авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Технология производства асфальтобетонных сме­сей, оптимизированная по критерию прочностных свойств асфальтобетона

-- [ Страница 4 ] --
N п/п Состав смеси Концентрация парамагнитных центров в смеси, г-1 Относительная процентная концентрация парамагнитных центров в смеси
До старения
1. 2. Гранит+Битум Гранит+Смола+Битум 0,24х1017 0,3х1017
3. 4. Известняк+Битум Известняк+Смола+Битум 4,5х1017 0,5х1017 100% 11%
После старения
5. 6. Гранит+Битум Гранит+Смола+Битум 0,7х1017 0,3х1017 100% 42%
7. 8. Известняк+Битум Известняк+Смола+Битум 6,9х1017 5,0х1017 100% 72%

Результаты эксперимента свидетельствуют, что модифицирование поверхности гранита каменноугольной смолой существенного влияния на концентрацию парамагнитных центров не оказывает. Это, по-видимому, связано с тем, что при обработке поверхности гранита нефтяным битумом активного взаимодействия между ними не происходит. Концентрация парамагнитных центров в смеси №1 и №2 приблизительно одинакова.

Очень существенно концентрация парамагнитных центров меняется по­сле старения смесей. Граит, обработанный битумом содержит 0,7 х1017 r-1

парамагнитных центров. Тот же гранит, используемый для приготовления смеси по двухстадийной технологии с применением на первой стадии ка­менноугольной смолы, а на второй нефтяного битума, содержит только 0,3ч107r-1 парамагнитных центров, что составляет 42 %. Это свидетельствует о том, что асфалътенов в смеси образовалось на 42% меньше, и что интенсивность старения смеси гранита с органическим вяжущим при использовании двухстадийной технологии существенно ниже.

Еще более яpкo выражено влияние двухстадийной технологии на интен­сивность старение смесей известняка с органическими вяжущими. Этот факт имеет очень большое значение, поскольку для приготовления минерального порошка используют преимущественно известняковые минеральные мате­риалы. Суммарная поверхность частиц минерального порошка достигает 90% общей суммарной поверхности минеральной части асфальтобетонной смеси. Следовательно, битум обволакивает в основном именно частицы минерального порошка и xapaктepистики битума зависят от его взаимо­действием с этим материалом.

При о6ра6отке битумом известнякового материала концентрация пара­магнитных центров достигает 4,5 х 1017 г-1. Это говорит об активном взаимо­действии битума с поверхностью известняка. Имеющиеся на поверхности известняка свободные радикалы становятся центрами, вокруг которых ин­тенсивно образуются асфальтены. При обработке известняка каменноуголь­ной смолой, свободные радикалы взаимодействуют с компонентами камен­ноугольной смолы и теряют свою активность. После введения в такую смесь нефтяного битума, количество центров, вокруг которых ассоциируются и объединяются асфальтены, снижается. В результате концентрация парамагнитных центров (свидетельствующая о концентрации асфальтенов) в смеси, приготовленной по двухстадийной технологии, снижается до 0,5х1017 г-1, что составляет всего 11%.

Исследование смесей, подвергшихся старению, также свидетельствует о снижении концентрации парамагнитных центров при использовании двухстадийной технологии приготовления органоминеральных смесей. Концен­трация парамагнитных центров в смеси № 8 (смесь приготовлена по двухстадийной технологии) на 28 % ниже, нежели в смеси № 7 (смесь приготов­лена по традиционной технологии).

Исследования, выполненные с применением методов ЭПР-спектроскопии, доказали, что двухстадийная технология приготовления приводит к снижению интенсивности образования асфальтенов в битумоми-неральных смесях. Этот процесс является показателем старения нефтяного битума и в целом покрытий, устроенных из таких смесей. Следовательно, двухстадийная технология приводит к увеличению, срока службы покрытий из битумоминеральных смесей. В исследованиях не были учтены парамагне­тизм исходных нефтяных битумов и характер пиков поглощения свободных

радикалов исследуемых битумоминеральных смесей. Учет характера пика поглощения свободных радикалов и их отнесение к линии Дайсона, либо к гауссо-лоренцевым кривым, то есть оценка несимметричности пика ЭПР-спектра могли бы показать еще более значимые преимущества двухстадийной технологии, что можно заключить из результатов работ группы ученых Томского государственного университета и Института химии нефти СО РАН, которую возглавляет доктор химических наук, профессор Ф Г. Унтер.

Исследовано сцепление вяжущего с поверхностью минерального мате­риала исследовался по пятибалльной шкале в соответствии с методом, раз­работанным А.И. Лысихиной. Исследования производили раздельно при введении фусов в битум и в минеральный материал. В качестве минерально­го материала использовался щебень гранитных пород. При этом исследовались заведомо худшие условия взаимодействия органического вяжущего с минеральным материалом. Количество вводимых фусов учитывалось по сланцевой смоле, содержащейся в их составе (% массы по смоле). При вве­дении в битум их количество составляло 5-20 % от массы битума. В мине­ральный материал фусы вводились в количестве 0,5-1,4 % от массы мине­рального материала.

Установлено, что и активация битума и модифицирование поверхности минеральных материалов сланцевыми фусами улучшает сцепление вяжуще­го с минеральным материалом. Однако, при введении сланцевых фусов в минеральный материал достигаемый эффект значительно выше, нежели при введении фусов в битум. Как известно, сланцевая смола из-за своей повы­шенной химической активности обладает более выраженной адгезионной способностью, чем нефтяной битум. При непосредственном влиянии фусов на минеральный материал эта особенность реализуется более полно, чем при введении фусов в битум В последнем случае поверхность минерального материала оказывается связанной не со сланцевой смолой, а с менее актив­ным вяжущим - нефтяным битумом. Введение фусов на первой стадии при­водит к тому, что нефтяным битумом обрабатывается фусоминеральная смесь, в которой уже достигнута высокая адгезия вяжущего за счет наличия в смоле высокоактивных фенолов и карбоновых кислот.

Проведены исследования показателей физико-механических и деформа­ционно-прочностных свойств асфальтобетонов из смесей, приготовленных с дисперсным армированием, по двухстадийной технологии, а также из сме­сей, приготовленных при совместном использовании дисперсного армиро­вания и двухстадийной технологии. Полученные результаты свидетельствуют, что двухстадийное введение органического вяжущего снижает прочно­стные показатели асфальтобетона в большей степени при0 °С, и в меньшей степени при 20 °С и при +50 °C. Снижается водонасыщение, повышается коэффициент водостойкости асфальтобетона. Пластификация адсорбцион­ного слоя нёфтяного битума приводит к снижению прочностных показате-

лей при 0°С и, соответственно, к повышению трещиностойкости асфальтобетона при отрицательных температурах.

Дисперсное армирование и совместное использование дисперсного армирования и двухстадийной технологии приводит к значительному улучшению всех показателей свойств асфальтобетонов. На 50 % увеличивается прочность асфальтобетона при сжатии при 50 °С, что приводит к повыше­нию надежности работы покрытия при высоких летних температурах. Зна­чительно улучшаются деформационно-прочностные свойства асфальтобе­тонов. На 25% увеличивается диапазон работы материала в стадии упругих деформаций при температуре 50 °С и на 38 %.повышается пластическая вязкость. Это снижает вероятность возникновения таких разрушений как колееобраэование, гребенка, сдвиги. Увеличение на 56% прочностных характеристик асфальтобетона при 0°С сопровождается увеличением на 23% деформативности асфальтобетона при работе в упругой стадии. Hа 23% увеличивается деформативность асфальтобетона при разрушении материала. Эти факты свидетельствуют о повышении трещиностойкости асфальтобетонов.

Таким образом, при совместном использовании технологий дисперсного армирования и двухстадийного порядка введения органического вяжущего в производства асфальтобетонных смесей, дисперсное армирование обеспечивает повышение прочностных характеристик асфальтобетона при высоких положительных температурах, а двухстадийная технология позволяет увеличить деформативность битумных пленок пpи отрицательных температурах. Это приводит к повышению сдвигоустойчивости асфальтобетона, в летний период и снижению трещинообразования в зимний период.

Исследованы процессы формирования армирующего каркаса в асфальтобетоне при различных технологиях ведении дисперсной арматуры в асфальтобетонную смесь, Для этого были.приготовлены образцы асфальтобетона из смеси, дисперсно армированной путем введения дискретных отрезкой химических волокон, из смесей, дисперсно армированных введением
термореактопласга и раствора полимера.

Сформованные образцы были помещены в среду растворителя (керосин) на половину высоты и выдержаны в течение трех суток для удаления нефтяного битума с целью определения характера распределения дисперсной арматуры в асфальтобетоне.

Результаты исследований, показали, что при введении дисперсных отрезков химических волокон армирующий каркас не объединен в единую структуру. Волокна дисперсной арматуры связаны только пленкой нефтяного битума. При удалении пленки битума зерна минерального материала теряют связь между собой так же, как и армирующие отрезки химических, волокон.

При введении термореактопласта армирующий полимер распределяется асфальтобетонной смеси в виде пленок. Создается пространственная арми-

рующая пленочная решетка. Слой полимерной пленки не растворяется, и
образец имеет целостность даже после выдерживания в керосине. Частицы
минерального материала связаны между собой не только пленкой нефтяного битума, но и пространственной армирующей решеткой, которая при нагружении работает более эффективно. При этом возникает возможность создавать асфальтобетоны, устойчивые к воздействию нефтепродуктов, что особенно важно при устройстве асфальтобетонных покрытий на автозапра­вочных станциях, на предприятиях, производящих ремонт автотракторной техники.

Проведены исследования процесса волокнообразования дисперсной ар­матуры при введении раствора полимера непосредственно в асфальтобетон­ную смесь. Использовались полимерные бытовые отходы, растворимые в ацетоне. Диаметр фильер, через которые вводился раствор полимера, изме­нялся в пределах от 0, 5 до 1мм. Скорость подачи полимера варьировали в пределах от 3 до 6 г/с. Моделируемая скорость перемешивания смеси была близко скорости перемешивания смеси в производственных условиях. Из приготовленной смеси формовались образцы асфальтобетона согласно тре­бованиям ГОСТ 12801. Затем образцы асфальтобетона были помещены в керосин для удаления пленки нефтяного битума и анализа сформировавших­ся волокон дисперсной арматуры. В результате экспериментальных работ установлено, что в указанных условиях формирования дисперсной арматуры образующиеся волокна имеют диаметр от 0,1 до 0,5 мм. Это является след­ствием вытягивания волокнообразующего полимера в процессе перемеши­вания асфальтобетонной смеси. Длина волокон изменяется в пределах от 5 да 20 мм. При введении раствора полимера в асфальтобетонную смесь образуются также пространственные армирующие структуры. Волокна де­формированы вследствие воздействия нагрузки при формовании образцов. Поверхность волокон содержит вкрапления частиц минеральных материа­лов, преимущественно минерального порошка.

Разработана методика контроля зольности фусов с применением радио­изотопных методов. Для определения содержания минеральных частиц в фусах использован метод прямого просвечивания исследуемого материала узким пучком - излучения, физическая сущность которого заключается в следующем. При прохождении через материал часть - квантов взаимодей­ствует с этим материалом. В результате взаимодействия происходит погло­щение, либо рассеивание - квантов средой. Зная интенсивность первичного излучения и интенсивность пучка, прошедшего через материал, можно су­дить о вещественном составе материала. Для определения зольности сланце­вых фусов строят график зависимости скорости счета импульсов, от содер­жания минеральных частиц. Экспериментальные исследования эффективности контроля зольности фусов методом прямого просвечивания материала

производились с использованием радионуклида Цезий-137, испускающего
фотоны с энергией 660 кэВ.

В исследованиях использовались сланцевые фусы различной зольности,
полученные на СПЗ "Сланцы". Фусы помещались в пластмассовые формы
размером 70*70*70 мм. Пропускание у-квантов через образец осуществля-
лась в геометрическом центре куба с двух установок (по четыре измере-
ния на каждую установку) так, чтобы был произведен контроль в
двух направлениях. Количество импульсов детектора, соответствующих фо­
тонам радионуклида, устанавливалось равным 106, что соответствует вели­
чине относительной

На рис.7 представлена зависимость скорости счета регистрируемых
импульсов от процентного содержания минеральных частиц в сланцевых
фусах.

Рнс.7. Зависимость счёта регистрируемых импульсов от содержания минеральных примесей в фусах

Из графика видно, что фусы различной зольности пропускают различное количество квантов за равный промежуток времени. Это позволяет с до-вольно высокой точностью определять зольность фусов. Таким образом, проведенные экспериментальные исследования подтвердили, что радиоизо-топный метод обеспечивает необходимую для практических целей степень точности определения содержания минеральной составляющей в сланцевых фусах. Это свидетельствует о возможности его использования для осущест-

вления оперативного контроля зольности фусов при их применении в соста­ве асфальтобетонных смесей. Метод прост, не требует громоздкого и слож­ного оборудования. Для производственных целей желательна замена радионуклидного излучателя на рентгеновский аппарат.

Исследованы показатели физико-механических свойств асфальтобетонов
из смесей приготовленных по двухстадийной технологии с использованием
в качестве минерального ворошка тяжелых сланцевых фусов, а также зол
уноса и сланцевых фусов. При анализе влияния соотношения компонентов
на свойства асфальтобетонной смеси применялись методы математического
планирования эксперимента. При исследовании физико-механических
свойств асфальтобетонов, содержащих в качестве минерального порошка
тяжелые сланцевые фусы, использовались наиболее рациональные для
двухкомпонентных систем некомпозиционные ротатабельные планы на шес-­
тиугольнике (РПШ). Исследование трехкомпонентных систем производи-
лось с использованием центральных композиционных планов, близких к Д-
-оптимальным на кубе типа В3, обладающих симметричным расположением
точек в пространстве. Получены математические модели, адекватно описы-­
вающие зависимость показателей физико-механических свойств асфальтобе­-
тонов от соотношения компонентов; Результаты исследований свидетельст-­
вуют, что предлагаемые технологии позволяют заменить известняковый ми-­
неральный порошок и получить асфальтобетоны с высокими показателями
физико-механических свойств.

Исследовано влияние двухстадийной технологии введения органическо­го вяжущего на водонасыщение асфальтобетона и зависимость показателей свойств от температуры нагрева минеральных материалов. Результаты ис­следования показали, что введение фусов снижает водонасыщение асфаль­тобетонов, а температурный режим приготовления асфальтобетонных смесей соответствует регламентируемому ГОСТ 9128.

Двухстадийная технология введения органических вяжущих при приго­товлении асфальтобетонных смесей исследована в производственных усло­виях. Построены шесть экспериментальных участков на улицах г. Санкт-Петербурга и на дорогах Ленинградской области. В процессе опытно-производственных работ исследовалась технология приготовления асфаль­тобетонных смесей при использовании тяжелых фусов, а также золы уноса гидроудаления и сухого отбора совместно с фусами в качестве минерального порошка. Установлено, что двухстадийная технология может быть реализо­вана на серийно выпускаемых асфальтобетонных заводах, оборудованных дополнительно механизмами для подачи и дотирования фусов и емкостями для их хранения, а технология устройства асфальтобетонных покрытий со­ответствует требованиям действующих нормативных документов. Опытно-производственные работы подтвердили возможность снизить на 10-15% рас­ход вязкого нефтяного битума, полностью заменить известняковый мине-

ральный порошок и получить асфальтобетоны, полностью соответствующие требованиям ГОСТ 9128.

Четвертая глава посвящена разработке рекомендаций по технологии
приготовления дисперсно армированных асфальтобетонных смесей и смесей, предусматривающих двухстадийное введение органических вяжущих.
Отражены основные требования к дисперсной.арматуре и волокнообразующим полимерным материалам, а также к вяжущим, используемым на первой стадии. Приведены принципиальные схемы машин и механизмов для приготовления, дозирования и подачи дисперсной арматуры и фусов в смеситель­ную установку, в том числе запатентованные автором. Рассмотрены вопросы проектирования составов асфальтобетонных смесей, содержащих дисперсную арматуру и фусы.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.