8Исследование реологических свойств нефтяных дорожных битумов

ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР И АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПОТЕНТНОЙ ИНФОРМАЦИИ 8
1.1Нефтяные дорожные битумы, химический и групповой состав 8
1.2 Основные реологические свойства дорожных битумов 10
1.3 Адгезия битумов. Модифицирующие добавки в битум 13
2 МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 42
2.1 Определение реологических свойств битума 42
2.1.1 Метод определения температуры размягчения. Метод "Кольцо и Шар" 42
2.1.2. Метод определения глубины проникания иглы 44
2.1.3. Метод определения растяжимости 46
2.2 Спектрофотометрический метод определения адгезии дорожных битумов. 47
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 54
3.1 Исследование реологических свойств битума 54
3.2 Исследование величины адгезии нефтяного дорожного битума к поверхности щебеночных материалов из доменного шлака ПАО «Северсталь» с использованием нанотехнологий. 59
4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БИТУМОВ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ 64
5 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ ДОРОЖНО – СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 70
5.1 Общие требования 70
5.2 Правила безопасности при работе с вредными, огне- и взрывоопасными веществами 72
5.3 Правила безопасности при работе с основным лабораторным оборудованием 73
5.4 Правила безопасности при работе с нагревательными приборами и электрооборудованием 76
5.5 Правила безопасности при работе с лабораторной посудой 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 82

Весь текст будет доступен после покупки

Автомобильная дорога рассчитана на определенный срок службы, за который она подвергается воздействиям транспорта и погодно- климатических факторов. Наиболее незащищенным элементом дороги является асфальтобетонное покрытие. Вследствие больших нагрузок материалы дорожного покрытия изнашиваются и стареют. Износ происходит и по другим причинам, например, из-за изначального невысокого качества материалов, нетехнологичного выполнения дорожно-строительных операций, в результате чего со временем образуются неровности‚ трещины‚ сколы‚ выбоины‚ ямы и другие дефекты покрытия.
Все асфальтобетонные покрытия автомобильных дорог включают два основных компонента: битум и каменный материал. Битум выполняет функцию вяжущего между различными звеньями щебеночного скелета, создавая достаточную внутреннюю связность в асфальтобетонном композиционном материале. Поэтому особенно важным является обеспечение качества нефтяных дорожных битумов различных производителей по показателям их реологических свойств (вязкость, температура размягчения, растяжимость и др.).
Актуальным в этой связи является и определение величины сцепления (адгезии) битумных вяжущих к поверхности щебеночных каменных материалов. Это наиболее важный показатель для дорожного асфальтобетонного материала, который активно влияет на качество и долговечность автомобильных дорог.
Настоящая работа посвящена исследованию реологических свойств нефтяных дорожных битумов от различных производителей и их сцепления (адгезии) к поверхности природного (габбро-диабаз) и техногенного (доменный шлак) щебёночного каменного материала с использованием нанотехнологий для контроля качества и прогнозирования долговечности асфальтобетонного покрытия автомобильных дорог.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ОБЗОР И АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПОТЕНТНОЙ ИНФОРМАЦИИ
1.1Нефтяные дорожные битумы, химический и групповой состав
Нефтяные битумы представляют собой твердый или жидкий органический материал из смеси углеводородов и их производных. Полученные продукты не растворяются в воде, но полностью или частично растворяются в сероуглероде, бензоле и ряде органических растворителей плотностью до 1,50 г/см3.
В составе присутствуют углерод, водород, соединения и примеси металлов, в том числе железа, никеля, ванадия и т.д. Соотношение элементов складывается следующий образом (масс. %):
- углерод: 80-85%
- водород: 8-11,5%
- сера: 0,5-7%
- кислород: 0,2-4%
- азот: 0,2-0,5%
Нефтяные битумы являются дисперсной системой, т.е. образованы из нескольких фаз, которые не взаимодействуют между собой химически и практически не смешиваются. Дисперсионной средой выступают масла и смолы, а дисперсной фазой - асфальтены.
Что касается компонентов битума, то основная масса вещества гибридная и поэтому можно выделить только группы с приблизительным однообразием состава. Единственными соединениями, которые можно выделить в почти чистом виде, являются парафины.
Итак, компонентный состав нефтяного битума включает в себя:
Асфальтены — это высокомолекулярные соединения нефти, представляющие собой продукт полимеризации, конденсации и дегидрогенизации смол [1].
Вещество легко растворяется в сероуглероде и хлороформе, но не растворяется в ацетоне и спирте. Под воздействием солнечного света нагревается, но не растворяется.
Присутствие асфальтенов в битуме влияет на его температуру размягчения и твердость.
Возможен частичный переход в карбены и карбоиды при воздействии концентрированной серной кислоты на асфальтены в растворе хлороформа.
Карбены схожи с асфальтенами как по составу, так и по свойствам. Отличие карбенов — это повышенное содержание углерода в составе и большая плотность [1].
Вещество не растворяется в тетрахлорметане, при этом растворяется в пиридине и сероуглероде.
Содержание карбенов в битуме крайне мало, но имеет негативное влияние на его некоторые характеристики, что приводит к повышению вязкости и хрупкости. Также их повышенное содержание приводит к снижению растяжимости.
Карбоиды представляют собой специфическую группу в виде твердого вещества, похожего на сажу.
С точки зрения структуры вещество является сшитым трехмерным полимером, в следствие чего оно не растворяется ни в одном из существующих органических растворителей. Карбоиды - частицы необратимые с прочными фазовыми контактами, поэтому не способны к разрушению до молекулярного состояния под действием внешних факторов за исключением жестких приемов воздействия на нефтяные дисперсные системы [1].
Карбоиды практически отсутствуют в природных нефтях и асфальтах, а в заводских асфальтах могут наблюдаться в виде следов. При этом наличие карбоидов в битуме сказывается отрицательно на эксплуатационных качествах, в том числе понижается эластичность и повышается хрупкость.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Компонентный и элементный состав нефтяных битумов [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://bitumtek.ru/ proektirovschiku/spravochnaya_informatsiya/sostav_neftyanyh_bitumov/
2. Битумы нефтяные, состав, структура и свойства [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfile.net/preview/434475/page:7/
3. ГОСТ 33136-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения глубины проникания иглы».
4. ГОСТ 33138-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения растяжимости».
5. ГОСТ 33142-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения температуры размягчения. Метод «кольцо и шар»».
6. ГОСТ 33143-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу».
7. ГОСТ 33141-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения температур вспышки».
8. Адгезионные добавки для асфальтобетона: повышение сцепления битума и щебня [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.npfselena.ru/technologies/asphaltic-concrete-adhesion/
9. Модифицированный битум [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.ruflex.ru/encyclopaedia/articles/chto-takoe-modificirovannyj-bitum/
10. ГОСТ Р 58406.2-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Смеси горячие асфальтобетонные и асфальтобетон. Технические условия». Введ. Июнь 2022 года, с Изменением №1 (ИУС №6—2022).
11. Тюрюханов, К. Ю. Исследование взаимодействия битума с минеральными частицами в асфальтобетоне / К. Ю. Тюрюханов // Транспортные сооружения. – 2018. – № 1. – С. 1-9.

Весь текст будет доступен после покупки