Структура и свойства модифицированного серобитумного вяжущего для дорожного строительства

• Автор: Горбик, Григорий Олегович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АСФАЛЬТОБЕТОНЫ ПА ОСНОВЕ

МОДИФИ1 ДАРОВАННЫХ БИТУМНЫХ ВЯЖУЩИХ.

1Л Химический состав нефтяных битумов.

1.2 Современные представления о структуре и процессах структурообразования дорожных битумов
1.3 Отечественный и зарубежный опыт использования модифицированных битумных вяжущих для устройства дорожных покрытий

1.4 Сера, е свойства, физикохимические процессы образования полимерной серы

1.5 Структура и свойства серобитумных композиций

Выводы.
ГЛАВА 2 ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. IДели и задачи исследования.
2.2. Характеристики применяемых материалов.
2.3. Методы исследования и аппаратура
2.3.1. Методика получения и исследования модифицированной серы.
2.3.2. Методика получения и исследования модифицированного серобитумного вяжущего
2.3.3. Методы исследования основных физикомеханических свойств сероасфальтобетона.
2.4. Статистическая оценка результатов измерений и методы математического планирования эксперимента
ГЛАВА 3 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СЕРНОГО ВЯЖУЩЕГО, МОДИФИЦИРОВАННОГО НЕФТЯНЫМ ОТХОДОМ.
3.1. Структурообразование модифицированного
серного вяжущего.
3.2. Прочностные и деформативные свойства
3.3. Гидрофизические свойства
3.4. Атмосферостойкость
Выводы.
ГЛАВА 4 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННОГО СЕРОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО
4.1. Структура серобитумного вяжущего
4.2. Смачиваемость.
4.3. Эксплуатационные свойства.
4.3.1. Дуктильность.
4.3.2. Температура размягчения.
4.3.3. Пенетрация
4.3.4. Температура хрупкости.
4.4 Оптимизация состава серобитумного вяжущего
Выводы.
ГЛАВА 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВА СЕРО АСФАЛЬТОБЕТОНА НА РАЗЛИЧНЫХ
НАПОЛНИТЕЛЯХ.
5.1. Проектирование состава
5.2. Физикомеханические свойства
сероасфальтобетона
5.2.1. Прочностные свойства сероасфальтобетона
5.2.2. Водонасыщение и водостойкость
сероасфальтобетона.
5.3. Сравнительные характеристики разработанных
составов сероафальтобетона
Выводы.
ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО СЕРОАСФАЛЬТОБЕТОНА Ы
6.1. Технологическая схема изготовления
6.2. Меры безопасности при изготовлении сероасфальтобетона
6.3. Экономическая эффективность использования
результатов исследования
6.4 Промышленное внедрение разработанного
сероасфальтобетона
Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Исходя из группового состава, степени пепти-зации асфальтенов битумы были разделены на три категории: золь, золь-гель и гель, отличающиеся по реологическим свойствам. Существует также мнение о том, что битум является раствором высокомолекулярных соединений (асфальтенов и близких к ним по структуре смол (твердых смол)) в среде из нефтяных масел и близких к ним по строению смол (плавких смол). В соответствии с теорией растворов высокомолекулярных соединений в зависимости от внешних условий битумы могут находиться в различных термодинамических состояниях: переходя последовательно все стадии от истинных растворов к коллоидным растворам надмолекулярных структур асфальтенов и смол до пластичных, а затем твердых тел. Состояние и свойства битумов определяются не только формами и размерами молекул, но и всем комплексом сложных явлений структурообразования, начиная с укладки отдельных цепей молекул и заканчивая формированием крупной надмолекулярной структуры с различными типами связей [2,, ]. Анализ различных представлений о структуре нефтяных битумов позволил ] на базе основных положений физико-химической механики, современной коллоидной химии и физической химии высокополимеров рассматривать битум как пространственную систему. Дисперсная фаза такой системы - асфальтены, обладая лиофобно-лиофильной мозаичной поверхностью, набухает в углеводородной дисперсионной среде, которая в свою очередь в различной степени структурирована смолами. В зависимости от природы и количества асфальтенов, вида углеводородов и количества смол в дисперсной среде A. C. Колбановской и В. В. Михайловым определены возможные дисперсные структуры битумов (табл. Асфальтены в сетке взаимодействуют полярными лиофобными участками. На внешней лио-фильной поверхности асфальтенов адсорбируются смолы, имеющие повышенные механические свойства в тонком слое. Сольватируясь, асфальтены набухают в ароматических углеводородах. Возможная кристаллизация твердых парафинов на асфальтенах может привести к образованию в битуме дополнительной пространственной кристаллизационной сетки. II тип - предельно стабилизированная, разбавленная система асфальтенов в сильно структурированной смолами дисперсной среде. Не связанные и не взаимодействующие между собой асфальтены адсорбируют смолы, переводя их в пленочное состояние. С увеличением лиофильности асфальтенов, при фиксированном содержании смол, то есть одной и той же структурированности среды, вязкость конечной структуры повышается. III тип - система, в которой отдельные агрегаты асфальтенов находятся в дисперсной среде, структурированной смолами в большей степени, чем в среде I типа, но в меньшей степени, чем в среде битумов II структурного типа. Асфальтены в такой структуре, взаимодействуя лиофобными полярными участками, образуют агрегаты и зародыши коагуляционной структуры, но их недостаточно для создания сплошного структурного каркаса. На внешней поверхности асфальтенов ориентированно адсорбируются смолы. Особенности этого вида структуры определяют взаимодействия отдельных агрегатов асфальтенов и структурированных смол, служащими как бы мостиками между ними. На химический состав каждого типа оказывают влияние природа сырьевой нефти, состав нефтяных фракций и технологии получения битума. Таблица 1. Асфальтены > < . Смолы < > . Углеводороды > < . Комплекс сложных процессов стуктурообразования (укладка отдельных цепей молекул, формирование крупной надмолекулярной структуры с различными типами связей) оказывает значительное влияние на реологические, физико-механические и эксплуатационные свойства битума. Так, химическое строение структурных компонентов оказывает значительное влияние на свойства битума в высокотемпературной области: короткие и частые боковые цепи асфальтенов увеличивают их жесткость вследствие затруднения вращения отдельных звеньев макромолекул, а редкие, но длинные разветвления способствуют уменьшению межмолекулярных взаимодействий, обуславливая разрыхление высокомолекулярного вещества, в результате чего снижается температура, при которой оно становится хрупким [5, 9]. Интенсивность окислительных процессов в битуме зависит как от его структуры (типа, см.