Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Водобитумные эмульсии. Учебное пособие
.pdf
дированием переокисленного продукта с исходным сырьем; битумы
марок БНН – вакуумной перегонкой высокосернистых нефтей или
компаундированием асфальта пропанобутановой деасфальтизации с
различными разбавителями.
Список литературы
1. Мурафа, А.В. Новые анионактивные битумные эмульсии
для дорожных, кровельных и гидроизоляционных покрытий / А.В.
Мурафа // Строительные материалы. – 2005. – № 11– С.106.
2. Карпеко, Ф.В. Битумные эмульсии. Основы физико–
химической технологии производства и применения / Ф.В. Карпеко,
А.А. Гуреев. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1998. – 192 с.
3. Грудников, И.Б. Производство нефтяных битумов / И.Б.
Грудников. – М.: Химия, 1983. – 192 с.
4. Гун, Р.Б. Нефтяные битумы / Р.Б. Гун. – М.: Химия, 1989. –
432 с.
5. Гезенцвей, Л.Б. Технология производства асфальтового бетона – Изд. 2-е, перераб. и доп. / Л.Б. Гезенцвей. – М.: Транспорт,
1955. – 327 с.
6. Колбановская, А.С. Дорожные битумы / А.С. Колбановская,
В.В Михайлов. – М.: Транспорт, 1973. – 264 с.
7. Руденская, И.М. Теоретические основы совершенствования
свойств нефтяных битумов для дорожного строительства: автореф.
дисс. д-ра. тех. наук / И.М. Руденская – М., 1968. – 46 с.
8. Сюняев, З.И. Нефтяные дисперсные системы / З.И. Сюняев,
Р.З. Сафиева, Р.З. Сюняев. – М.: Химия, 1990. – 226 с.
9. Гельфанд, С.И. О составе и погодоустойчивости асфальтовых битумов. Сборник статей / С.И. Гельфанд. – М.: Изд. Гушосдора,
1940. – 99с.
10. Поконова, Ю.В. Нефтяные битумы. – Скт.Пет.: СанктПетербургская издательская компания «Синтез», 2005.- 154с.
11. Туманян, Б.П. Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных систем.- М.: техника 2000г.
12.
Теляшев, И.Р. Исследование закономерностей взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой: Автореф.
дисс.канд. техн. наук. – Уфа, 2001, 24с.
21
13. Михайлов, В.В. Нефтяные дорожные битумы. – Москва.:
Дориздат, 1949.-87с.
14. Талалаев, Е.И. Гель-проникающая хроматография в соче-
тании с ультрафиолетовым детектированием – эффективный метод
исследования нефтяных асфальтенов / Е.И. Талалаев, Б.А. Таимова,
С.Р. Сергиенко // Изв. АН ТАССР. Сер. физ.-техн., хим. и геол. наук. -
1983. - № 1. - С. 67-71.
15. Унгер, Ф.Г. Применение метода ЭПР к анализу парамагне-
тизма в нефтях и нефтепродуктах / Ф.Г. Унгер, Д.Ф.Варфоломеев,
Л.Н. Андреева, В.Н. Гордеев // Методы исследования состава органических соединений нефти и битуминоидов. –М.: Наука, 1985. –
с.181–197.
16. Кашаев, Р.С. Динамика структурного упорядочения в нефтяных дисперсных системах. – 2000. – 38с. (Автореферат докт. дисс. /
КГТУ им. Кирова).
17. Посадов, И.А. Комплексное термографическое исследование структуры нефтяных асфальтенов / И.А. Посадов, Н.В. Сиротинкин Ю.В. Поконова, В.А. Проскуряков // ЖПХ - 1975. - Т. 48, - № 9. С. 2055-2059.
18. Абрамович, Г.В., Посадов П.А., Розенталь Д.А. Исследование надмолекулярной структурной организации нефтяных окисленных битумов методом дифференциальной сканирующей калориметрии // Тезисы докладов Всесоюзн. конф. По термическому анализу
КПП, Куйбышев, 1982 – с.144.
19. Поконова, Ю.В. Химия высокомолекулярных соединений
нефти. – Л.: Из-во Ленинградского ун-та, 1980. – 172 с.
20. Посадов, И.А. Интегральный структурный анализ высокомолекулярных соединений нефти. / И.А. Посадов, О.Г. Попов, Д.А.
Розенталь // Нефтехимия. – 1984. – Т. 24. - № 3. – С. 300–305.
21. Розенталь, Д.А.. Методы определения и расчета структурных параметров фракций тяжелых нефтяных остатков. / Д.А. Розенталь, И.А. Посадов, О.Г. Попов, А.Н. Пауку –Л.: ЛТИ, 1981. – 80с.
22. Сергиенко, С.Р. Высокомолекулярные не углеводородные
соединения нефти. Смолы и асфальтены. / С.Р. Сергиенко, Б.А. Таимова, Е.И. Талалаев - М.: Наука, 1979. - 269 с.
23.
Горбунова, Л.В. Смолисто–асфальтеновые компоненты тяжелого нефтяного остатка. / Л.В. Горбунова, Т.А. Филимонова, В.Ф.
Камьянов // Химический состав высших погонов нефтей и нефтяных
остатков. – М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1986. – С. 88-96.
22
24. Камьянов, В.Ф. Гетероатомные компоненты нефтей. / В.Ф.
Камьянов, В.С. Аксенов, В.И. Титов – Новосибирск: Наука, 1983. –
238 с.
25. Унгер, Ф.Г. Фундаментальные аспекты химии нефти. При-
рода смол и асфальтенов. / Ф.Г. Унгер, Л.Н. Андреева -– Новосибирск:
Наука, 1995. – 192 с.
26. Басова, С.П. Влияние азотистых соединений на реологическое поведение нефтяных битумов / С.П. Басова, В.В Леоненко,
Г.А. Сафонов // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2001. - №2. – с19.
27. Аксенов, В.С. Состав и строение сернистых соединений
нефти / В.С. Аксенов, В.Ф. Камьянов // Нефтехимия. - 1980. - Т. 20, № 3. - С. 323-345.
28. Камьянов, В.Ф. Макроструктурная организация и молекулярное строение смол и асфальтенов из нефтей Западной Сибири /
В.Ф. Камьянов, Л.В. Горбунова, Т.А. Филимонова // Проблемы химии
нефти. - Новосибирск: Наука, 1992. - С. 289-295.
29. Сергиенко, С.Р. Высокомолекулярные вещества нефти. //
Итоги науки. Химические науки. – Т. 2. – Химия нефти и газа. – М.::
Изд–во АН СССР, 1958. – С. 199-413.
30. Камьянов, В.Ф. Высокомолекулярные гетероатомные соединения нефтей. Дисс. докт. хим. наук. – Москва, ВНИИНП, 1992. –
437 с.
31. Куклинский, А.Я. Ароматические углеводороды высококи-
пящих фракций нефтей. / А.Я. Куклинский, Р.А. Пушкина, В.Л. Говорова // Нефтехимия. - 1976. - Т. 16, - № 1. - С. 28-37.
32. Надиров, Н.К. Дисперсный анализ нефтяных систем / Н.К.
Надиров, С.М. Буркитбаев, К.С. Жумашева // Состав и свойства гетероатомных соединений нефти Западной Сибири. - Томск: ТФ СО АН
СССР, 1987. - С. 51–65.
33. Спейт, Дж. Методы выделения и химические превращения
нефтяных асфальтенов / Дж. Спейт, Ю.П. Поконова // Нефтехимия.-
1982.-т.XXII, N1.– С.3–20.
34. Камьянов, В.Ф. Химическая природа и макроструктурная
организация молекул нефтяных асфальтенов и смол. // Тез. докл. Всесоюзной конференции по химии нефти: - Томск, 1988. – С. 6–8.
35.
Посадов, И.А. Интегральный структурный анализ высокомолекулярных соединений нефти. / И.А. Посадов, О.Г. Попов,
Д.А. Розенталь // Нефтехимия. – 1984. – Т. 24. - № 3. – С. 300–305.
23
36. Розенталь, Д.А. Модификация свойств битумов полимер-
ными добавками. / Д.А. Розенталь, Л.С. Таболина, В.А. Федосова - М.:
ЦНИИТЭНефтехим, 1988. -– 48 с.
37. Посадов, И.А. Рентгенографические исследования нефтя-
ных асфальтенов / И.А. Посадов, Ю.В. Поконова, В.А.Проскуряков
// Журнал прикладной химии. – 1974. – №11. – с.2533–2535.
38. Yen, T.F. Investigation of the structure of petroleum asphaltenes be x-Ray diffraction / T.F. Yen, J.G. Erdman // Analytical chemistry.
– 1961. - V.33. – p.1587–1594.
39. Поконова, Ю.В. Использование нефтяных остатков. / Поконова, Ю.В., Спейт Дж.Г – Спб.: ИК СИНТЕЗ, 1992. –292с.
40. Ольков, П.Л. Поверхностные явления в нефтяных дисперс-
ных системах и разработка новых нефтепродуктов: автореф. Дисс.докра техн. наук. – Уфа, 1983, 47с.
41. Посадов, И.А., Поконова Ю.В. Структура нефтяных асфальтенов. / И.А. Посадов, Ю.В. Поконова –Л.: Химия, 1977. – 75 с.
42. Карташевский, А.И. Повышение коллоидной стабильности
битумов. / А.И. Карташевский, Э.С. Тетельбаум, Э.П. Кузнецова //
Повышение качества дорожных битумов: Тр. СоюздорНИИ. Балашиха, Моск. обл., 1975. - Вып. 80. - С. 70-74.
43. Сюняев, З.И. Реологические свойства битумов в области
фазового перехода. / З.И. Сюняев, А.А. Гуреев, С.А. Бегунц // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 1983. – № 1. – С.
48 – 52.
44. Колбановская, А.С. Процессы структурообразования в би-
тумах в свете основных положений физико-химической механики //
Тр. СоюздорНИИ. – Балашиха, Моск. обл. 1975. - Вып. 80. - С. 4-23.
45. Розенталь, Д.А. Нефтяные окисленные битумы. –Л.: ЛТИ,
1973. – 46 с.
46. Бодан, А.Н. Роль температуры в процессе получения окис-
ленных битумов // Тр. СоюздорНИИ. – Балашиха, Моск. обл., 1970. –
Вып. 46. – С. 48–54.
47. Руденская, И.М. Реологические свойства битумов. / И.М.
Руденская, А.В. Руденский – М.: Высшая школа, 1967.–118с.
48. Кашаев, Р.С. Динамика структурного упорядочения в нефтяных дисперсных системах. – 2000. – 38с. (Автореферат докт. дисс. /
КГТУ им. Кирова).
24
49. Макк, Ч. Физическая химия битумов.// Битумные материа-
лы. / Под ред А. Дж. Хойберга. Пер. с англ. А.С. Абрамовича – М.:
Химия, 1974. – С. 7–88.
50. Посадов, И.А. и др. Влияние химического состава на
структуру нефтяных битумов // Коллоидный журнал. – 1985. – Т.
XVII, № 2, с.321.
51. Печеный, Б.Г. Физико-химические основы регулирования
структурных и фазовых превращений в процессах производства и
применения битумов. – Дисс. докт. тех. наук: 05.17.07. – защищена
29.10.85. – М., 1985,– 258 с.
52. Колбановская, А.С. Структурообразование дорожных би-
тумов. / А.С. Колбановская, А.Р. Давыдова, О.Ю. Сабсай // Физикохимическая механика дисперсных структур. – М.: Наука, 1966. – С.
103–113.
53. Колбановская, А.С Химический состав и свойства дорож-
ных битумов. / А.С. Колбановская, О.К. Головкина //ХТТМ. – 1962. –
№ 2. – С. 31–36.
54. Алексеев, А.П. Регулирование реологических свойств смазочных масел при низких температурах. / А.П. Алексеев, В.В. Леоненко, Г.А. Сафонов // Теоретические и практические основы физикохимического регулирования свойств нефтяных дисперсных систем. Томск. ИХН СО РАН, – 1997. – С. 6–12.
55. Печеный, Б.Г. Долговечность битумных материалов и битумоминеральных покрытий. –М.: Стройиздат, 1981. –123 с.
56. Кац Б.И. Изучение процесса старения битумов ромашкинской и усть-балыкской нефтей в естественных условиях. / Б.И. Кац,
Н.А. Глотова // ХТТМ. - 1976. - № 2. - С. 27-30.
57. Шемонаева, Д.С. Влияние концентрации ПАВ в битумах на
свойства битумоминеральных смесей. // Повышение качества дорожных битумов: Тр. СоюздорНИИ. Балашиха, Моск. обл., 1975. – Вып.
80. – С. 162–170.
58. Гельфанд, С.И. Добавки, улучшающие сцепление битума
с гравийным материалом. // Автомобильные дороги. – 1957. – № 11. –
C. 22–62.
59. Басова, С.П. Свойства битумных композитов, содержащих
неорганические соли / С.П. Басова, В.М. Бембель, В.В. Леоненко, Г.А.
Сафонов // Тез. докл. Всесоюз. конф. по химии нефти. Томск, 1988. –
С. 198.
25
60. Розенталь, Д.А. Повышение качества строительных биту-
мов. / Д.А. Розенталь, И.Н. Кудрявцева, А.В. Березников, М.В. Виноградов, В.А Федосова, Л.С. Таболина, Т.Ф. Отрадных, Д.Д. Сурмели –
М.: ЦНИИТЭНефтехим, – 1976. – 72 с.
61. Лысихина, А.И. О стабильности битумов и взаимодействии
их с минеральными материалами. / А.И. Лысихина, Р.М. Сицкая, Л.Н.
Ястребова – М.: Дориздат, 1952, – 171 с.
62. Розенталь, Д. А. Модификация свойств битумов полимерными добавками/ Д. А. Розенталь, Л. С. Таболина, В. А. Федосова //
Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность. – Москва: ЦНИИТЭнефтехим, 1988. – № 6. – С. 48.
63. Пажитнова, Н.П. Исследование влияния природы сырья на
состав и свойства окисленных дорожных битумов. - 1970. – 25 с. (Автореферат канд. дисс. /МИНиГ им. Губкина)
64. Гунн, Р.Б. Групповой химический состав окисленных битумов // ХТТМ. – 1959. – № 7. – С. 51–59
65. Маракаева, Л.А.. Исследование распределения кислорода
по продуктам окисления. / Л.А. Маракаева, А.В. Березников, Д.А. Розенталь ЛТИ им. Ленсовета. – Л., 1978. - Деп. в ОНИИТЭХИМ г. Черкассы 29.01.79; № 2325/79
66. Попов, О.Г. Основные особенности химических превращений компонентов нефтяных гудронов в процессе получения окисленных битумов. / О.Г. Попов, И.А. Посадов, Д.А. Розенталь, Е.Н. Лопатнева // ЖПХ. - 1981. – № 5. – С. 1123–1127.
26
ГЛАВА 2
БИТУМНЫЕ ЭМУЛЬСИИ
2.1. Общие сведения о битумных эмульсиях
Битумные эмульсии имеют частицы величиной до 1 микрона и
отличаются большой клеющей способностью. Цвет эмульсий коричневый, от светлого до темного (в зависимости от степени дисперсности). Запаха нет, концентрация может быть различной. Наиболее распространены эмульсии, содержащие 50÷55 % битума. Характерной
особенностью эмульсий является достаточная вязкость; образцы хорошей эмульсии могут сохраняться значительное время и, как правило, выдерживают температуру от 0 до 50оС.
Эмульсии устойчивы к сотрясениям и в то же время обладают
большой чувствительностью при соприкосновении с материалами.
При нанесении на поверхность эмульсия распадается на составные
части – битум и воду. При этом она приобретает черный цвет, т.е. цвет
битума. Битумные эмульсии имеют благоприятные защитно-изоляционные свойства и могут придавать материалам, в том числе песчаным грунтам, водонепроницаемость.
Битумная пленка почти не проницаема для воды, достаточно
устойчива к кислотам и щелочам [1].
В эмульсии частицы битума находятся во взвешенном состоянии и выпадают в осадок при искусственном воздействии, что указывает на то, что при диспергировании битума получается система типа
эмульсии. В эмульсиях частицы более мелкие по сравнению с суспензией, в которой размер частиц битума от 10 микрон и более.
Каждая дисперсная система характеризуется сильно развитой
поверхностью дисперсной фазы и большим запасом потенциальной
энергии. При диспергировании битума происходит образование массы
отдельных мельчайших частичек, в связи с чем увеличивается общая
суммарная его поверхность. Увеличение поверхности обратно пропорционально размеру частиц. При дроблении битума в воде можно
получить дисперсную систему, но она способна существовать только
во время перемешивания, а по окончании его сразу распадается. Это
происходит вследствие стремления поверхностной энергии к сокращению, которое в данном случае осуществляется за счет уменьшения
поверхности.
27
Для получения эмульсии из битума и воды необходимо выровнять поверхностное натяжение на границе их раздела. Выполнить это
можно путем сокращения суммарной поверхности всех частиц или
путем уменьшения поверхностного натяжения.
Для сохранения степени дисперсности и устойчивости эмульсии нужно создать такие условия, при которых уменьшение энергии
происходило бы за счет понижения поверхностного натяжения на границе системы «битум–вода». Это достигается введением эмульгатора,
который, адсорбируясь на поверхности частиц битума, вызывает понижение поверхностного натяжение и тем самым предотвращает соединение частиц друг с другом [2].
Наряду с маркой битума при получении эмульсий большое
значение имеют состав и свойства поверхностно-активных веществ
(эмульгатора – стабилизатора). Характер эмульгатора и способ получения эмульсий избираются в зависимости от свойств битума, в частности от температуры его размягчения.
При адсорбции молекулы эмульгатора ориентируются на поверхности частиц битума определенным образом, а именно: группы,
имеющие сродство к воде, направляются в ее сторону, а остальные – к
частицам битума. В результате этого около каждой частицы битума
образуется защитный слой из ионов с определенным зарядом.
Так, механизм действия эмульгатора в системе «битум–вода–
мыло» можно представить следующим образом: молекулы мыла, которые представляют собой натриевую соль стеариновой кислоты,
имеют формулу (2.1):
СН3 – СН2–СН2)16 – СООNа (2.1)
неактивная группа активная группа
Полярная группа СООNа ориентируется к воде как к наиболее
полярной жидкости, а углеводородная цепь – к битуму. При таком
расположении эмульгатора на границе раздела поверхностная энергия
уменьшается до минимума, что обеспечивает возможность распределение одной фазы в другой. Так эмульгатор уменьшает поверхностное
натяжение, а затем, создавая прочные пленки, способствует стабильности эмульсии.
Адсорбционные явления особенно резко выражены при малых
концентрациях эмульгатора, достаточных однако для насыщения поверхностного слоя. В связи с этим и стабильность эмульсии достигает
28
предела уже при небольших концентрациях поверхностно–активных
Вода
веществ, при которых обеспечивается наибольшая связь частицы с
жидкой средой [3].
Водный
слой
Асфальтовый
битум
Оболочка
эмульгатора
Рис. 2.1. Схема строения частиц дисперсной фазы битумной
эмульсии
Из рис. 2.1 видно, что каждая битумная частица эмульсии имеет довольно сложное строение и состоит из твердого ядра (битум),
оболочки эмульгатора (мономолекулярный адсорбционный слой), которая более уплотнена у поверхности частицы и постепенно переходит в дисперсионную среду, и водной оболочки.
При получении битумных эмульсий в качестве эмульгаторов
могут быть использованы разные вещества органического и минерального происхождения. В литературе приводится огромный перечень эмульгаторов. К ним относятся мыла всех типов, жиры, жирные
кислоты, олеиновая кислота, сложные эфиры, крахмал, сульфоцеллюлоза, известь и т.д. [4].
29
2.2. История происхождения битумных эмульсий
Первый патент на битумную эмульсию был выдан еще в
1890 г. Практическое значение эмульсии получили, начиная с 20–х
годов 20 века. С этого времени применение эмульсии быстро возрастает и обгоняет иногда потребление горячего битума.
Пионерами в области разработки способов производства и
применения эмульсий стали французские исследователи [5].
В 1903 году в Болье–сюр–Мер (Франция) применялись
«эмульгированные и омыленные» тяжелые масла нефти в аммиачной
воде; в 1904 году было применено «эмульгированное нефтяное масло», чтобы избежать несчастных случаев из-за облаков пыли, поднимаемых машинами во время гонки.
Благодаря швейцарскому медику доктору Эрнесту Гуглиелминетти гудроновое покрытие дорог получило, начиная с марта 1902 года, настолько замечательное распространение, что в 1904 году гудроновая поверхность занимала во Франции уже 360000 м2.
Английский химик Хью Алан Маккей регистрирует патент на
битумную эмульсию – № 202.021 от 9 мая 1922 года. Можно сказать,
что это событие положило начало новому поколению дорожных покрытий, которые через несколько лет значительно изменили технику
дорожных покрытий. Начиная с 1923 года, во французской метрополии расходится первая сотня тонн эмульсии. В следующем году использовали 2 500 т, затем в 1925 году 6 000 т. Заграница не отстает: по
оценкам; к концу 1926 года общая продукция заводов по производству
эмульсии в 5 странах – Англии, Германии, Дании, Австралии, Индии –
составила 150 000 т.
В 1951 году появляются катионные эмульсии. Учитывая их
собственные свойства, они быстро заменяют анионные эмульсии: в
1962 году, спустя всего лишь 10 лет после первых испытаний, 50 %
производственного тоннажа были катионными эмульсиями, а в 1971
они превышают 92 % [6].
В Росси эмульсии были впервые испробованы в 1928 г. на
опытных участках под Москвой, Санкт – Петербургом и в Крыму,
причем применяли импортные эмульсии. В России дорожная эмульсия получила производственное значение с 1931 г [7].
В современной России применение битумных эмульсий для
дорожного строительства не достаточно распространено. Связано это,
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]