Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Органические вяжущие материалы. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1310 11 12 13 > Следующая >>>

Рис. 33. Схема

газогенератора:

1 – отвод парогазовой

смеси;

2 – загрузочное устрой-

ство;

3 – труба для подачи

воздуха;

4 – чаша мокрого

золоудаления;

5 – дутьевые о5кна; 6 –

шахта полукоксования

Газогенераторы (рис. 33) представляют собой вертикальные печи, в верхней части которых при 500…550ОС происходит сушка и полукоксование горючего сланца. При полукоксовании выделяется парогазовая смесь. Она поступает в конденсационную систему, где ее охлаждают

и разделяют на смолу, газ и воду.

ходит сгорание полукокса, образуется газ, зола и шлак. Сланцевую золу и шлак удаляют через разгрузочное

устройство.

около 20 % от массы горючего сланца. Смолу подвергают

дальнейшей переработке, в результате которой отгоняют

В нижней части газогенератора при 1000ОС проис-

Получающаяся в газогенераторе смола составляет

топливные и масляные дистилляты, а в остатке получают тяжелую фракцию смолы. Её плотность составляет

0,98…1,10 г/см3, условная вязкость по стандартному

вискозиметру не менее 6 с, температура вспышки не ниже

120 ОС. Остаточная фракция составляет около 60% от

массы перерабатываемой сланцевой смолы.

Вязкие сланцевые битумы получают при окислении остаточной фракции смолы кислородом воздуха в окисли-

тельных установках. Окисление производят при температуре 150…180 ОС и расходе воздуха до 50 м3/ч на 1 т

окисляемого сырья. Продолжительность окисления

составляет 5…8 ч. Количество получаемого битума равно примерно 60 % от массы остаточной фракции смолы или 7…10 % от массы перерабатываемого сланца. Жидкие

сланцевые битумы могут быть приготовлены разжижением окисленных битумов смолами или другими разжижителями. Вязкие и жидкие сланцевые битумы могут быть

получены и как остаточные.

Сланцевые битумы состоят из 46…60% масел,

18…27 % смол и 12…30 % асфальтенов. В сланцевых

битумах асфальтенов больше, а смол и масел меньше, чем в нефтяных битумах. Молекулярная масса асфальтенов

сланцевых битумов составляет 850…1200, смол 370…650, а масел 350…500.

Требования к показателям свойств вязких слан-

цевых битумов приведены в табл. 15 .

По физико-механическим свойствам сланцевые би-

тумы занимают промежуточное положение между нефтя-

ными битумами и дегтями. Они имеют более низкую

температуру размягчения и более высокую температуру хрупкости по сравнению с нефтяными битумами, быстрее стареют. Жидкие сланцевые битумы по своим свойствам близки к медленногустеющим нефтяным жидким биту-

мам. Сланцевые битумы имеют резкий запах, поэтому их

следует использовать при строительстве дорог вне

Показатели

Нормы по маркам

БСК

110/190

БСД

190/250

БСД

250/330

Глубина проникания

иглы при 25 ОС, (100 г, 5

с)

111…19

191…25

251…33

Глубина проникания иглы при 5 ОС, (100 г, 5

с) не менее

Температура размягчения,

С, не ниже

Условная вязкость по вискозиметру с отвер-

стием 10 мм при 60 ОС, с

- - 10-25

Изменение температуры размягчения после прогрева,

С, не выше

4 4 6

Температура хрупкости,

С, не выше

-12

-14

Температура вспышки,

оС, не ниже

150

140

Испытание на сцепление

с мрамором или песком

Выдерживает по контроль-

ному образцу N2

Испытание на сцепление

с гранитом

Выдерживает по контроль-

ному образцу N1

Содержание водорастворимых соединений,

% , не более

0,8

1.0

населенных пунктов.

Таблица 15

Показатели

Нормы по маркам

12/20

20/35

35/70

70/130

130/2

Вязкость по вискозиметру с отверстием 5

мм при 60 оС, с

12-20

21-35

36-70

71-130

131-

200

Температура вспышки,

С,

не ниже

120

130

140

Содержание воды, % от массы не более

2 2 2

Следы

Сле-

ды

Испытание на сцепление с мрамором или песком

Выдерживает по контрольному образцу

N 2

Испытание на сцепление с

гранитом

- - -

Вы-

дер-

жива-

ет по

кон-

троль

ному

об-

разцу

№ 1

Требования к жидким сланцевым битумам при-

ведены в табл. 16. Транспортирование и хранение сланцевых битумов производят так же, как и нефтяных битумов.

Таблица 16

Сланцевые битумы и смолы используют в дорожном строительстве для приготовления эмульсий, паст и композиционных вяжущих. В сланцевых композиционных вяжущих битумы и смолы являются основными компонентами, а в качестве дополнительных компонентов применяют синтетические смолы и их мономеры, оказывающие большое влияние на свойства получаемых вяжущих. В настоящее время ведутся исследовательские работы по получению органических вяжущих для дорожного строительства из продуктов термического растворе-

ния керогена горючих сланцев.

Контрольные вопросы

1. Какие Вы знаете методы получения сланцевых битумов? 2. Какие марки вязких сланцевых битумов Вы знаете? 3. Какие опыты проводят для определения свойств и марки вязких сланцевых битумов? 4. Какие марки

жидких сланцевых битумов Вы знаете? 3. Какие опыты

проводят для определения свойств и марки жидких

сланцевых битумов? 4. Где применяются сланцевые

битумы?

5. КАМЕННОУГОЛЬНЫЕ ДЁГТИ

Дёгти - органический вяжущий материал, получаемый при сухой (деструктивной) перегонке каменного и бурого угля, торфа и древесины. Соответственно их называют каменно- и буроугольными, торфяными, древесными.

Наибольшее применение находят каменноугольные

дёгти, обладающие более высокими строительнотехническими свойствами, чем торфяные и древесные.

Каменноугольные дёгти получают из остатков при

перегонке каменного угля, который перерабатывают на

коксохимических и коксогазовых заводах для получения

Температура

перегонки

Фракции

Получаемый про-

дукт

До 170 ОС

Легкие фракции

Бензол, толуол,

ксилол

170-270 ОС

Средние

фракции

Фенолы, креозол,

нафталин

270- 300 ОС

Тяжелые

фракции

Креозотовое и

тяжелое (шпалопро-

питочное) масла

300-360 ОС

Антраценовая

фракция

Антрацен, антраце-

новое масло

Остаток - пек

металлургического кокса, используемого при выплавке чугуна, или газа как топлива. Уголь для получения кокса перерабатывают с помощью полукоксования и коксования

в коксовых печах без доступа воздуха. Процесс полукок-

сования идет при 500…600 ОС, а коксования - при 1000…1300

С. В результате переработки угля получают

полукокс или кокс (70…75%), а в качестве побочных продуктов - сырые смолы (5…10%), светильный газ (15…25%), аммиачную воду (до 2%) и др.

При полукоксовании угля получают низкотемпера-

турные смолы, а при коксовании - высокотемпературные.

Таблица 17

Лучшим сырьем для производства дорожных дегтей являются высокотемпературные смолы.

В процессе подготовки сырых смол к дальнейшей переработке их очищают. При очистке смол образуются

фусы. Они содержат угольную и коксовую пыль, различ-

ные минеральные примеси и смолы. Фусы могут быть использованы в качестве вяжущего при строительстве

местных дорог.

Очищенные высокотемпературные смолы подвергают разгонке для выделения из них различных продуктов,

которые представлеы в табл. 17.

Твёрдый аморфный остаток после переработки с плотностью 1,25…1,28 г/см

– пек – в зависимости от

температуры размягчения может быть трёх марок: А (65-75

С), Б (76-83 ОС) и В (135-150 ОС).

Каменноугольные дорожные дёгти бывают состав-

ленными и отогнанными. Составленные дегти получают

путем смешивания пека с антраценовой фракцией или другими высококипящими каменноугольными маслами. Отогнанные дёгти получают как остаток после отбора из

сырой смолы ряда фракций при ее разгонке.

Наибольшее распространение получили составлен-

ные дорожные дёгти.

Составленные дёгти можно готовить на базах дорожно-строительных материалов или асфальтобетонных

заводах, где необходимо иметь хранилище для пека и его

разжижителя (каменноугольного масла), котлы для

приготовления дёгтя и необходимое оборудование для транспортирования составных частей дегтя, их дозирования и перемешивания, ёмкости для хранения и отгрузки

готового дёгтя.

Пек разогревают в специальных котлах до 100ОС. После его обезвоживания температуру увеличивают до 140…150ОС и в котел добавляют обезвоженное каменноугольное масло, нагретое до 105…110

С.

Рис. 34 . График для

подбора

состава дорожного

дёгтя:

1 – состав 40/60; 2 – состав 45/55; 3 – состав 50/50; 4 – состав 55/45;

А – состав 42/58

соответствует

вязкости С=100 с

Количество масла и пека зависит от требуемой консистенции дёгтя и предварительно устанавливается в

лаборатории.

Примерная зависимость между содержанием пека, каменноугольного масла и вязкостью получаемого дёгтя

приведена на рис. 34.

копластичных смол и жидких дегтевых масел (табл. 18).

роли с асфальтенами в битуме. Вязкопластичные смолы и жидкие дегтевые масла имеют такое же значение, как смолы и масла в битуме. Однако средние молекулярные

массы смол и масел дёгтей значительно меньше средних

молекулярных масс асфальтенов, смол и масел битумов. Это уменьшает прочность и ухудшает деформативность

Каменноугольный деготь состоит из твердых и вяз-

Твёрдые смолы в составе дёгтя сходны по своей

дёгтя. Свободный углерод повышает температуру размяг-

Состав дёгтя

Содержание,

% по массе

Твердые смолы

5…10

Вязко-пластичные смолы

10…15

Масла

30…60

Свободный

углерод

3…20

Фенол

3…5

Нафталин

4…7

Антрацен

3…4

чения дёгтя и делает его структуру более устойчивой.

Фенолы растворяются в воде, уменьшают прилипание пленки дёгтя и снижают её прочность, поэтому их содер-

жание в дёгте ограничивают. Нафталин, антрацен и фенантрен при содержании их в дёгте более 15% могут кристаллизироваться, нарушать структуру дёгтя и ухуд-

шать его свойства, поэтому их содержание в дёгте также ограничивают.

Свойства каменноугольного дёгтя сходны со свой-

ствами сланцевого битума.

Таблица 18

Вязкость каменноугольных дёгтей определяется стандартным

вискозиметром по

времени истечения

50 мл дёгтя через

отверстия 5 или 10

мм при температу-

рах 30 и 50ОС. В зависимости от показателей свойств и состава каменноугольные дорожные дёгти в

соответствии с ГОСТ 4641-80 подразделяют на шесть марок: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5 и Д-6. Дегти должны удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 19.

Плотность дёгтя составляет 1,12 г/см

и выше. Пла-

стичность дёгтей низкая и обусловливается небольшим

количеством вязко-пластичных компонентов и наличием

свободного углерода. При отрицательной температуре дёготь менее деформативен и более хрупок. Теплостой-

кость каменноугольных дёгтей меньше, чем нефтяных

битумов. Адгезионные свойства дёгтей к каменным и

Показатели

Нормы по маркам

Д-1

Д-2

Д-3

Д-4

Д-5

Д-6

2 3 4 5 6

Вязкость, с, в пределах

5-70 - - - -

5-20

20-

50-

120

120-

200

- - -

10-

Содержание воды, % по массе, не более

3 1 1 1 1

Содержание веществ, не растворимых в толуоле, % по массе, не более

18 20 20 20 20 20

другим материалам несколько лучше, чем нефтяных битумов, поскольку в состав дёгтей входят вещества с полярными группами. Деготь можно добавлять в нефтяной битум в количестве 10…15% для улучшения его прилипа-

ния к поверхности каменных материалов.

Дёготь стареет значительно быстрее битума. Пого-

доустойчивость определяется фракционным составом

после перегонки дёгтя при различных температурах (см. табл. 19). Дегтевые материалы благодаря содержанию токсичного фенола по сравнению с битумными обладают

высокой гнилостойкостью.

Таблица 19

100

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1310 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]