностойкость. Модифиц. Битумы используют для АБ верхнего слоя, для поверхностной обработки, для устройства защитных слоёв цементо0бетонных покрытий, для дренирующего АБ, для битумноэластомерных герметизирующих мастик.

       Радикальным способом повышения срока службы АБ покрытий и снижения толщины защитных слоёв – изменяют структуру и  свойства дорожных битумов.

       Битумы  поставляемые дорожным организациям не отвечают требованиям ДС по следующим  причинам:

       - высокая температурная зависимость, что обуславливает недостаточную теплоёмкость и трещиностойкость;

       - отсутствие эластичности, а следовательно  низкая установленная прочность  и способность к обратимым  деформациям.

       Скорректировать поведение битумов при эксплуатации во всём диапазоне температур позволяет модификация битумов эластомерами (ТС51).

       Она расширяет интервал пластичности и  увеличивает размер возрастной эластичности.

       Битумы  с ней используются в АБ-х верхних  слоёв покрытий, для тонких защитных слоёв АД высоких категорий и для поверхностной обработке.

       - ПОЛИМЕРНЫЙ КОНЦЕНТРАТ предназначен для приготовления модифицированных битумов непосредственно на производственной базе АБЗ без использования спец.установок. Он состоит полимера класса СБС и пластифицирующей добавки (индустриальное масло, отработанные машинные масла в различных соотношениях).

       Продукт железоподобного вида, который после добавления в горячий битум растворяется в течении 4-8часов в зависимости от соотношения битума и добавки.

       Применение  полимерного битумного концентрата позволяет приготовить модифицированный битум непосредственно на месте производства работ, избежания транспортных расходов и способность, сохраняющую высокую физ=хим (мех) свойств.

       - EVA – пластомодифицирующая добавка (этилен-винил-ацетат).

       Повышенная  пластичность, расширение истинного  интервала пластичности за счёт положительных  температур.

       Рекомендуется для производства модифицированных битумов, применяющихся для приготовления  горячих АБС, укладываемых в верхние  слои дорожного покрытия и для устройства таких защитных слоёв для поверхностной обработки и приготовления битумных эмульсий. 

        

 

       ТЕМА_3.2_БИТУМЫ ДОРОЖНЫЕ 

1. Получение вязких и жидких битумов.
2. Классификация битумов по способу получения.
3. Основные свойства вязких нефтяных битумов, способы их определения.
4. Жидкие битумы.
5. Основные свойства жидких битумов, технические условия на них. Область применения.
6. Природные битумы, их достоинства и недостатки, свойства, область применения.
7. Битумы для общестроительных и специальных работ: строительные, кровельные, хрупкие и др.
8. Вяжущие резинобитумные и битумополимерные, их состав и область применения.
9. Битумы модифицированные, их преимущества по сравнению с вязкими дорожными, их свойства, состав и область применения.

 

1. ПОЛУЧЕНИЕ ВЯЗКИХ И ЖИДКИХ БИТУМОВ

 

       Применяют следующие способы получения нефтяных битумов – атмосферно-вакуумная перегонка, окисление нефтяных остатков, компаундирование или сочетание способов.

       - атмосферно-вакуумная перегонка  сырой нефти с получением остатка,  называемого гудроном, который при  переработке высокосмолистой нефти даёт остаточный битум.

       - окисление гудроном нефтяных остатков, крекинг-остатков кислородом даёт окисленный битум.

       - смешение остатков получается  при переработке нефти, битумов,  деасфальтации с экстрактами  от очистки маслянистых фракций.

       Производство  остаточных битумов  Остаточные битумы обладают рядом положительных свойств и их производство распространено во многих странах. Сырьём для них является мазуты, гудроны, и др. смолистые остатки, образующиеся при перегонке.

       При атмосферно-вакуумной перегонке высокосмолистой нефти получают остаточный битум, как остаток после отбора топливных и маслянистых фракций.

       При перегонке нефти с меньшим  содержанием смолистых веществ  получают менее вязкие остатки, по своим  свойствам отвечающие требованиям на жидкие дорожные битумы марок МГ70/130, МГ130/200.

       Производство  окисленных битумов – наиболее распространённый метод. Его применяют при переработке  смолистой и малосмолистой нефти  и получают в итоге высококачественные дорожно-строительные и специальные битумы.

       В отличии от других методов, когда  асфальто-смолистые компоненты почти  не изменяются при окислении происходит существенное изменение их качественного  и количественного состава.

       Окисление процесс экзотермический.

       Основными факторами влияющими на процесс окисления гудрона являются:

       - исходная температура размягчения  гудрона;

       - продолжительность и  температура  размягчения;

       - расход воздуха.

       Окисленный  битум получают главным образом  на заводах, использующих нефти богатые  лёгкими фракциями. При этом применяют методы периодического окисления или непрерывного окисления в трубчатых змеевиках. Сырьевая нефть подвергается фракционной разгонке на атомно-вакуумной трубчатой установке. Получившийся остаток (гудрон) с температурой размягчения 30-40⁰С поступает в битумную установку. В процессе окисления кислород взаимодействует с гудроном  и его компонентами (дегидрополиконденсация), ведущая к образованию высокомолекулярных компонентов. При повышении температуры окисления до 240-250⁰С повышается растворимость битумов.

       Увеличивается глубина проникновения иглы при  повышении температуры более 250⁰С. Эти показатели значительно снижаются. Т.о. изменением температуры окисления и продолжительность процесса может регулировать свойства полученного битума.

       В зависимости от сырья, температуры и требований марки битума, окисление производится в течение 4-60ч.

       Для интенсификации процесса применяют  способ окисления при перешивании  в состоянии пены или эмульсии.

       Существует  способ получения окисленного битума путём периодического или непрерывного окисления. При этом сырьё с температурой 170-210⁰С поступает в секции реактора, в которых установлены вращающиеся турбины (деспергаторы), которые засасывают и расплавляют воздух в окислено продукте.

       Для ускорения процесса окисления применяют следующие катализаторы:

       - хлорид меди, цинка, железа, алюминия.

       - пятиокиси фосфора, серной кислоты,  сульфиды и др.

       Метод компаундирования (смешивания) вторичных процессов переработки, который производится на нефтеперерабатывающих заводах или на месте потребления.

       Битум (смолистый остаток), полученный перегонкой, окислением не всегда удовлетворяет  требованиям по всем показателям, предъявляемым  к дорожным битумам.

       В этом случае смешивание битума с другими  смолистыми остатками, соответствующими составу материала, значит улучшить его состав и довести до требуемых  норм.

       При смешивании битумов необходимо, чтобы  исходные компоненты были близки по значению поверхностного натяжения.

       Например: смешение битума с дёгтем можно в  ограниченном количестве (дёгтя до 20%).

       Равномерность смешивания проверяется по температуре  размягчения смеси, которая должна соответствовать средневзвешенному  значению температуры составляющих компонентов.

       Технология  приготовления смешенного битума сводится к разогреву их до жидкой консистенции и смешиванию. В основном так приготавливают большинство жидких битумов.

       В последнее время крупные дорожно-строительные организыции в качестве добавок  к битумам используют различные  отходы, полученные при производстве каменно-угольных дёгтей и полимеров и отходы от регенерации отработанных смазочных масел. 

       Жидкие  битумы получают путем разжижжения вязких битумов, поэтому по составу они близки к вязким, но отличаются меньшим количеством асфальтенов и смол и большим количеством масел.

       Для получения разжиженным битумов используют вязкие дорожные битумы (БНД) с глубиной проникновения иглы не более 90 мм, а в качестве разжижителя используют диз.топливо, керосин технический, зелёное масло в количестве 20-25-5.

       Условная  вязкость жидких битумов в пределах 25-200 сек.

       На  практике жидкий битум готовят смешением  вязкого битума и разжижителя  в определённых соотношениях в зависимости  от заданной вязкости. 

2. КЛАССИФИКАЦИЯ БИТУМОВ ПО СПОСОБУ  ПОЛУЧЕНИЯ

 

       По  виду сырья и способу получения битумы делятся на:

       - нефтяные (полученные из нефти и смолистых остатков);

       - природные  (в чистом виде встречаются  редко, их извлекают из асфальтовых  ГП – известняки, песчаники, пески  и др.).

       - сланцевые (продукт переработки  сланцевой смолы, полученный при  сухой перегонке горючих сланцев). 

 

3. ОСНОВНЫЕ  СВОЙСТВА ВЯЗКИХ НЕФТЯНЫХ БИТУМОВ, СПОСОБЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

       Нефтяные  битумы применяются для строительства  дорожных покрытий, гидроизоляционных кровельных и других видов работ.

       В зависимости от назначения нефтеперерабатывающая  и нефтедобывающая промышленность выпускает соответствующие по свойствам виды нефтяных битумов. Основными условными показателями свойств нефтяных вязких битумов являются:

       -  глубина проникновения иглы (пенетрация);

       - растяжимость (дуктильность);

       - температура размягчения;

       - температура хрупкость; 

       - сцепление с мрамором или песком;

       - свойство остатка после 5ти  часов прогрева при температуре  210⁰С.

       Для дорожной отрасли выпускают ьитумы нефтяные дорожные 5ти марок: