Поиск
Рекомендуем ознакомиться
Главная > Методические рекомендации
Информация о документе | |
Дата добавления: | |
Размер: | |
Доступные форматы для скачивания: | ![]() |
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СОЮЗДОРНИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ
КОМПЛЕКСНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ
НА ОСНОВЕ ТЯЖЕЛЫХ ПРОДУКТОВ
ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И УГЛЯ, ПАВ,
ПОЛИМЕРОВ И ДРУГИХ
ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ
Утверждены зам. директора Союздорнии
канд. Тех. наук В. М. Юмашевым.
Одобрены Главзапсибдорстроем
(письмо № 6204/26-18 от 07.01.86)
Описаны основные принципы получения комплексных органических вяжущих (КОВ) и метод расчета их состава.
Даны оптимальные составы КОВ, получаемых на основе сырья для производства вязких дорожных битумов и различных добавок (дивинилстирольного термоэластопласта, нефтяного асфальтита, мягчителя АСМГ, серы); вязких битумов и сополимера процесса доочистки сточных вод или полиэтиленового воска; каменноугольной смолы и дивинилстирольного термоэластопласта или серы; каменноугольных дегтей и ряда добавок (полистирольной пыли, фильтрационного кека, древесного гидролизного лигнина, кубовых остатков дистилляции фталевого ангидрида, длиннопламенных каменных углей).
Приведены требования к качеству КОВ и органоминеральных материалов, получаемых на основе КОВ.
Предложена технология приготовления и применения КОВ и органоминеральных смесей; указаны порядок технического контроля за качеством смесей и покрытий из них, а также правила техники безопасности при работе с КОВ.
Настоящие Методические рекомендации составлены на основе исследовательских и опытно-экспериментальных работ, проведенных в 1981-1985 гг. Союздорнии, его Омским и Ленинградским филиалами, а также МакИСИ.
Предисловие
Повышение роли автомобильных перевозок в выполнении народнохозяйственных планов страны, в первую очередь при решении Продовольственной программы и освоении районов Севера и Сибири, требует развития сети автомобильных дорог с твердым покрытием и увеличения объемов ремонтных работ, а следовательно, роста производства дорожно-строительных материалов улучшенного качества, в частности органических вяжущих, которые позволят обеспечить одновременно сдвигоустойчивость покрытий при 50-70°С и трещиностойкость при минус 50-60°С.
За последние годы в Союздорнии, его Омском и Ленинградском филиалах, а также в Макеевском инженерно-строительном институте (МакИСИ) проведены исследования по разработке отвечающих этим требованиям комплексных органических вяжущих (КОВ), полученных на основе продуктов переработки нефти и угля, ПАВ, полимеров и других структурообразующих добавок.
В результате исследований Союздорнии предложены КОВ на основе сырья для производства битумов и таких структурообразующих добавок, как дивинилстирольный термоэластопласт (ДСТ), нефтяной асфальтит, мягчитель АСМГ, сера, а также КОВ на основе каменноугольной смолы, ДСТ или серы; Ленинградским филиалом Союздорнии - КОВ на основе вязких битумов и полиэтиленового воска (ПЭВ); Омским филиалом Союздорнии - КОВ на основе вязких битумов и сополимера процесса доочистки сточных вод (ПДСВ); МакИСИ - КОВ на основе каменноугольных дегтей и ряда добавок: полистирольной пыли (ПС), фильтрационного кека (ФК), древесного гидролизного лигнина (ДГЛ), кубовых остатков дистилляции фталевого ангидрида (ОФА), длиннопламенных каменных углей (ДУ).
Анализ результатов исследований и опытно-экспериментальных работ на объектах Курского областного треста "Дорспецстрой" (КОВ на основе жидких битумов БНЖ 70/130 и ДСТ), Центравтодора Минавтодора РСФСР (КОВ на основе битумного сырья и ДСТ), Омского треста "Дорспецстрой" (КОВ на основе вязких битумов и ПДСВ), трестов "Лендорстрой" и "Леноргинжстрой" (КОВ на основе вязких битумов и ПЭВ), Донбассдорстроя, Артемовского управления "Дорспецстрой", Донецкого облмежколхоздорстроя и др. (КОВ на основе дегтей и различных добавок) позволил разработать "Методические рекомендации по приготовлению и применению комплексных органических вяжущих на основе тяжелых продуктов переработки нефти и угля, ПАВ, полимеров и других высокодисперсных наполнителей", которые предназначены для использования при опытном строительстве дорожных покрытий с использованием различных КОВ.
В настоящих "Методических рекомендациях" изложена технология приготовления и применения вышеперечисленных КОВ; даны требования к их качеству, техническому контролю за качеством как самих вяжущих, так и органоминеральных смесей и органобетонов на их основе; техника безопасности при работе с ними.
При разработке настоящих "Методических рекомендаций" использованы авторские свидетельства № 834041, 857182, 983105, 975755, 833732, 1203062, 1279992.
"Методические рекомендации" составили кандидаты технических наук Л. М. Гохман, Д. С. Шемонаева, Е. М. Гурарий, А. Р. Давыдова (Союздорнии), Ю. Е. Никольский, А. С. Баранковский (Омский филиал Союздорнии), И. П. Шульгинский, Г. Б. Крыжановская (Ленинградский филиал Союздорнии), В. И. Братчун (МакИСИ), инженеры И. И. Капанадзе, К. И. Давыдова, И. В. Степанян (Союздорнии), О. Г. Бабак (Омский филиал Союздорнии), А. И. Повзун, А. Н. Бачурин, С. В. Якименко (МакИСИ), А. В. Румянцев (Омский завод синтетического каучука).
1. Общие положения
1.1. Разнообразие климатических и эксплуатационных условий требует разработки научно обоснованных путей регулирования свойств вяжущих для дорожного строительства в широких пределах с целью получить оптимальные для данных условий качества.
1.2. Изменение консистенции битумов и дегтей или варьирование известными технологическими способами производства не позволяет существенно повысить их трещиностойкость при требуемой теплостойкости и устойчивости к старению. Так, для битумов с температурой размягчения от 43 до 51 °С температура хрупкости соответственно составляет от минус 17 до минус 4 °С. Следовательно, при требуемой сдвигоустойчивости покрытий при 50-70 °С, необходимой коррозионной стойкости и устойчивости к старению не удается обеспечить трещиностойкость покрытий при температурах ниже минус 20°С, а тем более при минус 50 - минус 60°С, характерных для районов Севера и Сибири. Выполнить эти требования можно, используя комплексные органические вяжущие (КОВ), получаемые введением в жидкие или маловязкие продукты переработки нефти и угля ПАВ, полимеров и других структурообразующих добавок.
1.3. КОВ можно получать из тяжелых нефтей или остатков неглубокой переработки традиционных нефтей на атмосферных колоннах, вводя в них порошкообразные структурообразующие добавки, в местах добычи нефти в районах Севера и Сибири. Это позволит значительно сократить железнодорожные перевозки вязких битумов.
В связи с дефицитом полу бункерных вагонов, предназначенных для транспортирования вязких битумов и дегтей, увеличены поставки маловязких дегтей и сырья для производства битумов на бескомпрессорные установки дорожно-строительных организаций.
Производство окисленных битумов и дегтей на этих установках является пожароопасным, высокоэнергоемким, характеризуется низким контролем качества готовой продукции, что повышает вероятность получения а, следовательно, и применения вяжущих низкого качества. Все это обусловливает целесообразность привлечения для обслуживания установок специалистов по нефтепереработке.
Получение КОВ на таких установках взамен битумов может быть осуществлено силами самих дорожников, поскольку технология получения этих вяжущих сводится к простому механическому перемешиванию компонентов при температурах не выше 180°С.
1.4. Представление об органических вяжущих материалах как о дисперсных системах с оптимальным объемом дисперсной фазы, образующей пространственный коагуляционный каркас, который обеспечивает их прочность и теплостойкость, и дисперсионной средой, качество и толщина гранично-смазочных прослоек которой обусловливает необходимую деформативность и эластичность системы, является основной предпосылкой получения КОВ.
Толщина и качество прослоек среды зависят как от природы структурообразующих компонентов (их внутренней и внешней лиофильности по отношению к данной дисперсионной среде), так и от их содержания в системе.
1.5. Хорошая совместимость компонентов, достаточная кинетическая устойчивость получаемых вяжущих - способность не расслаиваться при длительном хранении и выдерживании при рабочих температурах, обеспечение требуемого комплекса технологических и эксплуатационных свойств являются основными научными принципами получения КОВ.
КОВ должны обеспечить устойчивость органоминеральных смесей к старению при приготовлении, хранении и транспортировании, а также требуемые сдвигоустойчивость, водо -, морозо - и трещиностойкость органо-бетонных покрытий.
В связи с этим качество вязких КОВ должно быть не ниже качества битумов марок БНД, нормированных ГОСТ 22245-76, жидких - не ниже качества жидких битумов, нормированных ГОСТ 11955-82, КОВ на основе дегтей - не ниже качества дегтей, указанного в ГОСТ 4641-80, а для районов Севера и Сибири, а также конструкций, работающих в условиях повышенных динамических воздействий, - значительно его превосходить. При этом температура перехода вяжущего в хрупкое состояние должна быть практически равна минимальной температуре или быть ниже ее в данном конструктивном слое для той дорожно-климатической зоны, в которой он будет эксплуатироваться.
1.6. Материалами для дисперсионной среды КОВ могут служить жидкообразные основные и побочные продукты переработки нефти и угля, например, сырье для производства вязких дорожных битумов (гудроны), битумы, экстракты селективной очистки масел, каменноугольные масла, смолы, дегти, а также нефти.
Материалами, используемыми в качестве зародышей дисперсной фазы, могут служить высокодисперсные наполнители органического и неорганического происхождения, например, полимеры, асфальтиты, асфальты деасфальтизации, мягчители АСМГ и другие концентраты асфальтосмолистых веществ, нефтеполимерные и тяжелые буроугольные смолы, сера, порошкообразные остатки различных промышленных производств и т.п.
1.7. Для получения КОВ с оптимальными свойствами необходимо обеспечить объемное содержание дисперсной фазы Сv в пределах от = 0,487 до = 0,613. Данное условие является теоретической основой для разработки составов КОВ. При этом за дисперсную фазу принимаются собственно зародыши фазы и часть дисперсионной среды, иммобилизованная ими, при тепловом движении или деформировании представляющие собой единое целое.
При Сv < 0,487 содержание зародышей дисперсной фазы оказывается недостаточным для образования пространственной дисперсной структуры в КОВ, а следовательно не могут быть обеспечены необходимые прочность и сдвигоустойчивость системы.
При Сv > 0,613 возникает опасность образования фазового контакта между дисперсными частицами в КОВ, что приводит к потере вяжущих свойств и недостаточной устойчивости к старению.
1.8. Расчет оптимального состава КОВ заключается в определении граничных массовых концентраций зародыша дисперсной фазы и (см. рисунок) при и и производится по формуле
(1)
где Сv - концентрация частиц дисперсной фазы по об]ему, доли единицы;
Сm - концентрация наполнителя, служащего зародышем дисперсной фазы КОВ, по массе, доли единицы;
l - коэффициент объемности, равный отношению объема частиц дисперсной фазы к собственному объему их зародышей;
- отношение плотности частиц дисперсной фазы или приближенно КОВ к плотности их зародышей.
Для определения l следует использовать формулу (1) и выражение
(2)
где h* - отношение наибольшей пластической или наибольшей ньютоновской вязкостей КОВ к вязкости материала, используемого для его дисперсионной среды.
Зависимость вязкости от концентрации фазы в КОВ
Таким образом, для расчета состава КОВ с оптимальными свойствами достаточно определить экспериментально h* при произвольном Сm, плотность КОВ и зародыша фазы, l из уравнений (1), (2), а затем и при = 0,487 и = 0,613 по формуле (1).
1.9. Для ориентировочной оценки оптимального содержания наполнителя в КОВ можно применять зависимость приведенных температуры размягчения по К и Ш или условной вязкости (Тр. ков/Тр. среды, Сков/Ссреды соответственно) от концентрации фазы.
1.10. КОВ можно приготавливать как на НПЗ, так и на АБЗ с использованием простейшего оборудования (например, стандартных битумных котлов или бескомпрессорных установок типа Т-309), путем механического перемешивания компонентов КОВ при рабочих температурах (140-180°С).
1.11. Применение КОВ не только расширит ассортимент органических вяжущих, но и позволит повысить качество и увеличить срок службы дорожных покрытий, в первую очередь за счет улучшения их трещиностойкости, сдвигоустойчивости, водо- и морозостойкости, устойчивости к динамическим воздействиям. Одновременно использование КОВ оптимальных составов обеспечит возможность регулировать свойства органических вяжущих в широких пределах в зависимости от наличия исходных компонентов для их приготовления на месте строительства и условий эксплуатации конструкций с их применением, позволит значительно повысить производительность работ по приготовлению вяжущих, уменьшить энергозатраты, получить материалы с требуемыми в данных условиях свойствами, ускорить строительство дорог с твердым покрытием, особенно в сельскохозяйственных и вновь осваиваемых районах Севера и Сибири.
2. Материалы, применяемые для приготовления КОВ,
и технические требования к ним
Материалы, используемые для дисперсионной среды
2.1. В качестве материалов для дисперсионной среды КОВ могут быть использованы нижеприведенные материалы, отвечающие требованиям соответствующих документов:
сырье для производства нефтяных вязких дорожных битумов - ТУ 38-101582-75х);
жидкие битумы (преимущественно марок МГО 70/130, МГО 130/200) - ГОСТ 11955-82;
битумы нефтяные дорожные вязкие - ГОСТ 22245-76;
смола каменноугольная с условной вязкостью при 30°С и отверстии 10 мм в пределах 2-120с-ОСТ 14-62-80;
каменноугольные дорожные дегти - ГОСТ 4641-80;
антраценовое масло, используемое для приготовления составленных дегтей, - ТУ 14-6-66-71;
разжижители или пластификаторы для вязких битумов, в качестве которых могут быть использованы жидкие битумы, - ГОСТ 11955-82;
битумное сырье - ТУ 38-101582-75;
шламы нефтяные очистных сооружений - ТУ 38101911-82.
_____________
х) Названия упоминаемых в тексте нормативных документов приведены в приложении к настоящим Методическим рекомендациям.
Материалы, используемые в качестве зародышей
дисперсной фазы
2.2. В качестве зародышей дисперсной фазы КОВ могут быть использованы высокодисперсные наполнители органического и неорганического происхождения, отвечающие требованиям, указанным далее.
2.3. Дивинилстирольный термоэластопласт должен отвечать требованиям ТУ 3840359-85 (марка ДСТ-30Б I или II группы при характеристической вязкости не менее 1,2 дл/г) и ТУ 103267-80 (марка ДСТ-30-01).
2.4. Нефтяной асфальтит, полученный в процессе деасфальтизации тяжелых нефтяных остатков бензином (процесс добен), должен содержать асфальтосмолистых веществ не менее 85 %.
2.5. Мягчитель АСМГ должен отвечать требованиям ТУ 38201-193-78 (без сажи) и иметь следующие характеристики: температуру размягчения 127°С, содержание частиц размером менее 0,2 мм - 6,9 %, подвижность в процессе затаривания 50×10–1 мм, после 3 мес. хранения - 38×10–1 мм, содержание золы - 0,2 %.
2.6. ПАВ, преимущественно катионного типа; коллектор АНП-2 должен отвечать требованиям ТУ 6-02-1067-81, кубовые остатки при производстве аминов С17-С20 (КОА) - ТУ 6-02-750-78, БП-3 - ТУ 38 УССР 201170-78, продукт КОДА - ТУ 113-03-13-30-85.
2.7. Сера техническая молотая должна отвечать требованиям ГОСТ 127-76 (с изменением № 1) и иметь следующий зерновой состав: остаток на сите с размером ячеек 0,14 мм - не более 3 %, 0,071 мм - не более 4 %.
При 119 °С сера плавится и превращается в легкоподвижную жидкость желтого цвета, вязкость которой изменяется с повышением температуры (в диапазоне 120-154°С вязкость серы составляет 0,011-0,0066 Пас).
2.8. Сополимер процесса доочистки сточных вод (ПДСВ) - технологический промышленный отход, получаемый в результате промывки технологических аппаратов, фильтров, прошедший через сита при коагуляции латексных стоков на локальных цеховых очистителях при производстве каучуков марок СКМС-30 АРК и СКМС-30 АРКМ-27. ПДСВ обводнен, доля воды составляет 40-55 % массы.
Обезвоженный ПДСВ должен отвечать требованиям ТУ 3830311-85 и иметь следующий химический состав (% массы): сополимер - 40-53, масло ПН-6К - 39-49, зола - 8-11.
2.9. Первичный отход производства полистирола - полистирольная пыль (ПС) - порошок белого цвета с размером частиц менее 6,3×10–5 м. Образуется в процессе очистки маточного раствора, отделяемого от суспензионного полистирола на центрифугах, и должен иметь влажность 6-8 %, плотность 1040-1060 кг/м3, насыпную плотность 680-740 кг/м3.
2.10. Первичные отходы производства поливинилхлорида (ПВХ): фильтрационный кек (ФК) - порошок от светло-розового до коричневого цвета со степенью деполимеризации 12-20 %, образующийся в процессе очистки маточного раствора, отделенного от кондиционного поливинилхлорида на центрифугах, и отсев поливинилхлорида, образующийся в процессе рассева высушенного полимера на мельничных ситах и представляющей собой белый порошок с размером зерен (6,3¸63)×10–5 м.
По физико-химическим свойствам отсев должен соответствовать требованиям ГОСТ 14332-78.
2.11. Древесный гидролизный лигнин (ДГЛ) - отход спиртового и дрожжевого производства, получаемый при переработке хвойных и лиственных пород древесины методом гидролиза разбавленной серной кислотой, должен иметь плотность 1359-1400 кг/м3, насыпную плотность 300-350 кг/м3. Наряду с ДГЛ рекомендуется применять гидролизную муку.
2.12. Кубовые остатки дистилляции фталевого ангидрида (ОФА) представляют собой сухой мелкий порошок или глыбы аморфного материала, образующиеся в процессе очистки фталевого ангидрида С8Н4О3 от примесей хинона в дистилляционной колонне. Они должны иметь плотность 1400-1420 кг/м3, насыпную плотность 700 -800 кг/м3. Глыбы ОФА необходимо размалывать и просеивать через сито с отверстием 0,071 мм.
2.13. Каменные угли малой степени метаморфизма марки Д (молодые, длиннопламенные - ДУ) перед применением необходимо размалывать и просеивать через сито с отверстиями 0,071 мм.
2.14. Полиэтиленовый воск (ПЭВ) должен отвечать требованиям ТУ 38302116-81 и ТУ 6-05-1837-82 (марка НМПЭ-3).
3. Составы КОВ. Технические требования к КОВ
Похожие документы:
Рекомендации по технологии санации трещин и швов в эксплуатируемых дорожных покрытиях Федеральное дорожное агентство
Документ... комплексного воздействия ... других вяжущих [2,4]. ... основе в органических растворителях ... Методические рекомендации по приготовлению и применению катионных битумных эмульсий: Росавтодор, М.-2003. [7] ОДМ 218.2.002-2009 Методические рекомендации по применению ...Методические рекомендации по выполнению контрольной работы №3 по фармакогнозии для студентов ІV курса фармацевтического факультета (заочное отделение)
Методические рекомендации... МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №3 ПО ... знания по органической и ... плазмозамещающего раствора комплексного действия: автореф ... и применение лекарственного ... как: А. вяжущее Б. уролитическое В. ... срезах, приготовление которых менее ...Методические рекомендации к практическим занятиям Казань, 2005
Методические рекомендации... К МЕТОДИЧЕСКИМ РЕКОМЕНДАЦИЯМ ПО ИСТОРИИ ... н. э. Китайский трактат о применении иглоукалывания, прижигания и пульсовой ... которому присущи вяжущие [свойства] ... приготовлении ... азотная кислота как показатели органических примесей почвы», И.В. ... комплексно ...Технология основных производств программа методические указания и контрольные работы для студентов специальности 1 – 57 01 01 «охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» заочной формы обучения
Документ... комплексных удобрений Свойства и применение ... приготовлению ... мономеров в производстве органических продуктов / Е. ... методические рекомендации по изучению основных разделов дисциплины 11 3. Контрольные задания по дисциплине 12 3.1. Методические рекомендации ...Реставрационные нормы сборник цен на научно-проектные работы по памятникам истории и культуры
Документ... применения нескольких единичных расценок на отдельные элементы работ вместо одной имеющейся комплексной ... органическими растворителями с предварительным приготовлением ... вяжущего Под микроскопом определение качества вяжущего ... -методических рекомендаций по ...