Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органические вяжущие материалы. Учебное пособие
.pdf
Продолжение таблицы 19
1
2 3 4 5 6
7
Перегоняемый
фракционный
состав, % по
массе, не
более, при
температурах:
до 170 ОС
3 2 1,5
1.5
1,5
1,5
более 270 ОС
20
20
15
15
15
15
более 300 ОС
35
30
25
25
25
20
Температура
размягчения
остатка после
отбора
фракций до
300
о
С, оС, не
более
45
65
65
65
65
70
Содержание
фенолов, % по
массе, не более
5 3 2 2 2
2
Содержание
нафталина, %
по массе, не
более
5 4 3 3 3
3
обеспыливания дорог, поверхностной обработки покрытий
и оснований, для обработки грунтово-гравийных материа-
лов при смешении на дороге и в смесителе в холодном
состоянии, изготовления холодного и горячего дёгтебетона, для глубокой пропитки щебёночных дорожных
Дорожные каменноугольные дёгти применяют для
101
покрытий. Но все эти виды работ – только вне городских
условий из-за наличия в дёгтях токсичных веществ.
Смеси дёгтя и пека, а также пека с антраценовым
маслом применяют для изготовления кровельных матери-
алов – толя кровельного и беспокровного, приклеивающих
и покрасочных мастик.
В настоящее время для повышения качества дёгтей
их готовят традиционным способом и путём окисления
исходного сырья. Требования к таким дегтям марок ДО
(дегти каменноугольные дорожные окисленные) изложены
в ТУ 218 БССР 34-79.
Разработаны дёгтеполимерные вяжущие марок
ВДП (вяжущие дегтеполимерные). Для улучшения
качества дёгтей в них добавляют 10…15 % дорожного
битума вязких марок, 2…3 % синтетического бутадиен-
стирольного каучука, поливинилхлорида или полистирола
или побочные продукты их производства - пек, полистирольную пыль. В дёготь можно добавлять до 5% серы или
побочный продукт производства серной кислоты - серный
шлам.
Пекобитумные вяжущие состоят из 20…30% каменноугольного пека и 70…80% вязкого битума. Иногда
такие вяжущие называют карбобитумами. Считают, что
дорожные покрытия с этими вяжущими стойки к износу и
имеют повышенный коэффициент сцепления с шинами
автомобилей.
Контрольные вопросы
1. Что является сырьём для получения каменно-
угольных дёгтей? 2. Какие бывают дёгти по способу
получения? 3. Как получают составленные дёгти? 4.
Какие стандартные опыты проводят для определения
свойств и марки дёгтя? 5. Чем отличается дёготь от
битума? 6. Для каких работ применяется дёготь?
102
6. ДОРОЖНЫЕ ЭМУЛЬСИИ
Рис. 35. Стадии распада эмульсии
Эмульсиями называют дисперсные системы, в ко-
торой одна жидкость (фаза) в виде мельчайших капель
размером 0,1 мкм диспергирована (раздроблена) в другой
жидкости (среде), не смешиваясь с ней.
В дорожном строительстве широко применяются
битумные и дегтевые эмульсии – это дисперсные системы,
в которых вода является средой, а битум или дёготь –
фазой.
Можно получать эмульсии двух типов:
прямые эмульсии (эмульсии типа «масло в во-
де»), когда капли битума диспергированы в воде;
обратные эмульсии (эмульсии типа «вода в мас-
ле»), когда вода диспергирована в битуме.
В дорожном строительстве применяются главным
образом прямые эмульсии, содержание битума или дёгтя в
которых обычно составляет 50…60%. Эмульсии, содержащие битума или дёгтя более 60…70%, называются
высококонцентрированными.
Эмульсии, состоящие из двух компонентов – битума (дёгтя) и воды - неустойчивы. Они довольно быстро
распадаются на составные части: частицы органического
вяжущего слипаются между собой (происходит флокуляция, рис. 35, II) и всплывают на поверхность в виде
103
сплошной пленки - происходит распад эмульсии (рис. 35,
Рис. 36. Структура
битумной эмульсии:
а – на органическом
эмульгаторе;
б – на порошкообраз-
ном твёрдом эмульга-
торе:
1 – битумная частица; 2 – вода; 3 – органический эмуль-
гатор; 4 - порошкообразный твёрдый эмульгатор
IV ).
Для придания устойчивости эмульсии в её состав
вводят третий компонент - эмульгатор. Его назначение -
сделать эмульсию устойчивой к распаду в течение
требуемого периода времени.
В качестве эмульгатора используют поверхностноактивные вещества (ПАВ) или тонкодисперсные твёрдые
порошки. Молекулы поверхностно-активных веществ
состоят из полярной и неполярной частей. В эмульсии
молекулы эмульгатора ориентированы на границе раздела
битум-вода своей полярной частью к воде (полярному
веществу), неполярной - к битуму (неполярному веществу)
(рис. 36). Таким образом, на поверхности каждой битумной частицы создаётся слой, заряженный статическим
электричеством с одноимёнными зарядами, который
приводит к взаимному отталкиванию битумных частиц,
что препятствует их слипанию и, следовательно, распаду
эмульсии
Эмульгаторами служат водорастворимые поверх-
ностно-активные органические вещества – анионактивные
и катионактивные. В качестве анионактивных эмуль-
104
гаторов применяются щелочные соли органических
кислот (нафтеновых, сульфонафтеновых), ЛСТ (лигно-
сульфонат технический), хлопковый гудрон и др.; в
качестве катионактивных -- катионовые мыла: амины,
катапины, диамины, полиамины и четвертичные аммоние-
вые соли. ПАВ должны быть изготовлены в соответствии с
требованиями предприятия-изготовителя. Для приготов-
ления водных растворов эмульгаторов рекомендуется
использовать мягкую или среднюю воду с жесткостью не
более 8 мг-экв/л.
При анионактивном эмульгаторе частица фазы при-
обретает отрицательный заряд, при катионактивном –
положительный.
В зависимости от применяемых эмульгаторов
эмульсии могут быть анионного и катионного видов.
Анионные эмульсии были впервые разработаны в начале
1900-х годов. Они нашли своё применение, однако их
применение возрастало относительно медленно. В
середине 1940-х годов были введены катионные
эмульсии, что означало значительное техническое
улучшение. За последние годы в мировой практике
дорожного строительства производятся и используются
главным образом (почти 100%) эмульсии катионного
вида‚ как наиболее универсальные и обеспечивающие
достаточную адгезию вяжущего к поверхности мине-
ральных материалов кислой и основной природы.
Содержание водорастворимых эмульгаторов в
эмульсии обычно не превышает 3%, твёрдых эмульгаторов
– 5…15% и зависит от дисперсности эмульсии. В качестве
твёрдых эмульгаторов применяют тонкоизмельчённые
порошки глин, извести, цемента, сажи, угля и др.
105
Для активизации эмульгатора и для снижения рН
применяется кислота; при использовании катионной
системы это соляная кислота НCl.
При применении катионной системы в эмульсию
обычно добавляют стабилизатор, хлорид кальция (CaCl2),
для повышения устойчивости и предотвращения набуха-
ния капель битума.
Приготовление эмульсий. Для приготовления
эмульсий используют нефтяные вязкие битумы марок от
БНД 200/300 до БНД 40/60 в зависимости от климатических условий района строительства, конструкции дорожной одежды и способа производства работ, воду мягкую
или средней жесткости.
Приготовление эмульсий осуществляется в различного типа диспергаторах в виде гомогенизаторов, коллоидных мельниц, мешалок, а также установок с использо-
ванием ультразвуковых колебаний.
Установка для производства битумной эмульсии может быть либо непрерывного, либо периодического
действия, и в большинстве случаев включает коллоидную
мельницу. В процессе приготовления раствор эмульгатора
и битум проходят через коллоидную мельницу, где
происходит эмульгирование. Мыльный раствор для
приготовления катионных эмульсий содержит воду,
эмульгатор, кислоту и, если требуется, стабилизатор,
которые тщательно перемешиваются в таких пропорциях,
чтобы получить однородный раствор с требуемым значе-
нием pH. Растворитель, например, уайт-спирит, керосин
или дизельное топливо, часто также является составной
частью эмульсии. Он может быть смешан с битумом,
раствором эмульгатора или с эмульсией после коллоидной
мельницы. В системах без давления температура эмульсии
никогда не должна достигать 100 °С в процессе производ-
ства и должна поддерживаться в интервале 85-95 °С.
106
Однако битум должен быть достаточно горячим для
подачи насосом.
На рис. 37 представлена схема производства кати-
онных эмульсий на установке непрерывного действия.
Рис. 37. Схема производства катионных эмульсий
Установка непрерывного действия не имеет дозаторных емкостей; битум и раствор эмульгатора поступают
непосредственно из поставляемых ёмкостей. Раствор
эмульгатора приготавливается автоматически и в соответствии с выбранным составом путём впрыскивания
эмульгатора, кислоты и стабилизатора в водопроводную
линию, где происходит реакция между эмульгатором и
кислотой прежде, чем вода поступит в коллоидную
мельницу. Вода нагревается до соответствующей температуры с помощью нагревателя непрерывного действия. Для
установок непрерывного действия требуются эмульгато-
ры, которые легко диспергируют в воде, для того, чтобы
обеспечить быструю реакцию с кислотой. Датчик pH,
прикрепленный к водопроводной линии непосредственно
перед мельницей, контролирует дозировку кислоты. Битум
и, если требуется, растворитель также непрерывно
подаются в мельницу. В резервуаре с битумом поддержи-
107
вается надлежащая температура. Установка непрерывного
действия может работать до тех пор, пока имеется матери-
ал и пространство для хранения.
Эмульсии можно складировать на месте их производства и
на месте применения. В обоих случаях лучшим способом
является хранение в вертикальных цилиндрических
емкостях.
Ориентировочный состав среднераспадающейся
эмульсии для устройства слоев дорожных одежд по
способу пропитки следующий:
битум марки БНД 90/130 – 55…65%;
эмульгатор типа «Амдор-М» – 0‚6%;
соляная кислота – 0‚3%;
хлористый кальций – 0‚3%;
технический керосин – 1‚0%;
вода – остальное.
При получении эмульсии предусмотрена возмож-
ность использования различных полимерных модификато-
ров, таких как латексы, полимеры типа СБС (стиролбутадиен-стирол) или другие добавки к битуму. При этом
возникает необходимость дооснащения установки дополнительным оборудованием, а также реализации соответ-
ствующих технических решений.
Распад эмульсии. Эмульсия должна быть устойчива во время хранения и при транспортировании, но должна
распадаться при использовании. Это качество наиболее
легко достижимо в случае катионных эмульсий, поскольку
такие эмульсии реагируют и распадаются химически при
контакте с большинством каменных материалов. На силу
сцепления эмульгированного битума с поверхностью
камня влияет не только знак заряда, но и степень заряженности поверхности камня. Каменные материалы классифицируются как щелочные и кислые. Более кислые
каменные материалы (содержащие SiO
) развивают
2
108
отрицательно заряженные поверхности в воде в более
Горная
порода
Содержание
SiO2, %
Кварцит
85-100
Песчаник
60-100
Гранит
64-77
Диорит
49-62
Базальт
40-52
Известняк
0-48
Мрамор
0-13
широком диапазоне значений рН, чем щелочные каменные
материалы, хотя при высоком значении рН все каменные
материалы стремятся стать отрицательно заряженными.
Таблица 20
В большинстве
случаев каменные
материалы отрицательно
заряжены и, следовательно, положительно
заряженный эмульгатор
притягивается электростатически к каменному
материалу, вызывая
распад эмульсии. В табл.
20 представлены
каменные материалы, которые классифицируются по
содержанию SiO
, и, следовательно, отрицательному
2
заряду. Прочность сцепления эмульгированного битума с
поверхностью этих пород растет так же, как и величина
заряда.
Анионные эмульсии, заряженные отрицательно,
применялись для использования с основными горными
породами (известняком, доломитом и другими карбонатными породами, имеющими положительный заряд), но
анионная эмульсия не распадается химически. Такой
каменный материал, как известняк, может поставлять в
раствор ионы кальция или магния, которые способствуют
нейтрализации заряда в анионных эмульсиях. Вода
испаряется и вызывает распад эмульсии, сцепление
битумных частиц и образования битумной плёнки. Это
значительно более медленный процесс, и адгезия весьма
неудовлетворительна.
109
На рис. 38 представлена схема распада катионной
Рис. 38. Схема распада
эмульсии катионного типа и
образования
битумной плёнки на поверх-
ности каменного материала:
I - III – стадии распада; 1 - эмульгатор; 2 – капля би-
тума; 3 – поверхность каменного материала;
4 – плёнка битума
эмульсии:
- I - адсорбция свободного эмульгатора поверхностью
каменных материалов,
- II - перемещение заряженных битумных частиц эмульсии
к поверхности каменного материала,
- III - испарение и поглощение воды каменным материалом
и объединение частиц битума в тонкую плёнку. Другими
факторами, влияющими на распад эмульсии, являются
температура, влажность и тип битума.
В зависимости от эмульгатора, свойств обрабатываемых каменных материалов, температуры воздуха и т.д.
эмульсии распадаются с разной скоростью.
В зависимости от скорости распада эмульсии битум-
ные дорожные катионные подразделяют на марки:
- ЭБДК Б – эмульсия битумная дорожная катионная
быстрораспадающаяся;
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]