Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
33
Добавлен:
10.12.2013
Размер:
90.11 Кб
Скачать

Сланцевые вяжущие материалы.

Сланцевый битум — продукт переработки сланцевой смолы, которая в свою очередь выделяется из горючих сланцев при нагревании их без доступа воздуха до температуры около 550 °С в специальных генераторных или тоннельных печах. При этом выделяются газ и низкотемпературная смола — до 18 % от массы сланца, а в остатке получают полукокс.

Из низкотемпературной смолы получают бензин, тракторное и дизельное топливо и мазут или битумную фракцию. Последняя получается после отгонки всех составляющих при 300...325 °С, она составляет около 60 % от массы низкотемпературной смолы и используется для пол\-чсния сланцевого битума. В зависимости от способа производства сланцевые битумы делятся на остаточные и окисленные, а по вязкости — на вязкие и жидкие.

Вязкие сланцевые битумы получают путем окисления сланцевого мазута продувкой ВОЗДУХОМ, При температуре мазута 200... 270 °С и длительности процесса окисления 10...12 ч выход битума составляет до 60 % от массы мазута и 7... 10 % от массы сланца. Жидкие сланцевые битумы чаще всего изготовляют из сланцевого вязкого битума путем разжижения его сланцевым мазутом или другими разжижителями.

Сланцевые битумы в своем составе содержат больше асфаль-тенов и смол, чем нефтяные, а масел меньше. Повышенное содержание смол обусловливает высокую растяжимость сланцевых битумов, поэтому этот показатель не нормируется техническими условиями. Кроме того, сланцевые битумы имеют высокую актив­ность, что способствует хорошему прилипанию вяжущего к поверхности каменных материалов. Однако эти битумы менее тспло-и погодоустойчивы. чем нефтяные, быстрее стареют под воздействием погодно-климатических факторов. К том; же сланцевые битумы имеют более резкий запах и их рекомендуется использовать для строительства дорожных покрытий вне населенных пунктов. Выпускаются и широко используются сланцевые битумы в основном в Эстонской ССР. Намечается также их выпуск в Поволжье и других местах.

КАМЕННОУГОЛЬНЫЕ ДЕГТИ.

Каменноугольный деготь — продукт переработки каменноугольной сырой смолы, получаемой при сухой перегонке каменного или бурого угля. Сырые каменноугольные смолы представляют собой маслянистую жидкость сложного химического состава плотностью 1.1 т/м3 и более. Содержащиеся в них фенолы, нафталин и крезолы придают смолам резкий запах. Каменноугольные смолы весьма чувствительны к действию температур, так как при этом интенсивно испаряются легкие фракции, из-за чего изменяются первоначальные свойства дегтя и он становится хрупким. Сырые смолы бывают двух видов — низкотемпературные и высокотемпературные.

Низкотемпературные смолы образуются при нагреве каменного или бурого угля до 450...600 °С с целью получения доменного и генераторного газов, а также синтетического жидкого топлива. Смолы, полученные при таком температурном режиме, сравнительно редко используются для изготовления дорожных дегтей. так как выход их незначителен, а качество невысокое.

Низкотемпературные смолы состоят в основном из парафиновых и нафтеновых углеводородов, а также фенолов. Содержание этих веществ в смоле не нормируется. Состав низкотемпературной смолы, по данным проф. М. И. Волкова, следующий: массовая доля воды 2...3 %. легких масел — 1...7, средних масел — 8... 12. тяжелых масел — 5...8. остаток составляет 55...70 %, в том числе свободного углерода 0...8. нафталина 0...2, фенола около 30 и твердого парафина 3...15 %. Из сырой каменноугольной смолы прежде всего выделяют лигроиновые и керосиновые фракции, а остаточный продукт подвергается дальнейшей обработке с целью получения масел и пека. В отдельных агучаях остаточный продукт окис­ляют продувкой ВОЗДУХОМ, в результате чего получают деготь требуемой вязкости. Обычно из остаточных продуктов низкотемпературных смол из готов ляют_влзкис дегти марок Д-5 и Д-6. Иногда эти остатки смешивают с жидкими продуктами высокотемпературных каменноугольных дегтей и получают смешанные дегти: ДС-1, ДС-2, ДС-3. ДС-4. ДС-5 и ДС-6. которые по своим свойствам несколько превос­ходят дегти. изготовленные из низкотемпературных смол.

Исследования, проведенные в Омском филиале СоюздорНИИ. показали, что дегти, полученные из сырых низкотемпературных каменноугольных смол, могут использоваться в дорожном строительстве как местный вяжущий материал для плотных смесей в нижних слоях покрытий. Для устройства верхних слоев и поверхностной обработки низкотемпературный каменноугольный деготь использовать не рекомендуется, так как в таких условиях эксплуатации он интенсивно стареет.

Высокотемпературные каменноугольные смолы получают при коксовании каменных углей. Нагрев материала производят до температуры 700 СС и выше. В результате из 1 т каменного угля, кроме других видов продукции, образуется 30...40 кг сырой смолы. При переработке смолы получают следующие фракции: легкую, фенольную. нафталинов™, поглотительную, антраценовую и пек. При нагревании сырой смолы при 100 °С удаляется вода. При повышении температуры до 170 °С выделяется легкая фракция, которая представляет собой сырой бензол. Из него в дальнейшем получают бензол, ксилол, толуол. к\ марон и другие легкоулстучи-ваюпшеся вещества.

Из фенольной фракции, выделяющейся из сырой каменноугольной смолы при 17О...2Ю°С, получают фенолы, крезолы, пиридиновые основания, нафталин, нейтральное легкое масло, которое используют как жидкое топливо или в качестве растворителя.

Нафталиновая фракция (выделяется при 21О...23О°С) используется для получения нафталина, фенолокрезолов, ксиленолов, а также нафталинового масла, которое может применяться в качестве растворителя или жидкого топлива. При 230...300 "С выделяется поглотительная фракция. Эта фракция характеризуется небольшим содержанием фенолов, нафталина и других веществ, после удаления которых получают поглотительное масло, часто используемое для выделения из нткреозотового и тяжелого масел.

Для дорожного строительства представляет интерес антраценовая фракция, которая выделяется из сырой каменноугольной смолы при температуре ЗОО...36О°С. При переработке из антраценовой фракции получают сырой антрацен (кристаллическую часть) и антраценовое масло, которое является одним из важнейших компонентов дорожных каменноугольных дегтей. Остаточным продуктом перегонки каменноугольной смолы является пек — твердое или вязкое аморфное вещество черного цвета со специфическим раковистым изломом. В зависимости от температуры размягчения пеки делятся на мягкие (45...70°С). средние (7О...9О°С) и твердые (9О...1ОО°С и выше). Для получения мягкого и среднего псков смолу перегоняют не полностью, а оставляют часть масел, в зависимости от содержания которых пек приобретает требуемые свойства. Пеки устойчивы к действию кислот и растворов солей. Они состоят в основном из смолистых веществ, свободного углерода и мелких частиц кокса и угля, а также высоко-кипящих масел, антрацена и фенантрсна.

Каменноугольные пеки- используют для приготовления дорожных дегтей. хм чего пек разжижают до требуемой вязкости антраценовым маслом. Кроме того, пек используется при производстве кровельных материалов н пскового лака (кузбасслака). применяемого для покраски металлических конструкций в изделий с целью защиты их от коррозии.

При изготовлении дегтей для дорожного строительств;! в основном использх стоя высокотемпературная каменноугольная смола и продукты ее переработки. В зависимости от состава и технологии изготовления дорожные каменноугольные дегти бывают трех видов: отогнанные, окисленные и составленные. Отогнанные дорожные дегти получают при фрикционной перегонке сырой

каменноугольной смолы до получения остатка с вязкостью, соответствующей

вязкости дорожного дегтя.

В последние годы широкое применение находят окисленные дорожные дегти. для

пол>-чсния которых используется сырая каменноугольная высокотемпературная

смола или каменноугольные отогнанные дорожные дегги Д-1. Д-2. Д-3 (ГОСТ

4641—80), отличающиеся невысокой вязкостью.

Окисленные каменноугольные дорожные дегти часто получают по той же технологии и на тех же окислительных установках, что и вязкие_окислснные

нефтяные дорожные битумы. Однако температуры, при которых окисляют дегти,

находятся в пределах 170... 200 °С. Продолжительность окисления зависит от свойств исходного материала, от требуемой вязкости конечного продукта и может

длиться 4... 16 ч. Исследования свойств окисленных дегтей и дегтебетонов на их основе, проведенные в НПО «Дорстройтехника» Миндорстроя БССР, позволили разработать технические условия на окисленные вязкие каменноугольные дегти, применяемые в дорожном строительстве Белоруссии.

Согласно ТУ 218 БССР 34—79, окисленные каменноугольные дорожные дегти в зависимости от вязкости подразделяются на 5 арок: ДО-4. ДО-5. ДО-6. ДО-7 и ДО-8 и должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 8.8.

В последнее время для увеличения вязкости каменноугольных дегтей и улучшения их свойств используются сера и серосодержащие материалы. Исследования, выполненные в Белорусском политехническом институте, показали, что серу и серосодержащие материалы целесообразно вводить в каменноугольную смешу или

низкомарочный деготь при температуре 180...200°С. при которой происходит интенсивная дегидратация углеводородов дегтя и изменение межмолекулярных связей. Это приводит к значительному увеличению вязкости и теплоустойчивости

дегтей. При окислении в присутствии серы. можно получить деготь марки Д-6 из антраценовых фракций или сырой каменноугольной смолы. Оптимальное содержание серы — 5...10% от массы вяжущего. В качестве серосодержащих материалов могут быть использованы отходы промышленности. В Белоруссии это серный шлам — отход Гродненского ПО «Азот», который содержит в своем

составе до 70% серы.

Широкое применение находят в дорожном строительстве составленные дегти. Их получают путем смешивания горячего пека и антраценового масла или сырой каменноугольной смолы, взятых в определенном соотношении. Для получения составленного дегтя в качестве разжижителей пека могут быть использованы и другие продукты переработки сырой каменноугольной смолы: пековая смола, пековый дистиллят и др.

Соотношение между исходными материалами устанавливается чаще всего опытным путем, а иногда расчетом, исходя из заданной марки полагаемого каменноугольного дегтя. Подбор состава дегтя опытным путем требует несколько больше времени, однако этот метод проще. Методика подбора заключается в том, что вначале готовят 2...3 смеси, соотношение между материалами в которых берется произвольно. Определяется вязкость полученных дегтей. по значению

которой и принятому содержанию пека или разжи-жителя строится график. На графике откладываются значения вязкости дегтя в логарифмическом масштабе, а содержание составляющих материалов — в обычном. По заданной вязкости находят соотношение между исходными материалами — пеком и разжи-жителем(рис. 8.17). С целью улучшения качества каменноугольного дегтя, в частности повышения погодоустойчивости и теплоустойчивости, в вяжущее вводят минеральные дисперсные наполнители: пыль уноса цементных заводов, молотый известняк диатомит, каменноугольную пыль и др. Содержание таких наполнителей в дегтях допускается до 30%. Полученное вяжущее называют наполненным дегтем. Состав таких дегтей подбирают расчетом или лабораторным путем. Наполненные дегти имеют две марки: ДН-7 с'-' вязкостью 30 ... 70 с и ДН-8 с вязкостью Сбо 70 ... 120 с. Температура размягчения остатка после отгона легких

фракций при нагреве до 360 С должна быть не более УО"С.

Все каменноугольные дегти. используемые в дорожном строительстве, по составу почти одинаковы. В них содержатся следующие группы вешеств:

1) твердые, углистые, неплавкие вещества, которые нерастворимы в органических растворителях. Их называют свободным углеродом (вещества типа сажи);

2) твердые неплавкие вещества, дегтевые смолы, которые растворимы только в пиридине. Эти вещества по своим свойствам близки к асфальтенам;

3) вязкопластичные плавкие дегтевые смолы, которые к тому же способны растворяться В бензоле И хлороформе. Они по своим свойствам подобны нефтяным смолам и придают деггям некоторую тягучесть и эластичность; 4) жидкие дегтевые.

Каменноугольные дегти имеют сложную дисперсную структуру, менее стабильную, чем у нефтяных битумов. Поэтому дегти менее теплоустойчивы и более склонны к старению. Интервал пластичности у них менее 40 "С. в то время как у битумов он превышает 50 "С.

Вязкость каменноугольных дорожных дегтей зависит от содержания жидких масел и вязкопластичных смол, а также от наличия в вяжущем твердых веществ. Вязкость дегтей характеризуется временем истечения 50 мл дегтя через отверстие диаметром 5 или 10 мм при температуре 30 или 50 °С. Определяется вязкость стан­дартными вискозиметрами и выражается в ссклидах.

Дегти более чувствительны к воздействию высоких температур, при которых более интенсивно происходит испарение легких фракций, окисление и полимеризация высокомолекулярных углеводородных веществ. Следовательно, дегти быстрее стареют, что приходится учитывать при их использовании в дорожном строи­тельстве. Для установления стабильности свойств дегтя во времени ГОСТ 4641— 80 предусматривает определение фракционной^ состава и испытание остатка после нагрева до 300 °С.

Каменноугольные дегти по сравнению с нефтяными битумами имеют лучшее сцепление с большинством каменных материалов/ Это объясняется повышенным содержанием в них фенолов — высокополярных веществ. Эти вещества легко растворяются в воде и1 ядовиты. Поэтому в составе дорожных каменноугольных дегтей допускается не более 5% фенолов.

В зависимости от вязкости, согласно ГОСТ 4641—80, дорожные каменноугольные дегти подразделяются на 6 марок: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6. Наименьшая вязкость у дегтя марки Д-1, а наибольшая —■ Д-6. Каменноугольные дорожные дегти всех марок должны удовлетворять требованиям, указанным в табл. 8.9. Поскольку каменноугольные дегти имеют резкий неприятный запах и выделяют токсичные вещества, их используют для строительства дорог и других работ вне населенных пунктов.

В зависимости от вязкости и способа производства работ, а также конструктивных особенностей дорожной одежды дегти используются: Д-1 — для укрепления грунтов к обеспыливания дорог; Д-2, Д-3 — для получения черных груитогравийных. гравийных и щебеночных материалов как путем смешивания их на дороге, так и в установках; Д-1 — для поверхностной обработки, а также для Обработки в специальной установке гравия и щебня, применяемых в теплом или холодном состоянии; Д-5, Д-6 — в основном для приготовления горячего дегтебетона, а также для пропитки щебня (получения черного щебня). Кроме того, каменноугольные дегти применяют для изготовления кровельных и гид­роизоляционных материалов, мастик, эмульсий и суспензий, а также в качестве антисептика для защиты древесины от гниения и т. д.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке шпоры по материалам se