Ресурсы
Рассмотрение возможных ресурсов органических вяжущих, пригодных для устройства конструктивных слоев дорожных одежд, показывает, что наряду с нефтью, являющейся сырьем для производства нефтяных битумов, могут быть использованы: природные битумы и битумсодержащие породы; твердые горючие ископаемые (угли, сланцы); побочные продукты промышленного производства (отходы коксо-, нефте, лесохимической и других отраслей промышленности); некоторые виды вторичного сырья.
На производство битумов в мире идет около 2—3% от общего объема перерабатываемой нефти. Нефть является ценнейшим сырьем для производства топлива, смазочных масел и нефтехимических продуктов, ресурсы которого ограничены. В настоящее время во многих странах ведутся работы по освоению альтернативных источников сырья и снижению доли нефти в общем топливно-энергетическом балансе.
В расчете на перспективу нельзя рассчитывать на полное обеспечение потребностей дорожного строительства органическими вяжущими только за счет увеличения потребления нефтяного битума.
Возможности замены органических вяжущих минеральными (в первую очередь цементом) ограничены малым распространением цементобетонных дорожных покрытий не только из-за трудностей их строительства и особенно ремонта, но также из-за значительных энергетических затрат на производство самого цемента, т. е. по существу затрат того же нефтяного (топливного) сырья, которое могло бы быть непосредственно направлено на производство битума. Так, энергетические затраты на производство 1 т цемента превышают затраты энергии на производство 1 т битума более чем в 10 раз. Энергозатраты составляют 75% стоимости цемента.
Анализ эксплуатации асфальтобетонных покрытий
Для верхних слоев покрытий необходимо дифференцировать выбор битумов
Условия применения и требования к нефтяным битумам
Для строительства дорожных одежд необходимо применять такие битумы, интервал пластичности которых соответствует реальному диапазону температур
Циклическое замораживание-оттаивание воды
Существенно влияет на усталостную долговечность асфальтобетона циклическое замораживание-оттаивание воды в порах
Эксплуатация асфальтобетонных покрытий
Длительная эксплуатация покрытий в условиях увлажнения приводит к изменениям в структуре асфальтобетона
Прочность асфальтобетона при изгибе
Прочность при изгибе и положение максимума на кривой зависят от скорости деформирования
Расчета дорожных конструкций
Для расчета дорожных конструкций используются значения прочности асфальтобетона при растяжении
Упругость асфальтобетонов
Вязкость является основной характеристикой, определяющей технологические свойства асфальтобетонных смесей
Жесткость асфальтобетона
Жесткость асфальтобетона определяется составом минеральной части, содержанием битума и его свойствами.
Свойства битумоминеральных материалов
Битумы применяются в дорожном строительстве главным образом для приготовления различных битумоминеральных материалов.
Зависимость деформативных свойств битумов
Реологические свойства битумов зависят как от химического соотношения компонентов
Битум в тонких пленках
Битум в тонких пленках имеет физические свойства, отличающиеся от свойств в массе (объеме).
Прочностные свойства битумов
Для оценки прочностных свойств битумов в условиях растяжения наиболее распространенным является испытание на растяжимость с определением величины
Деформативные свойства битума
Необходимо выбрать такую характеристику деформативных свойств битума как деформация
Прочность битумов
Прочность битума является одной из важнейших его эксплуатационных характеристик
Жидкие медленногустеющие битумы
Для широкого внедрения в производственных дорожных лабораториях системы контроля качества битумов
Стандартные методы оценки
На практике для оценки свойств битумов широкое распространение получил ряд условных методов испытаний
Исследования битумов
Исследования битумов, подвергнутых старению при прогреве
Нелинейность свойств битумов
Нелинейность свойств битумов проявляется во всем диапазоне эксплуатационных температур
Вязкость битумов
Вязкость битума в значительной степени определяется его составом и структурой
Значения модулей упругости битумов
Модуль упругости является одной из важнейших характеристик механических свойств материалов
Модуль деформации
Важной характеристикой деформативных свойств битума
Общие закономерности поведения битумов
Рассмотренная закономерность изменения свойств битумов в интервале пластичности справедлива
Механические свойства битумов
Битумы являются термопластичными материалами и их механические свойства изменяются в широких пределах
Повышение огнестойкости битумов
Для повышения огнестойкости битумов при устройстве аэродромных, гидроизоляционных и кровельных покрытий
Добавки синтетических смол и каучуков
Для улучшения деформативных свойств битумов применяют добавки синтетических смол и каучуков
Улучшение деформативных свойств битумов
Предложение основано на следующих теоретических предпосылках
Обработка битумов для учучшения их свойств
Обработка битумов ультразвуком ведет к увеличению полярности и улучшению адгезионных свойств
Способы улучшения свойств битумов
Одним из важнейших условий повышения эксплуатационной надежности асфальтобетонных покрытий является улучшение свойств битумов
Водостойкость
Действие воды оказывает значительное влияние на разрушение асфальтобетонных покрытий
Поверхностные свойства
Смачиваемость минеральной поверхности битумом зависит от краевого угла смачивания
О магнитных свойствах
Смолы и ароматические углеводороды защищают парамагнитные центры от рекомбинации
Магнитные свойства битумов
Ядерный магнитный резонанс недавно начали применять при исследованиях битумов
Электрические свойства битумов
Удельная электропроводность битумов при низких температурах
Инфракрасная спектроскопия
Изучение инфракрасных спектров большого числа органических соединений
Люминесцентный анализ
Он основан на изменении электронного состояния молекул под действием ультрафиолетового излучения
Оптические свойства битумов
Методы оптической спектроскопии используют для получения сведений о структуре и форме молекул
Физические свойства битумов
Физические свойства характеризуют состояние материалов, определяют его отношение к физическим воздействиям окружающей среды
Достоинства битумов
В природном битуме значительно больше внутри- и межмолекулярных связей
Исследование битумов
В настоящее время для исследования битумов большинство авторов применяют методы
Твердые парафины
В битумах, содержащих некоторое количество твердых парафинов, при охлаждении происходит кристаллизация последних, битум теряет блеск
Неупорядоченная и упорядоченной структура
В вязких битумах концентрация растворенных твердых веществ довольно высока
Состав битумов
Ввиду чрезвычайно большого числа индивидуальных, разнообразных по характеру веществ
Состояние и свойства битумов
Состояние и свойства битумов определяются не только формой и размерами молекул компонентов и надмолекулярных структур
Подробнее о структуре битумов
По современным представлениям все дорожные и строительные битумы
Структура битумов
На начальном этапе исследования битумов привели к созданию теории коллоидной структуры
Минеральные наполнители
Ароматические углеводороды отличаются устойчивостью к радиации
Разрушение битумных материалов
Большее поражение происходит в теплом влажном климате
Вязкость битумов
Для сравнения изменение вязкости после 100 ч испытания в аппарате искусственной погоды
Процесс смешивания битумов
После воздействия света на тонкие пленки битума он становится нерастворимым в бензоле и хлороформе
Подготовка битумов к смешению
При подготовке битумов к смешению с минеральными материалами при производстве дорожных смесей
Виды углеводородов в маслах
Парафиновые углеводороды являются неактивными растворителями, иногда даже осадителями или флоккулирующими веществами
Масла
Масла представляют собой углеводородную фракцию битумов и содержат сложную смесь углеводородов различных классов
Асфальтены и смолы
Асфальтены и смолы являются основными структурообразующими компонентами битумов как наиболее полярные соединения
Отличие смол от асфальтенов
Существенное отличие смол от асфальтенов заключается в их растворимости и молекулярно-массовом распределении.
Смолы битумов
Смолы битумов имеют основными структурными элементами конденсированные циклические системы
Мальтены
Мальтены представляют часть битума, растворимую в низкокипящих предельных углеводородах.
Асфальтены
Асфальтены большинства битумов представляют собой при нормальной температуре твердые тела.
Химический состав битумов
Битумы представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов нефтяного происхождения
Эмульсии
В зависимости от типа применяемого эмульгатора получают анионные или катионные эмульсии
Битумные эмульсии
Более перспективно применять битумные эмульсии, которые представляют собой дисперсные системы из битума и воды
Медленногустеющие и быстрогустеющие жидкие битумы
Кроме вязких нефтяных битумов используют и жидкие дорожные битумы
Установока по получению битумов
У нас имеется опыт эксплуатации установок по получению битумов из тяжелой караарнинской нефти
Получение дородных битумов
При выборе температуры окисления следует учитывать ее влияние на основные показатели качества битума
Дорожные битумы
Остановимся несколько подробнее на технологии приготовления вязких битумов
Производство вязких битумов
Из битумов деасфальтизации можно получить дорожные битумы, превосходящие по физико-механическим свойствам битумы из гудронов
Асфальтены
Более высокие пластические свойства битумов, получаемых при непрерывном процессе
Производство окисленных битумов
У потребителей битумов в нашей стране получили распространение бескомпрессорные реакторы малой производительности
Процесс производства битумов
Химически связывается небольшое количество кислорода, особенно при более высокой температуре процесса
Производство вязких окисленных битумов
Окисление служит простейшим способом частичного улучшения деформативных свойств битумов
Битумы из тяжелых асфальтовых нефтей
Битумы из тяжелых асфальтовых нефтей отличаются хорошей погодостойкостью.
Нефтяные гудроны
Вязкие остаточные битумы получили распространение в странах Западной Европы
Выбор нефтей
Правильный выбор исходных нефтей обеспечивает высокое качество остаточных дорожных битумов
Производство остаточных вязких битумов
Выбор глубины вакуума и температуры переработки зависит от природы сырья
Производство нефтяных битумов
Существуют три основные способа производства вязких нефтяных битумов
Прочность вяжущих материалов
Прочность вяжущего определяется предельной растяжимостью, статической и динамической усталостью
Эксплуатационные свойства материалов
Требования к органическим вяжущим различны в зависимости от целей и области применения
Основные свойства вяжущих
Свойства органических вяжущих материалов должны отвечать определенному комплексу требований
Изучение усталости вяжущих от механических нагрузок
В большинстве случаев работы, посвященные изучению необратимых изменений свойств органических вяжущих
Процесс старения вяжущих
При воздействии на органические вяжущие повышенных температур происходят процессы их карбонизации
Технологическая подготовка
При технологической подготовке и применении органических вяжущих материалов
Механические свойства пленки
Механические свойства пленки вяжущего на границе с минеральным материалом значительно повышаются.
Поверхностно-активные компоненты
В каменноугольных дегтях содержатся преимущественно поверхностно-активные компоненты катионного типа
Поверхностная активность
Важным технологическим и эксплуатационным свойством органических вяжущих является их поверхностная активность
Концентрированные растворы ВМС
Концентрированные растворы ВМС представляют собой упруго-вязкие системы
Оценка совместимости растворимости
Параметры растворимости дают количественную оценку совместимости (растворимости).
Растворы ВМС
При объединении растворителя или пластификатора с ВМС может происходить коллоидное или молекулярное диспергирование
Мальтены
Мальтены являются растворителем или пластификатором асфальтенов.
Теоретические основы применения органических вяжущих материалов
Для правильного выбора и применения органических вяжущих материалов необходимо учитывать их основные химические и структурные особенности
Ресурсы органических вяжущих материалов
Преобладающую часть мировых запасов органического сырья составляют угли и сланцы.