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 || 4 |

Совершенствование, научное обоснование и промышленное освоение технологического процесса производства асфальтобетонных смесей с использованием старого асфальт

-- [ Страница 3 ] --

В четвертой главе проведен теоретический анализ путей регулирования структуры и свойств асфальтобетона с применением измельченного асфальтового гранулята. Показано, что воздействие погодно-климатических факторов приводит к изменению химического состава и свойств битума, содержащегося в старом асфальтобетоне. В результате этого возрастает прочность асфальтобетона и ухудшаются его деформационные свойства. Дальнейшее воздействие факторов, вызывающих старение, приводит к снижению водостойкости и сопровождается началом интенсивного разрушения дорожных покрытий.

Условия уплотнения асфальтобетонной смеси с измельченным асфальтовым гранулятом затрудняются из-за старения вяжущего в грануляте, наличия необработанных вяжущим поверхностей и «сухих» фазовых контактов, прочность которых выше по сравнению с коагуляционными контактами.

В соответствии с представлениями физико-химической механики необходимым условием достижения плотной и однородной упаковки частиц твердой фазы в упрочняющихся с увеличением ее концентрации дисперсных материалах является предельное разрушение их структуры и достижение минимальной плотности и наибольшей подвижности на начальной стадии технологического процесса их формирования. Зависимость прочности дисперсной системы (Рm) от параметров структуры можно описать уравнением, предложенном Н.Б.Урьевым:

(32)

где k- коэффициент, учитывающий микрогеометрию структуры; Fc- среднее значение сил сцепления между частицами; f()-показатель, характеризующий концентрацию дисперсной фазы в дисперсионной среде; - средний характерный размер частиц дисперсной фазы.

Из приведенного выражения следует, что интенсификация процессов получения дисперсных материалов с коагуляционным типом структуры возможна за счет снижения сил сцепления в контактах путем модификации их поверхности, а также за счет изменения свойств и содержания жидкой фазы. В асфальтобетонных смесях с асфальтовым гранулятом этому может способствовать их пластификация продуктами углеводородного состава, близкого к составу дисперсионной среды битума. Анализ ранее выполненных исследований показывает, что в качестве пластификаторов можно использовать экстракты масляных фракций нефти, мазут, деготь, отработанные моторные масла и др. продукты.

Количество пластификатора должно обеспечивать образование на поверхности гранулята равномерной технологической пленки. Как показали экспериментальные данные, толщина этой пленки зависит от крупности асфальтовых частиц и может составлять от 1 до 10 мкм, что соответствует толщинам адсорбционных слоев смазочных масел.

Количество пластификатора для обработки измельченного асфальтового гранулята можно рассчитать, используя выражение:

, ( 33)

где – толщина пленки пластификатора на частицах фракции ; - удельная поверхность фракции ; - плотность пластификатора; - содержание фракции в грануляте.

Положительное влияние пластификатора и ПАВ должно способствовать уменьшению прочности коагуляционных и фазовых контактов в процессе уплотнения, а также улучшению деформационных свойств, повышению адгезии вяжущего и водостойкости асфальтобетона с измельченным асфальтовым гранулятом. Причины изменения свойств асфальтобетона с добавлением гранулята и пути направленного формирования его структуры приведены на рис.16.

а



Рис.16. Причины изменения свойств асфальтобетона с добавлением асфальтового гранулята (а) и пути повышения его качества (б)

Пятая глава посвящена исследованиям свойств асфальтового гранулята после дробления и измельчения, а также исследованиям свойств асфальтобетонов с добавлением измельченного гранулята.

Приведены фактические данные по содержанию битума в грануляте, влажности гранулята в процессе хранения, а также по гранулометрическому составу гранулята после дробления в молотковой дробильно-сортировочной установке.

С целью определения характера поверхности и распределения вяжущего после измельчения гранулята в ЭМИ были проведены микроскопические исследования. Полученные с помощью стереоскопического микроскопа фотоснимки показали, что при измельчении гранулята, образуется мелкодисперсный полиминеральный материал из составляющих асфальтобетонную смесь компонентов, в котором имеются обработанные и необработанные битумом поверхности. Битумные пленки находятся в прочной связи с поверхностью минеральных частиц и при горячем перемешивании и промывке водой не разрушаются и не отслаиваются. Микроскопический анализ подтвердил теоретические предположения о целесообразности модификации поверхностно-активными добавками необработанных вяжущим поверхностей и получения, таким образом, полностью гидрофобного материала, обеспечивающего прочное сцепление с битумом в процессе приготовления асфальтобетонных смесей.

В ходе экспериментальных работ было исследовано влияние технологических процессов дробления и измельчения асфальтобетона на его свойства. Данные по прочности и водостойкости асфальтобетонов, приведенные на рис.17., показывают, что дробление, измельчение в ЭМИ и повторный нагрев смеси при приготовлении образцов не оказывают существенного влияния на свойства асфальтобетона. В то же время имеет место некоторое повышение прочности при всех температурах испытания и снижение водостойкости. Снижение водостойкости указывает на то, что мелкодисперсный материал, полученный в результате измельчения, несколько уступает карбонатному минеральному порошку в части адгезии битума, вследствие преобладания кислых поверхностей в измельченных материалах.

 Рис. 17а. Значения прочностных показателей-148

Рис. 17а. Значения прочностных показателей при 50°С (R50), 20°С (R20), 0°С (R0) и при расколе Rр для асфальтобетонов: 1- на новых материалах; 2- после дробления и повторного разогрева; 3- после дробления, измельчения в ЭМИ и повторного разогрева

 Рис. 17б. Значения коэффициентов-149

Рис. 17б. Значения коэффициентов водостойкости (Квод) и водостойкости при длительном водонасыщении (Кдлвод) для асфальтобетонов: 1- на новых материалах; 2- после дробления и повторного нагрева; 3- после дробления, измельчения в ЭМИ и повторного нагрева


Проведены комплексные исследования влияния гранулята на свойства асфальтобетона. Гранулят до и после измельчения в ЭМИ добавляли в асфальтобетонную смесь типа «Д» в количестве до 30%. За счет изменения содержания минеральных компонентов и битума регулировали зерновой состав и водонасыщение асфальтобетона таким образом, чтобы максимально приблизить эти показатели к показателям эталонной смеси, подобранной без добавления гранулята. Наряду с основными компонентами в состав асфальтобетонных смесей вводили добавки пластификатора (тяжелое мазутное топливо) и ПАВ (добавка Wetfix BE фирмы «Akzo Nobel»).

Данные, приведенные на рис.18., показывают, что введение до 30% гранулята без помола позволяет уменьшить содержание минерального порошка в составе смеси до 5% и битума до 2%. Измельчение гранулята в ЭМИ и введение пластификатора позволяет дополнительно сократить содержание минерального порошка на 4% и битума на 0,6%.

 Зависимость содержания-150

Рис.18. Зависимость содержания компонентов асфальтобетонной смеси при введении асфальтового гранулята: минерального порошка до помола гранулята (1) и после помола (1); битума до помола гранулята (2) и после помола с добавлением пластификатора (2)


Полученные результаты значительны с экономической точки зрения, поскольку битум и минеральный порошок, наиболее дорогостоящие компоненты асфальтобетонной смеси.

Зависимость прочностных показателей асфальтобетона от количества гранулята приведены на рис.19.

Рис.19. Зависимость прочности асфальтобетона при 50°С (R50), при 20°С (R20), при 0°С (R0) и при расколе (Rp) от содержания гранулята до (––), после помола (- - -) и после добавления пластификатора ( - )

Одновременно с увеличением прочности снижается деформативность, характеризуемая величиной предельной деформации при расколе. Увеличение содержания гранулята приводит к заметному снижению водостойкости асфальтобетона. Дополнительное измельчение гранулята в ЭМИ приводит к еще большему снижению этого показателя. Экспериментальные данные показывают, что введение в состав гранулята пластификатора и ПАВ позволяет нейтрализовать его влияние в части повышения прочности, снижения деформативности и водостойкости. Из данных, приведенных на рис.20., следует, что при введении ПАВ с пластификатором коэффициент водостойкости в смесях с добавлением гранулята достигает и даже превосходит значения данного показателя, полученного для асфальтобетона на новых материалах без введения гранулята.

 Зависимость водостойкости при-152

Рис. 20. Зависимость водостойкости при длительном водонасыщении от состава асфальтобетонной смеси: 1- новые материалы; 2- с добавлением 30% измельченного гранулята; 3- с добавлением гранулята и пластификатора; 4- с добавлением гранулята, пластификатора и ПАВ

Положительное влияние пластификации проявилось в исследованиях устойчивости асфальтобетона к старению. Показано, что введение пластификатора и ПАВ нейтрализует отрицательное влияние гранулята и увеличивает время до перехода асфальтобетона в хрупкое состояние, которое определяется снижением прочности в процессе термостатирования.

Проведены исследования влияния гранулята на качество перемешивания компонентов при приготовлении асфальтобетонных смесей. В качестве показателей, характеризующих качество перемешивания и однородность асфальтобетонных смесей, оценивали коэффициенты вариации плотности и остаточной пористости асфальтобетона. Показано, что для асфальтобетона, приготовленного с добавлением гранулята, значения коэффициентов вариации в исследуемом временном диапазоне ниже, чем для асфальтобетонов, приготовленных без гранулята (рис.21.)

 Зависимость коэффициента-153

Рис.21. Зависимость коэффициента вариации остаточной пористости асфальтобетона от времени перемешивания смеси без гранулята (1) и с гранулятом (2)

Полученные результаты позволяют заключить, что добавление гранулята не требует увеличения времени перемешивания при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Исследовано влияние добавок асфальтового гранулята, измельченного в ЭМИ, на уплотняемость асфальтобетонных смесей. Зависимости плотности асфальтобетонов от уплотняющей нагрузки приведены на рис. 22.

 Зависимость плотности-154

Рис.22. Зависимость плотности асфальтобетона от уплотняющей нагрузки для смесей: 1- без гранулята; 2- с гранулятом; 3 – с гранулятом и анионным ПАВ; 4 – с гранулятом, катионным ПАВ и пластификатором

Полученные результаты позволяют заключить, что введение добавок как анионных, так и катионных ПАВ и пластификатора дает дополнительный эффект в части улучшения уплотняемости смеси.

В шестой главе представлены данные по расчету технологических и конструктивных параметров промышленной установки для измельчения асфальтового гранулята, а также результаты производственной проверки теоретических и лабораторных исследований. Технологическая последовательность приготовления асфальтобетонной смеси с применением измельченного гранулята приведена на рис. 23.

 Технологическая-155

Рис. 23. Технологическая последовательность приготовления асфальтобетонной смеси с применением измельченного асфальтового гранулята

Асфальтовый гранулят, полученный при фрезеровании асфальтобетонных покрытий, на первом этапе дробится в молотковой дробильно- сортировочной установке «Amman» с последующим рассевом материала на фракции (0-5)мм и (5-20)мм.

Исходными данными для расчета молотковой дробилки являются производительность; гранулометрический состав исходного продукта, степень дробления. К технологическим параметрам процесса дробления относится число оборотов ротора. К конструктивным параметрам молотковой дробилки относятся диаметр ротора и длина молотка; число молотков и параметры загрузочного отверстия.

Для расчёта выбирают базовый вариант дробилки. При этом заданы диаметр ротора, ширина и высота загрузочного отверстия. Дальнейший расчет связан с количеством молотков, числом оборота ротора, мощности, затрачиваемой на измельчение.

Для установки «Amman» были рассчитаны основные геометрические параметры: размеры молотков и их число, а также основной технологический параметр – число оборотов ротора.

После дробления в молотковой дробилке мелкая фракция поступает на установку электромагнитного измельчения, где измельчается с добавлением ПАВ и пластификатора и собирается в накопительной емкости. Схема установки для электромагнитного измельчения приведена на рис. 24.

Затем, измельченный материал поступает в отдельную емкость на асфальтосмесительной установке. Технологическая схема асфальтосмесительной установки «Машинери» с узлом для введения измельченного гранулята приведена на рис. 25. Узел для введения гранулята работает одновременно с узлом для хранения и подачи минерального порошка.

Исходными данными для расчета ЭМИ являются производительность, гранулометрический состав исходного продукта, который определяет также и величину начальной удельной поверхности, требования к гранулометрическому составу после измельчения, температура и влажность исходного продукта.

К технологическим параметрам процесса измельчения в ЭМИ относятся диаметр мелющих тел и объем их загрузки, отношение объемов мелющих тел и измельчаемого материала; напряженность магнитного поля в центре индуктора.

К конструктивным параметрам ЭМИ относятся диаметр и высота одной секции измельчителя; число секций в одной линии; число параллельных линий.

При расчёте ЭМИ выбирают базовые значения диаметров и одной секции аппарата. Дальнейший расчет связан с количеством секций в одной линии и количеством линий. Блок-схема расчёта приведена на рис.26.

Были рассчитаны геометрические и технологические параметры электромагнитного измельчителя ЭМИ – 200, состоящего из двух рабочих камер измельчения, каждая из которых имела объем 100 л и изготавливалась из

прочной пластмассовой трубы. Средняя производительность установки составила 3 т/час.

Гранулят после взвешивания без предварительного подогрева поступает в смеситель, где происходит его перемешивание и нагрев от горячих каменных материалов. Затем в смеситель подаётся битум и производится окончательное перемешивание.

В седьмой главе приводятся расчеты экономической эффективности технологии переработки асфальтобетона, а также намечены направления дальнейшего развития и использования технологии электромагнитного измельчения.

Показано, что экономия в себестоимости одной тонны асфальтобетонной смеси, приготовленной с асфальтовым гранулятом, измельченным в ЭМИ, составляет 121,2 руб.

  1. Ввод исходных данных

  1. Определение напряжённости магнитного поля в центре индуктора

3. Определение начальной удельной поверхности

и скорости измельчения

4. Определение времени измельчения, числа секций

в одной линии, число линий и производительности

5. Необходимое

условие обеспечения нет

заданной производительности

да

6. Определение мощности

7. Определение вспомогательных

параметров ЭМИ

8. Вывод параметров ЭМИ

Рис. 26. Блок - схема расчета конструктивных и технологических параметров ЭМИ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 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.