Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Обеспыливание автомобильных дорог

Характеристика органических вяжущих


Характеристика органических вяжущих

Для обеспыливания и укрепления грунтовых дорог и аэродрдм используются и исследуются многообразные органические вяжуцц, нефтяные жидкие битумы, вспененные битумы, битумные и сланцвые эмульсии, дегти, сырые нефти, различные смолы (каменноугольные, сланцевые, газовые, синтетические), топочные мазуты, битумные пасты и шламы, некондиционные нефтяные вяжущие, например сливы железнодорожных цистерн.

Многообразие вяжущих, сложность их состава и строения, механизма твердения предопределяют трудность их классификации и осуществление ее в соответствии с различными признаками. Для применения вяжущих в рассматриваемой области их целесообразно классифицировать по физико-химическому состоянию и характеру процессов твердения.

По физико-химическому состоянию вяжущие можно разделить на жидковязкие дисперсные (битумы, гудроны, дегти, нефти, вяжущие в виде эмульсий, шламов, паст), жидковязкие конденсированные (синтетические смолы – эпоксидные, полиэфирные, акриловые и др.) и в виде растворов (растворы фенольных, карбамидных смол, лигносульфонаты и др.); по характеру процессов твердения – коагуляционного твердения (битумы, дегти, лигносульфонаты и др.) и поликонденсационного (все синтетические смолы).

Важнейшими свойствами вяжущих является способность их к склеиванию твердых частиц в монолит.

Сырые нефти в зависимости от состава (месторождения) могут быть малосмолистые (1 – 10% смолисто-асфальтеновых веществ), смолистые (10-20%), высокосмолистые (23-40%).

В балансе добываемых нефтей основными являются смолистые. Нефти отличаются большим разнообразием химического состава (смола, асфальтены, сепа) и физических свойств (плотность, молекулярная масса, вязкость).

Адгезионные свойства нефти определяют смолы, состоящие от 70 до 90% из гетероциклических соединений, содержащих азот, серу, кислород, нафтеновые и асфальтогеновые кислоты и небольшое количество фенолов. Они повышают поверхностную активность нефти, увеличивают ее когезионную прочность к поверхности частиц пыли.

Наличие неподеленной пары электронов у атомов серы, входящих в состав молекул сернистых соединений, также предопределяет улучшение адгезии нефти благодаря образованию водородных и комплексных связей с гидроксильными группами, атомами кальция, магния, железа, алюминия, входящими в состав частиц пыли.

По плотности нефти делятся на тяжелые и легкие. Для обеспыливания могут использоваться нефти с вязкостью не менее 20. Для обеспыливания тяжелые нефти разжижают мазутом, сланцевым и каменноугольным маслами, керосином и другими органическими растворителями.

Нефтяные жидкие битумы получают путем разжижения вязких битумов с помощью разжижителей – продуктов переработки нефти (светлые, масляные и остаточные), смолистых нефтей, каменноугольных жидких масел, каменноугольных, торфяных, сланцевых масел, крекинг-керосина, крекинг-бензина и др. В зависимости от скорости формирования структуры жидкие битумы делят на классы: быстро-густеющие (БГ), среднегустеющие (СГ), медленногустеющие (МГ), что определяется типом разжижителя (содержанием в них летучих веществ).

Для обеспыливания и предварительной обработки дорожных покрытий, для обработки грунтовых смесей на полотне дороги применяются все классы жидких битумов с вязкостью 25/40, для обработки гравийных и щебеночных смесей холодным способом применяются битумы марок 40/70, 70/130, а для поверхностной обработки 70/130 -130/200.

Каменноугольные торфяные и древесные вяжущие (смолы и дегти) образуются в процессе переработки каменных углей, торфа и древесины. В дорожном строительстве используются в основном отогнанные дегти, получаемые из сырых смол, и составленные, получаемые путем смешения пека, антраценового и других масел. Наибольшее распространение получили составленные дегти. Они отличаются от битумов более высокими адгезионными свойствами, однако менее погодоус-тойчивы.

Каменноугольные вяжущие широко используются для обеспыливания, подгрунтовки оснований и нижних слоев покрытий, укрепления грунтов, устройства слоев износа и покрытий методом пропитки, смешения на дороге и т.д. Для обеспыливания грунтовых и гравийных дорог применяются дегти и каменноугольные смолы с вязкостью q„ = 5f70 с и СЭД = 5т 200 с при температуре нагрева 50-60 °С. Применять дегти в городских условиях не разрешается.

Битумные эмульсии – дисперсные системы, состоящие из битума, воды и эмульгатора. Для приготовления используются вязкие битумы всех марок от БНД 200/300 до БНД 40/60.

По структуре дорожные имульсии делятся на прямые (битум равномерно распределен в воде) и обратные (вода равномерно распределена в битуме).

В качестве эмульгаторов прямых эмульсий анионного типа применяются: асидол, мылонафт, синтетические жирные кислоты (кубовый остаток), контакт Петрова, древесная омыленная смола, талловый пек и др. В качестве катионоактивных. эмульгаторов рекомендуются ПАВ типа аминов: БП-3 или фактические амины, содержащие 17-20 атомов углерода в цепи молекул, четвертичные аммониевые основания.

Для обратных эмульсий в качестве эмульгаторов используют фенолы, содержащиеся в самих вяжущих, а при содержании их менее 5% следует добавлять технические фенолы с добавкой гидроксида натрия и хлорида натрия.

По скорости распада эмульсии делятся на быстрораспадающиеся -БА, среднераспадающиеся – СА, медленнораспадающиеся – МА.

В случае использования в эмульсии гидроксида натрия вода не должна содержать солей более 6 мг-экв/л, рН таких эмульсий лежит в пределах 9-13.

Эмульгирование осуществляется в механических диспергаторах, коллоидных мельницах, гомогенизаторах, мешалках.

Важнейшей характеристикой эмульсий является также вязкость. По величине вязкости эмульсии делятся на марки, например, классу МА соответствуют марки МА-1, МА-2 с вязкостью 2-8 и 1,5-5 градусов по вискозиметру ВУ.

Для обеспыливания рекомендуются средне- и медленнораспадающиеся эмульсии прямого типа. Например, состав битумной медленнораспадающейся эмульсии (%): битума 50-60, госсиполовой смолы 5, гидроксида натрия 5, остальное – вода; примерно таков же состав в случае применения в качестве эмульгатора жирового гудрона.

Для обеспыливания рекомендуются также дегтевые и сланцевые-эмульсии.

Сланцевые эмульсии изготовляют на основе сланцевых битумов марок БСД 250/330 и БСД 180/250, тяжелого масла тоннельных печей и сульфатного мыла. Эмульсии более высокодисперсны по сравнению с эмульсиями на нефтяных битумах (до 90% частиц до 1 мкм) и имеют меньшую вязкость (10-15 с по стандартному вискозиметру).

Разработаны имульсии на основе составленных вяжущих, например сульфитно-спиртовой барды, кремнийорганических жидкостей и жидкого битума, эмульсии на основе полиалкилбензольных смол (отходы производства кумола 65-70%) и оксиэтилированного дибутилфенола. Последние используются с целью повышения эффективности применяемых в эмульсиях вяжущих и экономии битумов.

Значительный интерес представляют исследования по повышению активности эмульсий путем химической, трибоэлектрической, магнитной и электромагнитной активации. Эмульсионные вяжущие используются во Франции, США и Германии.

Транспортируются пасты в автомобилях-самосвалах, бочках и ящиках, не пропускающих воду.

Битумные шламы представляют собой смеси минеральных материалов (щебень, песок, минеральный порошок), битумной пасты и воды.

Синтетические смолы холодного отверждения – многочисленная группа вяжущих материалов, применяемых в холодном состоянии и отверждающихся при обычной температуре в присутствии отвердите-лей.

Карбамидные (в основном мочевиноформальдегидные) смолы, применяемые для обработки грунтов, получаются из карбамида (амида угольной кислоты – мочевины) и формальдегида (37%-ного раствора в воде) или фурфурола. Это вязкие жидкости, растворимые в воде, 60-70%-ной концентрации. Известно большое количество марок немодифицированных (УКС, Ml9-62, КС-11) и модифицированных смол (МФ-17, КФ-Ж, КФ-МТ, М-3, КС-ВСК, МС-Р-100с, КФБ-25ВС).

Крупнотоннажными являются марки КФ-МТ, КФ-Ж, МФ-17, КС-11, М-3. Последние марки смол дефицитны.

Особенностью смол является то, что в основных цепях макромолекул (олигомеров) небольшой молекулярной массы содержатся метилольные (~СН2ОН) и амидные (- CQMH2, CO-NH) группы, которые предопределяют высокие адгезионные свойства смол.

Смолы способны набухать в воде, отверждаться, превращаясь в твердые, неплавкие и не растворимые в воде полимеры с высокой механической прочностью. При длительном хранении смолы приходят в твердое, неплавкое, водонерастворимое состояние. Отвержденные смолы состоят в основном из макромолекул сетчаго строения с небольшим числом поперечных связей, поэтому обладают хрупкостью. Отверждение смол происходит в кислотной среде. В качестве отвер-дителей при обычной температуре применяются кислоты: соляная хлористоводородная), щавелевая, муравьиная, янтарная, адипиновая лимонная, фосфорная, соли сильных кислот и слабых оснований -хлориды аммония, железа, сульфат железа (III), кислые эфиры многоосновных кислот.

Смолы могут получаться из мономеров при их смешении на месте использования.

Фенолформальдегидные смолы являются продуктом поликонденсации фенолов одноатомных (фенола, крезолов, ксиленолов) или двухатомных (резорцина) с формальдегидом, фурфуролом (фенол-фурфурольные смолы). Чаще применяются фенолформальдегидные смолы марок НСМ-11, ВИАМ-Б ИОР.

Смолы имеют различную степень поликонденсации (новолачные и резольные), при хранении переходят в твердое, неплавкое и водоне-растворимое состояние. Отверждение ускоряется в присутствии кислот: соляной, серной, этилсерной, контакта Петрова с общей формулой -RSO3H.

Полярный характер смол предопределяется гидроксильными группами, которые и определяют их адгезионные свойства. Смолы хорошо совмещаются с битумами, что может быть использовано для получения составленных вяжущих с необходимыми свойствами. В настоящее время разработано большое количество таких вяжущих на основе синтетических смол и Получаемых при переработке природного сырья (сланцевых, нефтяных, древесных и др.). При этом получаются вяжущие с конденсационно-коагуляционной структурой. Синтетические смолы применяются как добавки к битумам, битумным эмульсиям с целью повышения прочностных показателей битумов, а также при обработке грунтов.

Исследована для обработки грунтов с целью их укрепления резорцинформальдегидная смола (на основе двухатомного фенола и формальдегида) марки ФР-12. Она отверждается в присутствии извести, силиката натрия, сульфата аммония, комплексной соли анилина и серной кислоты, хлорида железа (III), контакта Петрова.

Эпоксидные смолы (ЭД-5, ЭД-6, ЭД-П, ЭД-Л и др.) образуются при поликонденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана в кислой и основной среде, отверждаются в присутствии жирных аминов или низкомолекулярных полиамидов в количестве 5-10% (по массе). Смолы обладают высокими адгезионными и когезионными свойствами. В результате отверждения образуются твердые высокопрочные продукты.

Составленные и улучшенные вяжущие получают с целью улучшения свойств рассмотренных органических вяжущих, расширения их ассортимента, снижения стоимости. Разработано большое количество улучшенных и составленных вяжущих на основе вяжущих, получаемых при переработке природного сырья (сланцевые, нефтяные, каменноугольные, торфяные, древесные вяжущие), синтетических смол и отходов промышленных производств в виде водных растворов, эмульсий и шламов.

Разработаны вяжущие на основе сополимеров акриламида и полифункциональных мономеров, например акриловой кислоты, в виде эмульсий, в которых полимер распределен в воде в виде желатино-образных частиц размером не более 1 мкм. Они набухают в воде и связывают частицы пыли за счет адсорбции из раствора. Такие растворы не оказывают вредного влияния на окружающую среду.





Похожие статьи:
Обеспыливание автомобильных дорог и аэродромов

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Обеспыливание автомобильных дорог

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум