STROITEL_NOE_MATERIALOVEDENIE_RYB_EV

комбинатах нашей страны такого техногенного сырья скопилось более 900 млн.т. Особенно эффективные диоксидсодержащие попутные продукты получают от переработки магматических и некоторых метаморфических пород, содержащих диоксиды. На основе такого рода попутных продуктов вырабатывают модифицированный цемент Сореля, портланд-цементный клинкер, строительные пигменты, бетоны плотные тяжелые и пористые легкие, другие строительные материалы (по данным исследований В.В. Прокофьевой).

351

9.10. КОРРОЗИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНГЛОМЕРАТОВ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ

Выше были рассмотрены многие разновидности материалов и изделий, получаемые на основе неорганических вяжущих веществ. Наибольшее применение в строительстве находят цементный бетон и железобетон. Изделия и конструкции из них, находясь в эксплуатационных условиях, в основном следуют трем этапам долговечности — упрочнению, стабилизации и деструкции (см. 4.2). Деструкция чаще всего носит характер коррозии, поскольку соответствующие процессы ее в значительной мере протекают под влиянием химических реакций и физико-химических воздействий.

Бетоны и цементный камень, как его матричная часть, в эксплуатационных условиях подвержены коррозионному воздействию различных сред, особенно минерализованной воды в морских сооружениях (молы, причалы, эстакады со свайным основанием и железобетонным верхним строением, портовые конструкции и др.), минеральной кислоты при эксплуатации резервуаров, башен и других сооружений химической промышлен- ности. На бетон оказывают коррозионное воздействие органические кислоты и биосфера, особенно при работе сооружений в торфяных грунтах, на предприятиях пищевой промышленности. Негативное влияние могут оказывать на состав и структуру цементного камня в бетонах щелочная среда, пресная вода, особенно водные растворы электролитов. В индустриальных районах коррозионное влияние на бетонные конструкции оказывают газы, например сернистые, сероводород, хлористый водород, аэрозоли солей, например морской воды и др. Агрессивное воздействие оказывают также твердые, в основном высокодисперсные вещества, способные образовывать во влажных условиях прослойки из истинных и коллоидных растворов. Кроме химических реакций при контакте со средой возможны физические сорбционные процессы с поглощением из среды поверхностно- активных веществ (ПАВ), например серосодержащих полярных смол из нефтепродуктов, с физическим нарушением сплошности контактов в структуре и ускорением развития дефектов.

Сущность коррозионного воздействия различных агрессивных факторов выражается либо

врастворении структурных компонентов цементного камня и последующего процесса вымывания растворов силой напора или под влиянием диффузии, либо в образовании новых химических соединений в цементном камне, способных растворяться в жидкой омывающей среде, например в воде, или образовывать тончайшие суспензии и выноситься под влиянием диффузии или фильтрации, либо в кристаллизации или набухании новообразований с явлениями последующего механического напряжения внутри цементного камня и микротрещинообразования. Отметим, например, что наиболее распространенным видом разрушения железобетонных свай в морских причалах является постепенное появление продольных трещин и шелушение поверхности.

При прогнозировании долговечности обычно исходят из данных определения параметров процесса коррозии, экспериментально получаемых в условиях, тождественных или близких к эксплуатационным. Среди параметров коррозии бетона: скорость продвижения

вглубь агрессивного фронта; глубина поражения коррозией бетона; толщина слоя бетона, потерявшего прочность на сжатие или растяжение (что может быть определено с помощью формулы); коэффициент агрессивности или критерий коррозионного повреждения, выражаемый по допустимому снижению прочности; изменение кон- центрации одного из компонентов, например кальциевых солей, возникающих как продукт взаимодействия минералов цементного камня и кислот — внешней агрессивной среды, и другие возможные параметры эксперимента.

Процессы коррозии бетона и железобетона детально изучались в научно- исследовательских институтах (например, работы В.М. Москвина в НИИЖБе и др.).

При воздействии на бетон пресной безнапорной воды происходит ее диффузия в тело бетона и цементного камня. Объемная и поверхностная диффузия воды сопровождается

352

растворением кристаллического гидроксида кальция при некоторой потере прочности цементного камня.

Вместе с тем вода благоприятствует интенсификации дополнительной гидратации цемента, ранее не вступившего в реакцию с водой затворения в бетоне. Если пресная вода была жесткой (с высоким содержанием бикарбоната кальция), то возникает упрочнение структуры в связи с кристаллизацией в порах средней соли углекислого кальция (карбоната): Са(ОН)2 + Са(НСО3)2 = 2СаСО3 + 2H2О. Эффект упрочнения в первый период эксплуатации конструкции может оказаться эффективнее снижения прочности от рас- творения кристаллического гидроксида кальция. Очевидно, что первый период (первый временной элемент долговечности) окажется с тем большим эффектом упрочнения, чем больше в теле бетона осталось негидратированного цемента. Первый период сменяется относительной стабилизацией структуры и свойств цементного камня, поскольку процесс диффузии воды и деструкции тормозится уплотнившейся структурой цементного камня, особенно если в смесь были введены активные кремнеземистые добавки. Таким образом, хотя коррозия явно выражена (растворение гидроксида кальция), но она завуалирована (может регрессировать до равновесного минимума).

Если пресная вода действует на бетонное сооружение, например .плотину, перемычку и т. п., под напором, то протекает не столько диффузионный, сколько фильтрационный процесс. После растворения части кристаллического гидроксида кальция равновесие не устанавливается, как в случае безнапорного действия воды. Процесс вымывания раствора Са(ОН)а (выщелачивание) ускоряется по мере увеличения размера и количества пор после выщелачивания, а также при снижении жесткости напорной воды. Здесь можно отметить, кстати, что наиболее сильно известь в бетоне растворяет дистиллированная вода. В целом при воздействии напорной воды этапы упрочнения и стабилизации структуры очень малы, но их можно несколько увеличить введением активных кремнеземистых добавок с образованием в теле цементного камня и бетона водонерастворимых гидросиликатов кальция (СаО·SiO2·Н2О). Этому же в некоторой степени способствует повышение плотности структуры за счет оптимизации состава бетона и применяемого цемента. Таким образом, в этом случае коррозия не только явно выражена, но она и прогрессирует, удаляя из бетона кристаллы Са(ОН)2.

При воздействии на бетон минерализованной воды, например морской, возможны разные виды коррозии, когда анион SO42- взаимодействует с катионом кальция Са2+, образуя в присутствии воды CaSO4·2Н2О, т. е. кристаллический двуводный гипс, слабо растворимый в воде, но вследствие роста кристаллов создающий в порах механическое напряжение и трещины. Если в воде мало анионов SO42-, то возможно ожидать другую реакцию

3СаО·Al2О3·6Н2О + 3(CaSO4·2Н2О) + 19Н2О = 3СаО·Al2О3·3CaSO4·31Н2О. Новое кристаллическое вещество именуется эттрингитом и отличается в 3 раза большим

объемом, чем кристаллы исходного гидроалюмината кальция (3СаО·Al2О3·6Н2О), что приводит к еще более интенсивному росту напряжений внутри цементного камня и микротре-щинообразованию. Кристаллы эттрингита образуются в цементном камне и при проникновении в поры и капилляры раствора сернокислого натрия, или мирабилита (Na2SO4·10Н2О). Чтобы уменьшить сульфатную коррозию бетона, используют цементы с пониженным содержанием в нем 3СаО·Al2О3, добавляют активные кремнеземистые вещества.

Растворы солей соляной кислоты, так же как и серной, либо косвенно (например, NaCl способствует растворению Са(ОН)2), либо непосредственно способствуют коррозии бетона. Так, например, хлористый магний приводит от взаимодействия и реакции с известью к образованию легко растворимого и вымываемого хлористого кальция и тончайшей суспензии гидроксила магния: MgCl2 + Са(ОН)2 = СаCl2 + Mg(OH)2. В результате кристаллический и прочный Са(ОН)2 разрушается в теле бетона. Деструкции благоприятствуют атмосферные условия — циклическое увлажнение и высыхание, замораживание и оттаивание бетона, а также напряженное состояние конструкций.

353

Несравненно большую опасность, чем минерализованная вода, на бетон оказывают кислоты. Практически все кислоты приводят к коррозии цементного камня, поскольку в нем содержится большое количество кристаллического Са(ОН)2. Так, например, серная кислота приводит в конечном счете к «гипсовой» коррозии, так как H2SO4 + Са(ОН)2 = CaSO4·2Н2О. Азотная кислота, растворяясь в воде, диссоциирует на ионы Н+ и NO3- и поэтому взаимодействует с основаниями, основными окислами и солями подобно другим кислотам: 2HNO3 + СаО = Са(NO3)2 + Н2О; 2HNO3 + Са(ОН)2 = Ca(NO3)2 + 2H2О; 2HNO3

+ СаСО3 = Ca(NO3)2 + СО2 + Н2О. Образующаяся кальциевая селитра растворима в воде, и таким образом постепенно происходит выщелачивание извести с потерей плотности и прочности цементного камня. Разрушают кристаллический Са(ОН)2, именуемый часто как портландит в цементном камне, все неорганические кислоты, в том числе и угольная; последняя — через стадию растворимого бикарбоната кальция.

Однако среди минеральных кислот имеются и исключения, например кремниевая или кремнефтористо-водородная. кислоты. Соли кремниевой кислоты, называемые силикатами (например, CaSiO2), нерастворимы в воде, за исключением солей натрия и ка- лия (Na2SiO3, K2SiO3), которые, однако, практически не возникают в теле цементного камня. Чаще под влиянием растворения кремниевой кислоты могут возникать коллоиды и студни (гели), особенно в присутствии гидрокремнезема, например опала, способные либо набухать и создавать опасные внутренние давления, либо высыхать и увеличивать прочность за счет дополнительного эффекта склеивания частиц. Из органических кислот опасности не представляет щавелевая кислота, так как ее кальциевые соли нерастворимы в воде и уплотняют поры. «Ядом» для цемента и цементного камня являются сахар и другие более сложные углеводы, т. е. органические вещества, молекулы которых содержат альдегидную (R·СНО) или кетонную (R2·СО) группу и гидроксильные группы. С ними протекают реакции с образованием либо труднорастворимых комплексных веществ типа Сa3(С6H5O7)4Н2О и др., либо легкорастворимые в воде сахарат и глюказат кальция, алюминия или железа. Они вымываются из тела бетона, оставляя каверны и поры вместо прочного кристаллического Са(ОН)2. Органическая коррозия, возникающая под влиянием растительных масел, фруктовых и овощных соков, животных жиров или других органиче- ских веществ биогенного и небиогенного происхождения (например, при производстве синтетических каучуков), наносит чувствительный вред бетонным и железобетонным конструкциям. Каждый раз в результате соответствующих реакций образуются легко растворимые соли кальция, снижается водородный показатель (рН) жидкой фазы, что само по себе уже способствует разложению гидратированных минералов цементного камня, нарушению общего равновесия в теле бетона.

Щелочи менее агрессивны, чем кислоты и минерализованные воды, но и они способствуют деструкции цементного камня вследствие их кристаллизации с образованием кристаллизационного давления в порах.

Из газовых агрессивных сред особого внимания заслуживает газообразный сероводород. Цементный бетон в этой газовой среде подвержен коррозии с увеличением в составе сульфатов, появлением реактивной серной кислоты.

Не возникает коррозии бетона в среде минеральных масел и других нефтепродуктов, если они не содержат полярных групп в молекулах или не попадают с водой затворения. Процесс коррозии прослеживается не только прямыми, но и косвенными методами, например по увеличению проницаемости среды за счет интенсификации диффузии, фильтрации, по изменению механических показателей цементного камня или бетона, особенно прочности, ползучести, снижению морозостойкости и т. п. Анализ кинетики коррозионного процесса показывает, что интенсивность взаимодействия структурных элементов цементного камня с химически активными (агрессивными) компонентами внешней среды зависит от величин его внешней и внутренней (особенно поровой) по- верхности, структуры порового пространства. В ходе диффузии активных ионов они относятся к основным поглотителям с соответствующим химическим перерождением

354

микроструктуры цементного камня. Зная предельно допустимое количество агрессивного компонента, при котором химическое перерождение достигает критического уровня для целостности структуры, и скорость диффузии агрессивного компонента (хотя и меняющуюся во времени), можно с известным приближением определить долговечность цементного камня (и бетона) в строительной конструкции, подверженной влиянию внешней агрессии.

Коррозии подвержены не только плотные, но и пористые, в том числе ячеистые, бетоны, получаемые с помощью автоклавного твердения. Одним из агрессивных факторов, которые воздействуют на газобетон в ограждающих конструкциях, является углекислый газ в атмосфере. Под влиянием его адсорбции гидросиликатный кристаллический каркас в стенках ячеек газобетона существенно изменяется, поскольку образуется карбонат кальция и выделяется гель кремнекислоты. Содержание кристаллической части уменьшается по объему, количество химически связанной воды в гидратах снижается, прочность падает, деформации становятся в большей мере необратимыми, постепенно переходя в деформации ползучести, модуль упругости также уменьшается. В результате газобетон, особенно в промышленных зданиях, где концентрация углекислоты значитель- но больше, чем в обычной атмосфере, претерпевает деструкцию, тем более если под влиянием механических нагрузок он находится в напряженном состоянии.

В легких бетонах с содержанием органических заполнителей (типа арболитов) действуют внутренние факторы, которые вместе с внешними могут приводить к значительной деструкции, если в технологический период не были предусмотрены необходимые меры по стабилизации структуры. Качество древесных заполнителей главным образом оценивают по содержанию в них вредных для цемента экстрактивных веществ, гемицеллюлозы и крахмала, нередко называемых «цементными ядами», поскольку они способны переводить часть прочной кристаллической фазы цементного камня в во- дорастворимые кальциевые сахараты.

Своеобразной, спонтанно развивающейся коррозии подвержены бетоны на основе глиноземистого цемента. Этот быстротвердеющий цемент незаменим при строительстве конструкций ограниченной долговечности и временных сооружений, а также при химической защите, но, главное, при получении огнеупорных бетонов. Однако он способен снижать прочность бетона в связи с превращением одних новообразований (минералов) цементного камня в другие, что весьма ограничивает возможность его приме- нения в капитальном строительстве. Механизм снижения прочности происходит под влиянием конверсии (изменения) условий, в которых находится бетон. При обычных температурах в нем длительно сохраняются метастабильные монокальциевый гидро- алюминат САН10 и двухкальциевый гидроалюминат C2AH8 в виде кристаллов гексагональной формы. Однако как только температура окружающей среды повысится (например, от 20 до 40°С), метастабильные соединения переходят в стабильные в виде кубических кристаллов трехкальциевого гидроалюмината С3АH6, а также в гель глинозема АН3 (гиббсит). Очень медленный процесс такого перехода возможен и при обычных температурах. В обоих случаях увеличивается пористость цементного камня и бетона, так как плотность метастабильных образований находится в пределах 1,75--1,95 г/см3, тогда как плотность кубического гидроалюмината и геля равна соответственно 2,53 и 2,40 г/см3. Пористость снижает прочность бетона. С повышением водоцементного отношения быстро растут скорость конверсии соединений, пористость и снижается прочность бетона.

Повысить стойкость бетонов к процессам коррозии и затормозить деструктивные процессы в цементном камне и бетоне можно рядом технологических мероприятий. Наиболее существенными мерами являются: ограничение содержания С3S (например, до 50%), чтобы уменьшить содержание в цементном камне Са(ОН)2; введение аморфных кремнеземистых добавок в цемент для химического связывания гидроксида кальция; повышение плотности с помощью ПАВ; использование по возможности жестких

355

бетонных смесей и придание бетону оптимальной структуры; снижение концентрации в бетоне дефектов усадочного характера (например, с помощью микронаполнителей); применение гидрофобизаторов в смесях и др.

При воздействии на бетон кислотосодержащих сред его защищают слоями из кислотоупорного цемента (оштукатуривание, торкретирование и др.).

Специальные сульфатостойкие портландцементы весьма необходимы при приготовлении бетонов, работающих в условиях воздействия растворов сульфатов и растворимых в воде оснований (щелочей). В предэксплуатационный период приносят пользу пропитка поверхностного слоя бетонов растворами уплотняющих веществ, например флюатов, полимерами и мономерами, а также оклеивание изоляцией. В период эксплуатации конструкций окажутся эффективными периодическая обработка поверхности с помощью пескоструйных аппаратов, придание изделиям и конструкциям форм, исключающих скопление агрессивной среды; устранение щелей, пазух и других полостей; их надежная герметизация. Комплекс такого рода мероприятий благоприятствует увеличению долговечности бетона в конструкциях.

356

Глава 10

Искусственные строительные конгломераты на основе органических вяжущих веществ

10.1. ОСНОВНЫЕ ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСК

Строительные конгломераты на основе органических вяжущих веществ, как и предьщущая группа их на основе неорганических вяжущих, относятся к безобжиговым, так как отвердевание их происходит при обычных температурах и температурах не выше 180-—220°С. К ним относятся грубозернистые бетоны и мелкозернистые (песчаные) растворы, изготовляемые на битумных связующих веществах, называемые асфальтовыми бетонами, а если в них приняты дегтевые связующие вещества — дегтебетонами. По характеру технологий и применяемым в них сырьевым материалам, оборудованию и энергетическим ресурсам, плотности и другим свойствам получаемые разновидности бетонов и изделий могут значительно отличаться друг от друга. Но они продолжают оставаться, как и другие ИСК, подобными между собой при оптимальных структурах. Тогда они характеризуются действием общих закономерностей, научных принципов на технологических стадиях их производства и применения. Они содержат матричную часть в виде вяжущего вещества и заполняющий их компонент. В них, как и в других ИСК, при- сутствует капиллярно-поровый объем и контактные зоны, но со своими, специфическими особенностями в составах, размерах и количественных показателях. Ниже излагаются более подробно характеристики искусственных конгломератов на основе органических вяжущих веществ, их разновидности и применяемые для их изготовления исходные материалы, в первую очередь органические.

Вяжущая часть (матрица), как гетерогенная система в асфальтовых ИСК, слагается, по аналогии с другими, из жидкой — дисперсионной — среды, в качестве которой выступают органические связующие вещества, и из твердой дисперсной фазы — порошкообразного компонента, являющегося обычно разновидностью горной породы в высокодисперсном ее состоянии. Органические связующие вещества используют не только в асфальтовых и дегтевых бетонах, но и в производстве более широкой группы кровельных и гидроизоляционных материалов и изделий.

Органические связующие вещества представляют собой природные или искусственные твердые, вязкопластичные или жидкие (при комнатной температуре) материалы, состоящие из химических соединений, в молекулах которых содержатся атомы углерода, и потому называемые органическими. Все они способны гореть. Но известно, что химических соединений с содержанием в молекуле углерода и способных гореть — абсолютное большинство. Лишь около трехсот тысяч соединений (из семи миллионов известных) не содержат в молекулах этого атома. Поэтому в отношении органических связующих веществ необходимо внести определенные ограничения. Все они должны обладать вяжущими (цементирующими) свойствами, способностью растворяться в органических растворителях, за некоторым исключением из этого общего правила, — когда они только набухают в растворителях (бензоле, толуоле, керосине, лигроине и др.). Они также обладают достаточной адгезией к минеральным зернистым материалам, сцепляя их в микро- и макродисперсные конгломераты, являются в той или иной мере гидрофобными веществами.

К органическим связующим веществам относятся: битумы, дегти и пеки, производные от битума и дегтя — битумные эмульсии и пасты, битумно-дегтевые, битумно-резиновые, битумно-полимерные, дегте-полимерные и некоторые другие связующие вещества, в том числе олигомеры, полимеры и сополимеры. В таком многообразии они в основном используются в гидроизоляционных материалах. Сравнительно ограниченное количество их применяется в конструкционных ИСК типа бетонов, растворов и в изделиях из них.

357

Ниже достаточно подробно рассмотрены основные исходные вещества — битумы, дегти и полимеры. Учитывая особую значимость полимеров в современном строительстве, представляется целесообразным рассмотреть их в отдельной главе.

358

10.1.1. БИТУМЫ

Битумы — органические вещества черного или темно-бурого цвета, состоящие из смеси сравнительно высокомолекулярных углеводородов и неметаллических производных, т. е. соединений углеводородов с серой, азотом или кислородом. При комнатной температуре битумы находятся в твердом, вязком, вязкопластичном и жидком состояниях. Они полностью растворяются в бензоле, толуоле, ксилоле, хлороформе, сероуглероде и некоторых других органических растворителях. При нагревании переходят в легкоподвижные жидкости, при охлаждении — вновь загустевают. Их истинная плот- ность около 1 г/см3.

Битумы имеются природные и искусственные, т. е. получаемые из нефти в заводских условиях и именуемые как нефтяные.

Природные битумы образовались в естественных условиях из нефти в результате очень длительного воздействия на нее климатических и геологических факторов, протекания процессов окисления и полимеризации углеводородов, испарения легких нефтяных фракций. Природные битумы залегают в верхних пластах земной коры или скапливаются в виде поверхностных озер.

При пластовой форме залегания природным битумом пропитаны известняки, доломиты, песчаники и другие пористые горные породы. В них битум содержится в количестве 5— 20% по массе и более, а породы носят название битуминозных, или асфальтовых. При содержании битума в породах более 10% целесообразно его извлекать, чтобы использовать в технологии как связующий компонент. Наиболее распространенные способы извлечения битума из горных пород — выварка в воде и экстрагирование органическими растворителями.

По первому способу асфальтовую горную породу дробят на частицы размером 6—10 мм и погружают в котел с водой. В воду добавляют соляную кислоту для лучшего отделения битума от минеральных частиц. Смесь измельченной горной породы с подкисленной водой кипятят при постоянном перемешивании. Битум всплывает на поверхность обычно в виде пены, которую вычерпывают, а в отстойниках отделяют от воды. Нагреванием природный битум подсушивают и, если требуется, сгущают продувкой воздуха. Полно- стью извлечь битум из горной породы не удается.

По второму способу измельченную породу обрабатывают в котлах или специальных емкостях органическим растворителем, в котором битум растворяется. При этом удобнее и выгоднее применять негорючую и более дешевую жидкость, например трихлорэтилен. Битум из раствора легко извлекается выпариванием растворителя. При температуре около 100°С удаляют последние частицы растворителя, а при более высокой температуре битум сгущают продувкой воздуха до желаемой вязкости. Первый способ экономичнее второго, но значительная часть битума теряется. При втором способе извлечение его почти полное. При малом содержании битума в породах извлекать его непродуктивно; такие породы измельчают до порошкообразного состояния; полученный асфальтовый порошок используют в качестве высококачественной добавки в асфальтовых бетонах, мастиках, антикоррозионных покрытиях.

Нефтяные битумы получают из нефти. Путем ее нагревания выделяют жидкие горючие компоненты — бензин, лигроин, керосин. Далее, при температуре 300—400°С, отгоняют машинные, веретенные, трансформаторные и другие смазочные масла. Выделение этих масел из нефти ведется под вакуумом. В результате разделения (разгонки) нефти на горючие и смазочные вещества в емкости остается густой смолистый остаток, содержащий твердые частицы, — гудрон. Он является исходным сырьем для получения полутвердого и твердого битума, но может использоваться и без переработки, как жидкий битум. Экономически более выгодно получать битум из тяжелых нефтей, в которых масса остатка (гудрона) составляет до 7—8%, тогда как в легких нефтях — не свыше 1%.

359

Разработан ряд способов получения нефтебитума: атмосфер-но-вакуумной перегонкой (остаточные битумы); окислением гудро-нов кислородом воздуха (окисленные нефтебитумы); окисление способом продувки воздухом крекинг-остатков, образующихся при переработке мазута способом крекинга, — при высоких температурах и больших давлениях (крекинговые битумы); осаждением асфальтено-смолистой части гудронов пропаном (битумы деасфальтиза-ции); переработкой кислых гудронов (кислотные битумы).

Наиболее распространен способ получения окисленных нефтяных битумов из гудрона. На процесс окисления влияют исходная вязкость гудрона, расход воздуха, продолжительность и температура окисления, которая обычно находится в пределах 250—280°С. Битумы получают периодическим или непрерывным окислением. На рис. 10.1, а показана технологическая схема производства окисленного битума периодическим способом, который осуществляется в битумных (асфальтовых) кубах. Эта установка может работать также и непрерывным способом, при котором гудрон продувается воздухом одновременно в нескольких кубах, располагаемых последовательно (рис. 10.1,

б).

Высокого качества нефтяной битум получают непрерывным окислением на установке трубчатого типа (рис. 10.2). Эта установка состоит из вертикальных труб диаметром 200 мм и высотой 10м, соединенных переходными звеньями. Общая длина труб аппарата 310 м, рабочая вместимость аппарата 9,75 м3.

Подача воздуха и битума — исходного и рециркулята, осуществляется с одного конца, а другой конец реактора 1 соединен с сепаратором 3, в котором происходит отделение газа от битума. Газ после отделения тяжелых фракций сжигают в печи дожига 2, а битум час- тично идет на рециркуляцию, а частично перетекает в продуктовый бак 4. Реакции окисления проходят при температуре 260—270°С. Производительность одного реактора 15—17 т/ч битума с температурой размягчения 85—90°С по КиШ или удельная эффективность аппарата 1,54—1,74 т/чм3. Принудительная рециркуляция битума в трубчатых реакторах создается циркуляционными насосами различной конструкции, преимущественно шестереночными или паровыми поршневыми. Устойчивость процесса окисления в трубчатых реакторах обеспечивается рециркуляцией окисленного битума. В его поток перед насосом подается сырье, подлежащее окислению. Чем больше кратность циркуляции, тем устойчивее проходит процесс окисления, что, однако, увеличивает расход электроэнергии.

На непрерывно действующей трубчатой установке используется и принцип эмульсионного окисления сырья; для этого в гудрон, протекающий по трубам, вдувают воздух, который вспенивает массу. Образующаяся битумная пена окисляется в змеевике реактора.

360