Методы минимизации старения битума в рабочем котле при приготовлении горячих асфальтобетонных смесей

• Автор: Саенко, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Перечень основных обозначений

1. ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЙ СВОЙСТВ БИТУМА В РАБОЧЕМ КОТЛЕ АБЗ

1.1. Битум и необратимые изменения его свойств

1.2. Технология подготовки битума на асфальтобетонных заводах

1.3. Исследования состояния битума в рабочем котле

1.3.1. Методика проведения исследований

1.3.2. Особенности организации работ но подготовке битума в рабочем котле и краткая характеристика применяемого технологического оборудования исследуемых АБЗ

1.3.3. Экспериментальные исследования изменений свойств бигума в рабочем котле

1.4. Цель и задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ БИТУМА В РАБОЧЕМ КОТЛЕ МЕТОДОМ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.1. Физическое моделирование технологии подготовки битума в рабочем котле АБЗ
2.1.1. Термодинамическая физическая модель рабочего котла
2.1.2. Методика проведения исследований
2.1.3. Экспериментальные исследования старения битума в физической модели рабочего котла
2.2. Математическая модель процесса окисления битума в рабочем котле
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ МИНИМИЗАЦИИ СТАРЕНИЯ БИТУМА В РАБОЧЕМ КОТЛЕ
3.1. Методы минимизации старения битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонных смесей па асфальто
бетонном заводе
3.1.1. Метод сохранения качества битума в рабочем котле в процессе приготовления асфальтобетонных смесей при пониженной производительности битумного насоса
3.1.2. Метод минимизации окисления битума в рабочем котле
3.2. Устройства минимизации старения битума в рабочем котле
3.2.1. Устройство минимизации старения битума в рабочем котле
наклонный лоток
3.2.2. Устройство минимизации старения битума в рабочем котле
труба в трубе
3.2.3. Примнозаборное устройство битума
4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОГ О
ВНЕДРЕНИЯ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
4.1. Практическое использование результатов исследования
4.2. Экономическая эффективность внедрения результатов исследования
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Необратимые изменения сопровождаются протеканием внутренних физико-химических процессов, в результате которых битум теряет способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействию агрессивной внешней среды, происходит изменение химического состава (химическое старение), качество битума ухудшается, что со временем приводит к разрушению материала и асфальтобетонного покрытия в целом. Изучением старения битума занимались A. C. Колбановская, А. И. Лыси-хина, И. М. Руденская, Б. Г. Печеный, Илиополов С. К., Углова Е. В., Мардиро-сова И. В. и другие/, , , , 8, 3, 6/. Одной из первых работ, посвященных старению, была работа Г. Абрахама /, в которой он отмечает сложность изменений, происходящих в составе битума. Считается, что основной реакцией изменяющей состав и свойства битума при старении является окисление вяжущего. При этом свет и температура выступают в роли активаторов старения. Что касается испарения компонентов, то на этот счёт имеется несколько мнений. Так, например, И. М. Руденская отводит им небольшую роль в процессах старения /3/. Летучие продукты, по мнению Д. А. Розенталя /9/ и С. Р. Сергиенко /3/, образующиеся как за счёт испарения битума, так и вследствие испарения летучих продуктов, образующихся в результате деструкции при взаимодействии с кислородом, нельзя исключать из внимания при изучении столь сложного явления как старение. Таким образом, при эксплуатации автомобильной дороги непрерывно происходят изменения свойств вяжущего, ведущие к ухудшению его качества и разрушению асфальтового бетона. Однако старение битума происходит не только при нахождении его в составе асфальтобетонного покрытия /, , 0, 5, 7, 9/. Необратимые ухудшения свойств вяжущего наблюдаются и на этапе подготовки его, на асфальтобетонном заводе (АБЗ). Это не раз отмечалось в работах И. М. Руденской, В. Д. Портнягина; A. C. Колбановской и других исследователей/, , 1, 3, 2/. По данным В. Д. Портпягина /1/, изменение прочности асфальтобетона во времени имеет зависимость с четко выраженным максимумом (рис. Яа, близкую к максимальному значению Ктах, вместо возможной Яа. Это приводит к тому, что материалу в покрытии остаётся работать до Я1р практически только на нисходящей ветви. При этом фактическое время эксплуатации тэксп асфальтобетонного покрытия значительно меньше возможного тжсп. Рис. Укладываемый в покрытие асфальтобетон содержит вяжущее уже значительно изменившее свои первоначальные свойства. Битум, с активно развивающимися процессами необратимых изменений структуры не может быть гарантом высокого качества покрытия. Наибольшее негативное влияние на свойства битума, в процессе подготовки его на АБЗ, оказывают кислород воздуха и длительное высокотемпературное воздействие, характерное для существующей технологии подготовки. Старение в свободном битуме идёт по тому же механизму, что и в асфальтобетоне, хотя имеются некоторые особенности, обусловленные отсутствием минеральных материалов. Попадая в зону действия поверхностных сил минерального наполнителя, битум претерпевает структурные изменения: в нём образуются перпендикулярно расположенные к поверхности минеральных зёрен цепочки из высокомолекулярных соединений (асфальтенов). Таким образом, в составе асфальтобетона, вяжущее приобретает новые структурномеханические свойства,| что влияет на процессы старения, происходящие в нём. Б.Г. Печеный /8/ отмечает, что адсорбированные слои, в сравнении со свободным битумом, имеют одно важное преимущество: молекулы битума в адсорбированных слоях имеют гораздо меньшую подвижность, чем в свободном битуме, что, безусловно, снижает их реакционную способность. Это значит, что при подготовке битума, когда он находится в свободном состоянии, старение вяжущего протекает интенсивнее, чем в составе асфальтобетона. Для того чтобы понять причины изменений свойств битума, а также достаточно подробно разобраться в процессах старения битума, необходимо знать состав и структуру этого важнейшего для дорожного строительства материала. Несмотря на большое количество работ/3, , , , , , , , , , , , ,, ,,, , , 5, 7-2, 7, 1, 2, 4, 7, 9, 3, 1-3, 9, 5, 9, 0, 7, 2-7, 9/, посвященных изучению структуры битума, решение этого вопроса далеко от завершения. Битумы характеризуются чрезвычайно сложным химическим составом, связанным с полимолекулярностью, изменяющейся в широких пределах в зависимости от природы битумного сырья и технологии его переработки.