21. Дорожные эмульсии. Состав, свойства, получение, применение. Эмульсионные базы, основное оборудование.
Битумные эмульсии представляют собой дисперсные системы, в которых вода является средой и в ней битум диспергированы в виде частиц размером около 1 мкм. Устойчивость эмульсии обеспечивается путем введения в нее эмульгаторов — поверхностно-активных веществ, уменьшающих поверхностное натяжение на поверхности раздела битум — вода. Эмульгаторами служат мыла (нафтеновых, сульфонафтеновых, смоляных органических кислот), сульфитно-дрожжевая бражка. К твердым эмульгаторам относятся тонкие порошки глин, извести, цемента, каменного угля, сажи. Твердые эмульгаторы, как и водоростворимые, адсорбируются на поверхности частиц (глобул) битума, образуя защитный слой, препятствующий слипанию частиц, диспергированных в воде. Эмульсии приготовляют в специальных машинах диспергаторах, гомогенизаторах, установках с использованием ультразвуковых колебаний. Приготовление эмульсии включает: разогрев битума до 50—120°С, приготовление эмульгатора, диспергирование вяжущего в воде с добавлением водного: раствора эмульгатора. Содержание битума в обычных эмульсиях — 50-60%, в пастах 60—70%. Количество водорастворимых эмульгаторов в эмульсии обычно не превышает 3%, твердых эмульгаторов 5—15% в зависимости от вида эмульгатора и дисперсности битумной фазы.
Рис. 166. Акустический способ приготовления дорожных эмульсий: 1 — бак с пропеллерной мешалкой и электрообогревом; 2 — расходный бак с электроподогревом; 3— бак для эмульсии с электроподогревом; 4— вибрирующее устройство; 5 — трубопровод; 6 — дозатор с электрообогревом; 7 — кран; 8 — вихревой насос
При проектировании ген. плана завода по приготовлению эмульсии учитывают общие требования, предъявляемые к генплану производственных предприятий. Расположение цеха, в котором приготовляют эмульсию, увязывают со всеми вспомогательными цехами и складами. Производственный процесс организуют по принципу поточности в соответствии с принятой технологией.
При наличии железнодорожной ветки или тупика, по которым доставляют битум, эмульгаторы и ПАВ, вдоль них располагают битумохранилище, склад жидкого топлива, парокотельную; непосредственно около склада битума—установки для его обезвоживания и нагрева до рабочей температуры; параллельно установке и расходным емкостям битума—эмулыаторный цех и водоподготовки.
22. Химический, групповой состав, структура и структурные типы нефтяных битумов. Марки вязких и жидких битумов.
Элементарный состав битумов колеблется в пределах: углерода 70—80%, водорода 10—15%, серы 2—9%, кислорода 1—5%, азота 0—2%. Эти элементы находятся в битуме в виде углеводородов и их соединений с серой, кислородом и азотом. Химический состав битумов весьма сложен. Так, в них могут находиться предельные углеводороды от С9Н20 до С30Н62. Все многообразные соединения, образующие битум, можно свести в три группы: твердая часть, смолы и масла.
Твердая часть битума — это высокомолекулярные углеводороды .и их производные с молекулярной массой 1000—5000, плотностью более 1, объединенные общим названием «асфальтены». В асфальтенах содержатся карбены, растворимые только в CCl4, и карбоиды, не растворимые в маслах и летучих растворителях. В состав битумов могут входить также твердые углеводороды — парафины.
Смолы представляют собой аморфные вещества темно-коричневого цвета с молекулярной массой 500—1000, плотностью около 1.
Масляные фракции битумов состоят из различных углеводородов с молекулярной массой 100—500, плотностью менее 1.
По своему строению битум представляет коллоидную систему, в которой диспергированы асфальтены, а дисперсионной средой являются смолы и масла. Асфальтены битума, диспергированные в виде частиц размером 18—20 мкм, являются ядрами, каждое из них окружено оболочкой убывающей плотности — от тяжелых смол к маслам.
Свойства битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составных частей: масел, смол и асфальтенов. Повышение содержания асфальтенов и смол влечет за собой возрастание твердости, температуры размягчения и хрупкости битума. Наоборот, масла, частично растворяющие смолы, делают битум мягким и легкоплавким. Снижение молекулярной массы масел и смол также повышает пластичность битума.
В зависимости от глубины проникания иглы при 25 °С вязкие дорожные нефтяные битумы изготовляют следующих марок: БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60, БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130, БН 60/90.
марки жидких битумов:СГ 40/70, СГ 70/130, СГ 130/200;МГ 40/70, МГ 70/130, МГ 130/200;МГО 40/70, МГО 70/130, МГО 130/200.