Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Влияние минеральных наполнителей на свойства и состав битума

Диссертация: Влияние минеральных наполнителей на свойства и состав битума
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Для оценки термоокислительной стабильности битума в российских нормативных требованиях существует ГОСТ 18 180−72, за рубежом ASTM D 1754−97. Данные стандарты основаны на определении изменений свойств битума при действии на его поверхность кислорода воздуха и температуры. Поэтому, считают, что изменения свойств битума являются следствием термоокисления. Однако экспериментальные данные показывают… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. Аналитический обзор
    • 1. 1. Общие представления о химической природе высокомолекулярных компонентов нефти
    • 1. 2. Компонентный состав нефтяных битумов
    • 1. 3. Структурно-групповой анализ ВМС нефти
      • 1. 3. 1. Химический состав масляных фракций
    • 0. 1.3.2 Химический состав смол
      • 1. 3. 3. Химический состав асфальтенов
      • 1. 3. 4. Генетическая связь между групповыми компонентами
  • ВМС нефти
    • 1. 4. Дисперсная структура битума
    • 1. 5. Формирование дисперсной системы битума
    • 1. 6. Производство нефтяных битумов
      • 1. 6. 1. Производство остаточного битума
      • 1. 6. 2. Производство окисленного битума
      • 1. 6. 3. Производство битума деасфальтизацией
      • 1. 7. Взаимодействие битума с минеральными наполнителями
      • 1. 8. Сцепление битума с минеральным материалом
      • 1. 9. Старение дорожного битума
  • ГЛАВА 2. Методические вопросы исследования 2.1 Характеристика исходных материалов
    • 2. 1. 1. Битумы
    • 2. 1. 2. Минеральные наполнители
    • 2. 2. Методы определения количеств адсорбированного битума на минеральной поверхности
    • 2. 2. 1. Метод «В одной выварки»
    • 2. 2. 2. Метод «Горячего центрифугирования»
    • 2. 2. 3. Метод «Свободно вытекающего битума из БМС»
    • 2. 3. Определение товарных характеристик битума
    • 2. 3. 1. Определение плотности битума
    • 2. 4. Метод термостатирования битума в среде воздуха и среде инертного газа
    • 2. 5. Метод количественного определения массовых концентраций основных компонентов битума
    • 2. 6. Метод приготовления БМС на длительное хранение
    • 2. 7. Методы определения относительной поверхности минеральных наполнителей
  • ГЛАВА 3. Формирование структуры битума
    • 3. 1. Формирование дисперсной структуры битума
    • 3. 2. Термоокислительная стабильность битума
  • ГЛАВА 4. Влияние минерального наполнителя на изменение свойств битума в асфальтобетоне
    • 4. 1. Влияние времени термостатирования БМС на сорбционные свойства битума
    • 4. 2. Влияние гранулометрического состава минерального наполнителя на изменение свойств битума в БМС
    • 4. 3. Влияние природы минерального наполнителя на свойства битума в БМС
    • 4. 4. Влияние минерального наполнителя на изменение свойств битума при повышенной температуре
    • 4. 5. Изменение компонентного состава битума при термостатировании БМС
    • 4. 6. Изменение свойств битума при длительном хранении БМС при комнатной температуре
  • ВЫВОДЫ

Влияние минеральных наполнителей на свойства и состав битума (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Нефтяной дорожный битум широко применяется при строительстве и ремонте автомобильных дорог. Основное его назначение — образовывать с минеральным материалом единое целое, чтобы обеспечить технологические и эксплуатационные характеристики дорожного полотна при воздействии на него физических нагрузок и климатических факторов.

Высокие температуры, при которых происходит приготовление асфальтобетона, условия погоды, в которых работает битум в дорожном покрытии, вызывают изменения его состава и свойств, т. е. старение битума.

Считается, что доминирующей причиной старения битума, является окисление, и практически не принимается во внимание возможность структурных преобразований.

Экспериментальные данные показывают, что битум, как любая система, стремится к термодинамическому состоянию равновесия в данных условиях. Для наступления термодинамического равновесия требуется определенное время и тем большее, чем ниже температура. Это, к сожалению, как правило, не учитывается, а так называемое старение битума относятся исключительно к окислительным процессам.

Для оценки термоокислительной стабильности битума в российских нормативных требованиях существует ГОСТ 18 180–72, за рубежом ASTM D 1754−97. Данные стандарты основаны на определении изменений свойств битума при действии на его поверхность кислорода воздуха и температуры. Поэтому, считают, что изменения свойств битума являются следствием термоокисления. Однако экспериментальные данные показывают, что при термоста-тировании битума в среде кислорода и среде инертного газа (без доступа кислорода), изменения свойств битума наблюдаются в том и другом случае. Причем разница в изменениях между ними при температурах 140−160°С не значительная. Следовательно, можно говорить о том, что повышение жесткости в дисперсной системе битума вызвано не только окислением, но и структурными изменениями.

Одним из важных факторов, определяющих долговечность дорог, является сцепление (адгезия) битума с минеральным материалом в асфальтобетоне.

Недостаточные адгезионные свойства битума приводят к шелушению и быстрому износу дорожного покрытия. В российских нормативных требованиях на дорожные битумы не учитываются изменения свойств битума при взаимодействии с минеральными материалами. В ГОСТ 22 245–90. Нефтяные дорожные битумы присутствует показатель сцепления битума с мрамором и песком. Однако метод, заложенный в ГОСТ 11 508–74, является условным и не позволяет изучить свойства битума.

В процессе приготовления битумо-минеральных смесей (БМС), под действием энергетического поля минерального наполнителя, происходит избирательная адсорбция определенных компонентов битума. Это приводит к существенной перестройке дисперсной структуры битума и изменению его состава и свойств. Поэтому при приготовлении асфальтобетона необходимо учитывать влияние поверхности минерального материала, времени его контакта с битумом, природы битума.

До настоящего времени в литературе не учитывается влияние временного фактора на состояние дисперсной системы битума. Изучение изменений свойств битума в контакте с минеральным материалом от продолжительности хранения (времени контакта) позволит в определенной степени прогнозировать долговечность асфальтобетонного покрытия.

При приготовлении БМС на АБЗ и их укладке следует заранее знать, каким образом ведет себя битум в контакте с данным минеральным материалом. Поэтому предварительно необходимо определять степень сцепления и изменение свойств битума. Для этого необходимы методики, на основании которых будут определяться данные показатели. На основании полученных зависимостей можно будет судить о степени повышения жесткости в дисперсной системе битума, времени наступления адсорбционного равновесия и количестве адсорбированного битума.

Таким образом, исследования изменений свойств нефтяных дорожных битумов при приготовлении и укладки асфальтобетона являются актуальными.

выводы.

1. Битумы, полученные окислением гудрона, представляют собой нестабильную дисперсную систему вследствие того, что образовавшиеся при окислении молекулы асфальтенов не успевают ассоциировать в надмолекулярные образования — зародыши твердой фазы.

2. Период стабилизации состава и свойств окисленных битумов зависит от температуры, состава и марки битума. При комнатной температуре битумы со значениями пенетрации от 40 до 60 дмм достигают термодинамического равновесия за 10−30 дней, со значениями пенетраций от 70 до 100 дмм за 2 месяца.

3. В процессе производства асфальтобетона происходит адсорбция части ароматических масел на поверхности минерального материала. Если содержание ароматических масел в битуме будет меньше необходимого для образования адсорбционного слоя на всей поверхности минерального наполнителя, то сцепление битума с ним будет ослаблено, что приведет к преждевременному разрушению асфальтобетона.

4. Для достижения сорбционного равновесия в БМС требуется определенное время, которое зависит от температуры, природы битума и удельной поверхности минерального наполнителя, но не зависит от природы последнего.

При использовании битума марки БДУС 70/100 адсорбционное равновесие при 160 °C в смеси с гранитом фракции:

— 3−4мм наступает к 4 часам термостатирования, при этом количество адсорбированного битума составляет — 17%мас;

— 2-Змм наступает к 3 часам термостатирования, при этом количество адсорбированного битума составляет — 26%мас.

5. При достижении адсорбционного равновесия свойства битума значительно изменяются. При наступлении адсорбционного равновесия к 3 часам термостатирования БМС, приготовленной из битума марки БДУС.

70/100 и гранита фракции 1−2мм свойства изменяются следующим образом:

— пенетрация битума уменьшается с 90 дмм до 36 дмм;

— температура размягчения возрастает с 45 °C до 63 °C;

— температура хрупкости увеличивается с -23°С до -18°Со п.

— плотность возрастает с 962 кг/м до 984 кг/м .

6. Специальными опытами установлено, что вклад окислительных процессов в изменение свойств битума составляет около 5% при температурах 140−160°С. Таким образом, основной причиной старения битумов является адсорбция части ароматических масел на поверхности минерального материала и формирование термодинамического равновесия в системе. Эти явления не нашли отражения как в отечественных, так и в зарубежных стандартах на дорожные битумы, в то время как определение сорбционной способности и изменений свойств битума может позволить прогнозировать долговечности асфальтобетона.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Сергиенко С. Р. Высокомолекулярные соединения нефти. М.: Гостоп-техиздат, 1959. — 412с.
  2. В.Ф. Высокомолекулярные гетероатомные компоненты неф-тей. Дис.докт.хим.наук. М.:Институн химии нефти, 1992. — 444с.
  3. С.Р. Нефтехимия, 1977, т.17, № 6, С.809−819.
  4. В.Ф., Аксенов B.C., Титов В. И. Гетероатомные компоненты нефтей. Новосибирск: Наука, 1983. — 238с.
  5. B.C., Камьянов В. Ф. Состав и строение сернистые соединений * нефти.// Нефтехимия. 1980. — т.20, № 3. — С.323−345.
  6. Ю.В. Химия высокомолекулярных соединений нефти. JL: ^ Изд-во Ленингр. ун-та, 1980. — 172с.
  7. Е.Г., Глущакова Т. Ф., Гарипова Л. З. Распределение азота в нефтях и их фракциях // Химия и технология топлив и масел. -1980, № 6. С.36−38.
  8. B.C., Титов В. И., Камьянов В. Ф. Азотистые соединения нефтей. // Химия гетероциклических соединений. 1979. -№ 2. -С.147−165.
  9. Химический состав гудронов смолистых нефтей / О. Г. Попов, И. А. Посадов, Д. А. Розенталь, Л. А. Корнилова // Нефтехимия. 1984.-т.24,№ 3-С, 319−325.
  10. B.C., Сагаченко Т. А., Камьянов В. Ф. Кислородсодержащие соединения нефтей. // Нефтехимия. 1983. — т.23, № 1. — С.3−19.
  11. И.Л., Пажитнова Н. П. Кислородсодержащие функциональные группы в окисленных битумах. // Нефтепереработка и нефтехимия. -1969, № 7 С.8−10.
  12. О.А. Азотистые соединения. / Химический состав нефтей Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1988. — С.114−117.
  13. Ф 13. Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти. -М.: Мир, 1981.-501с.
  14. Новые нефти Казахстана и их использование: Металлы в нефтях. / Надиров Н. К., Котова А. В., Камьянов В. Ф. и др. Алма-Ата:Наука, 1984. -448с.
  15. Jen T.F., Erdman J.G., Saraceno A J. Analyt. Chem., 1962, vol.34, N6, p. 694−700.
  16. Битумные материалы (асфальты, смолы, пеки). Под ред. А. Дж. Хойбер-га. Пер. с англ. М., «химия», 1974. 248с.
  17. А.Н., Посадов И. А., Розенталь Д. А., Проскуряков С.В., Попов О. Г., Васильева И.Н. В кн.: Исследования в области химии и технологии продуктов переработки горючих ископаемых. Межвузовский сборник научных трудов — Л.:ЛТИ им. Ленсовета, 1980. — 24с.
  18. О.Г., Посадов И. А., Розенталь Д. А., Проскуряков С. В., Лопатнева Е. Н. Нефтехимия, 1981, № 6 — С.913.
  19. И.А., Попов О. Г., Розенталь Д.А.Интегральный структурный анализ высокомолекулярных соединений нефти // Нефтехимия. 1984. т.24 — С.300−304.
  20. Битумы. Получение и способы модификации / Д. А. Розенталь, А. В. Березников, И. Н. Кудрявцева и др. // Учебное пособие. Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1979. — 30с.
  21. Методы определения и расчета структурных параметров фракций тяжелых нефтяных остатков / Д. А. Розенталь, И. А. Посадов, О. Г. Попов, А. Н. Паукку // Учебное пособие.- Л.:ЛТИ им. Ленсовета, 1981. 84с.
  22. Сергиенко С. Р. Высокомолекулярные соединения нефти. М.: Химия, 1964−544с.
  23. С.Р., Таимова Б. А., Талалаев Е. И. Высокомолекулярные неуглеводородные соединения нефти. М.: Наука, 1979. — 298с.
  24. Pfiffer J.P. The Properties of Asphaltic Bitumens. London: Elsevier Pub. Co., 1950. -285p.
  25. Jen T.F., Erdman J.G., Investigation of the Struchere of Petroleum Asphalte-nes be X-Ray Diffraction // Analyt. Chem., 1961, vol.33, p. 1587−1594.
  26. А.Н.Хрящев и др. Определение слоисто-пачечных ассоциатов нефтяных асфальтенов методом Фурье-спектроскопии ЯМР1 НУ/Нефтехимия.т.31, № 4,1991.-0.466−469.
  27. И.А., Попов О. Г., Проскуряков С. В., Розенталь Д. А. и др. Структурно-молекулярные аспекты генетической взаимосвязи высокомолекулярных соединений нефти // Нефтехимия. т.25, № 3, — 1985. — С. 412−416.
  28. А.Н. Поликвазисферическая структура нефтяных битумов // Химия и технология топлив и масел. 1982, № 2. — С.22−24.
  29. В.Ф., Елисеев B.C., Кряжев Ю. Г. и др. Исследование структуры нефтяных асфальтенов и продуктов их озонолиза // Нефтехимия. Т.23, 1978. — С. 138−143.
  30. B.C., Камьянов В. Ф., Нуманов И. У. Структура природных асфальтенов нефти южного Таджикистана // Нефтехимия. Т.20, 1980. -С.277 -284.
  31. И.А., Трофимов В. Н., Поконова Ю. В., Проскуляков В. А. Элек-тронномикроскопические исследования нефтяных асфальтенов // ЖПХ. 1974, № 12. -С. 2702−2705.
  32. JI.A., Бодан А.Н.Фракционное распределение по молекулярной массе асфальтено-смолистых веществ нефтей разной природы // Нефте-химия.т.20, 1980. — С.768−773.
  33. Nellensteyn F.J., J.Inst.Petrol.Techn., 10, 311 1924.
  34. Mack., J.Phys.Chem., 36, 2901 1932.
  35. Колбановская А. С. Пути направленного структурообразования дорожный битумов.// Труды СОЮЗДОРНИИ.- М.: 1971, вып.49. С. 21 — 39.
  36. Колбановская А. С. Исследование дисперсных структур в дорожных битумах для выбора оптимальной структуры.// Труды СОЮЗДОРНИИ.-М.: 1968, вып.27. С. 120 — 125.
  37. Нефтяные дисперсные системы / З. И. Сюняев, Р. З. Сафиева, Р. З. Сюняев. -М.: Химия, 1990.-223с.
  38. Ребиндер П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды. М.: Наука, 1978. — 368с.
  39. З.И. Прикладная физико-химическая механика нефтяных дисперсных систем. М.: МИНГ и ГП им. Губкина, 1982. — 99с.
  40. И.З. Структурная организация макромолекулярных ассо-циатов в нефтяных средах. М.: Химия, 2003. — 156с.
  41. И.А., Поконова Ю. В. Структура нефтяных асфальтенов. JL: ЛГУ, 1977.-76с.
  42. И.Р., Унгер Ф. Г., Сюняев З. И. Оценка компонентного состава сложных структурных единиц нефтяных дисперсных систем. // ХТТМ. 1987. № 6. — С.36 — 38.
  43. .Г. Битумы и битумные композиции. М.: Химия, 1990. -256с.
  44. .Г. Исследование структуры битумов с помощью диэлектрических измерений // Структурообразование. Методы испытаний и улучшения технологии получения битумов. М.: 1971, с.123−126.
  45. А.С., Михайлов В. В. Дорожные битумы. М.:Транспорт, 1973.-261с.
  46. Traxler R.N. Asphalt its Composition Properties. 1961, New -York.
  47. И.Б. Производство нефтяных битумов. М.: Химия, 1983. -192с.
  48. В.В., Ахметова Р. С. Труды БашНИИ НП, вып.8, Изд. «Химия», 168. С. 167 — 170.
  49. JI.H., Дроздова М. А., Коган B.C. и др.//Нефтепереработка и нефтехимия. 1980. № 5. — С. 12−14.
  50. Н.Я., Тимошина А. В., Кочева З. В. Новые пути улучшения качества сырья для производства битумов из парафинистых нефтей. //Нефтепереработка и нефтехимия. 1978. № 6. — С.11−13.
  51. И.Б. К вопросу о производстве дорожных битумов из высоко парафинистых нефтей на НПЗ топливного профиля.//ХТТМ. -1976.№ 12. С.16−18.
  52. И.Б. Производство нефтяных битумов. М., Химия, 1983. -192с.
  53. И.А., Гунн Р. Б., Хавкина О. Д. и др.//Нефтепереработка и нефтехимия. -1966. № 9,. с. 24.
  54. С.Р., Гарбалинский В. А., Чмырь И. М. и др., Изв. АН Туркм. ССР, сер.физ.-техн. Наук. 1960. № 6. — С.46.
  55. Гун Р. Б. Нефтяные битумы. М., «Химия», 1973. 432с.
  56. Ю.А., Теляшев Э. Г., Нигматуллин В. Р., Викторова Г. Н. Битумы окисленные, неокисленные и компаундированные и асфальтобетоны на их основе// Междунар. Конф. «Битум в дорожном строительстве». -М.: МАДИ, 2005. -С.29 38.
  57. Т.С., Розенталь Д. А., Машкова И. А., Коршунова Е. В. Влияние минерального материала на адгезионную прочность битумно-минеральных смесей //ХТТМ. 1990, № 12. — С. 28 -29.
  58. А.С., Шимулис С. П. Влияние природы битума и каменного материала на их сцепление. В кн.: Исследование битумов и битумно-минеральных смесей. М., транспорт, 1967. с. 47.
  59. Д.А., Сыроежко A.M. Изменение свойств дорожных битумов при контактировании с минеральным наполнителем //ХТТМ. 2000, № 4. — С.41−43.
  60. А.А., Басин В. Е. Основы адгезии полимеров. М., «Химия», 1696.-с.319.
  61. Н.Н., Гезенцвей Л. Б., Королев И. В. и др. Дорожный асфальтобетон. -М.: Транспорт, 1976-с.158.
  62. В.М. Структура и механические свойства асфальтового бетона. Харьков. Изд-во ХГУ, 1954. С. 59 -68.
  63. Н.И. К вопросу структурообразования в асфальтовых смесях. Труды ХИИКС. Вып.7. Киев, Изд-во Академии архитектуры и строительства, 1956.-С.103.
  64. .В., Страховский Т. И., Малышева Д. С. Измерение вязкости граничных слоев жидкости методом сдувания. Журнал экспериментально-теоретической физики. Изд-во АН СССР, 1946, 16, вып.2, С. 171−178.
  65. .В., Кротова Н. А. Адгезия. Исследования в области прилипания и клеящего действия. М. JL, Изд-во АН СССР, 1949, С. 244.
  66. Кац.М. Н. Структурообразование граничных слоев битума по поверхности минерального материала.: Дис. канд. техн. наук. Л., 1987.
  67. И.В. Модель строения битумной пленки на минеральных зернах в асфальтобетоне.//Строительные материалы.- 1981, № 8 С. 63 — 67.
  68. Т.А. Изменение свойств битума при контакте с минеральным наполнителем.: Дис. канд. техн. наук. СПб., 1996. — 126с.
  69. И.В., Батраков О. Т. О толщине битумной пленке в асфальтобетоне // Труды СОЮЗДОРНИИ.- М.: 1970, вып.46. С. 201 — 206.
  70. М.М., Браудо Е. М. Применение парафинистых битумов в дорожном и кровельном деле. М., ГОНТИ, 1935.- С. 49.
  71. Abraham Н. Asphalt and allied Substances. 1929.
  72. Колбановкая А. С. Метод красителей для определения сцепления битума с минеральными материалами. М., Автотрансиздат, 1959. 32с.
  73. Т.С., Розенталь Д. А., Машкова И. А., Березников А. В. Количественная оценка сцепления дорожных битумов с минеральным материалом // ХТТМ. 1987. № 6 — С. 35 — 36.
  74. С.В. Приемлемая технология хранения и применения битума на АБЗ// Междунар. Конф. «Битум в дорожном строительстве». -М.: МА-ДИ, 2005. -С.52 57.
  75. Д.А., Левченко Е. С. Формирование дисперсной структуры битума. Москва, 2005. 2с. — Деп. В ОАО «ЦНИИТЭнефтехим» 30.09.05, № 62 — НХ — 05.
  76. Е.С., Розенталь Д. А., Залищевский Г. Д. Дисперсная система битума и ее изменение при приготовлении асфальтобетона // ЖПХ. -2004. Т.77. Вып. З С. 521 — 522.
  77. Е.С., Розенталь Д. А. Влияние минерального наполнителя на свойства битума в асфальтобетоне //Тезисы докладов. Междунар.форум. Топливно-энергетический комплекс России. СПб, 2005. С.245−251.
  78. Д.А., Левченко Е. С., Залищевский Г. Д. Изменение свойств битума при контакте с минеральным наполнителем в асфальтобетоне. Москва, 2005. 2с. — Деп. В ОАО «ЦНИИТЭнефтехим» 30.09.05,№ 62 -НХ-05.
  79. Д.А., Иванова Е. С. Прогнозирование свойств битума в асфальтобетоне // ЖПХ. 2002. Т.75.Вып.7 — С. 1221−1222.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!