Materiale compozite pentru legături rutiere
Lianții organici sunt substanțe solide, vâscoase sau lichide, compuse din compuși pe bază de carbon cu masă moleculară ridicată. Astfel de lianți se găsesc în natură în formă pură (naturală) sau se obțin prin prelucrarea produselor de origine organică (lianți artificiali).
Materia primă pentru producerea de materiale de astringente organice sunt uleiul, bituminoasă naturale sau roci bituminoase, cărbune de piatră, ulei de șist, lemn, turbă, produse secundare industrie. de prelucrare fizico-chimică a materiilor prime (distilare fracționată, distilare distructivă uscată) prevede, printre alte produse, reziduuri rășinoase. Ca rezultat al prelucrării ulterioare a acestor reziduuri obținute lianți rășini organice.
Principalele cerințe care trebuie îndeplinite de lianți organici care au în timpul asocierii cu materialul solid are o vâscozitate care permite o bine umezește, învălui, formând o peliculă rezistentă la apă, astfel încât acestea să nu modifice proprietățile sale în timp.
lianți organici utilizați pentru trotuarele dispozitivului de drumuri, autostrăzi, drumuri expres, străzile orașului și autostrăzi, alei și piste grădini și parcuri, trotuare, locuri de parcare pentru platforme de transport pentru terminalele de containere în porturi sau în gări, drumuri și trotuare poduri și pasaje superioare, intersecții complexe și intersecțiile rutiere de la diferite nivele, etaje ale clădirilor industriale.
Conform compoziția lor chimică, proprietăți și tipuri de lianți organici prime pentru construcția de drumuri este împărțit în bitum, gudron. Recent, utilizarea de complex obținut lianți organici: bitumodegtevye, degtebitumnye, gudrokamovye (aceasta co-oxidare a uleiului de gudron de cărbune și lianți) și degtepolimernye bitumo-, bitumorezinovye, sernobitumnye și lianți organici ai industriei produși secundari.
Bitumul este un material astringent organic compus din hidrocarburi cu un conținut ridicat de hidrocarburi din seria naftenică, metanică și aromatică și compușii lor derivați de oxigen, azot și sulf.
Degty - astringenți organici, constând din hidrocarburi aromatice cu conținut ridicat de molecule și derivații lor acide, azotați și sulf.
Bitumurilor minte prime separate la petrol derivate din petrol și reziduurile sale rășinoase naturale care apar în formă pură derivate din roci asfaltice (gresii, nisip, calcar), marna, care sunt produsul de prelucrare a uleiului de șist și a obținut prin distilarea uscată a șisturilor bituminoase .
Gudronul este obținut prin distilarea uscată de cărbune brun și piatră, turbă și lemn. Astfel de gudroane sunt numite, respectiv, cărbune brun sau brun, turbă și lemn.
Lianții organici sunt în mod obișnuit împărțiți în solid, vâscos și lichid, în funcție de proprietățile clădirii și de consistența la temperatură normală. Lianții organici solizi la 20-25 ° C au proprietăți viscoelastice. Astfel de lianți capătă mobilitate și fluiditate la o temperatură de 180-200 ° C.
Vitezul bituminos și gudronul la o temperatură de 20-25 ° C sunt într-o stare viscoplastică, cu o ușoară elasticitate. Trecerea lor la o stare lichidă apare atunci când astfel de lianți sunt încălziți la o temperatură de 120-180 ° C
Gudronul gudron și bitumul la 20-25 ° C se află într-o stare inerțială lichidă. În intervalul de temperatură 20-120 ° C devin curgătoare. Ca oxidare, polimerizare și evaporare a fracțiilor ușoare, bitumurile lichide dobândesc proprietățile de bitumuri vâscoase și apoi de bitumuri solide. În plus față de încălzire, lianții organici vâscoși și lichizi sunt transformați în stare fluidă prin emulsificare.
O emulsie rutieră este un sistem dispersat constând dintr-un liant organic dispersat într-un mediu apos cu un emulgator care conferă stabilitate la emulsie. Atunci când emulsia este distribuită într-un strat subțire deasupra suprafeței materialelor de piatră, descompunerea acesteia are loc cu eliberarea materialului de liant.
lichid vîscos și liant organic în stare topită sau sub forma unei emulsii utilizate pentru prepararea asfaltului și amestecuri macadam negru piatră spartă, pietriș negru, îmbunătățirea solului, pentru efectuarea de lucrari la drumuri.
Îmbătrânirea lianților organici și modalități de îmbunătățire a stabilității lor
Lianții organici în procesul de lucru pe suprafețele rutiere sunt expuși întregului complex de precipitații atmosferice și își schimbă proprietățile în timp.
Conform condițiilor de uzură mecanică, trotuarul din beton asfaltic de 4 cm grosime ar trebui să deservească 30-40 de ani, dar foarte des, distrugerea se produce mult mai devreme (în 7-10 ani) din cauza îmbătrânirii prematură a bitumului și a pierderii proprietăților viscoplastice.
Motivul principal al îmbătrânirii lianților organici este evaporarea uleiurilor, care depinde de temperatura lor de fierbere, de magnitudinea suprafeței de evaporare și de elasticitatea vaporilor care saturează spațiul. Materialele cu o masă moleculară mai mică de 400 sunt evaporate.
Al doilea factor important în îmbătrânirea lianților organici este modificarea chimică a componentelor lor și formarea de noi substanțe. Aceste modificări sunt în principal legate de procesul de oxidare. Procesul de oxidare poate fi accelerat sub influența unui număr de factori: lumina soarelui, efecte termice sau mecanice, săruri metalice de valență variabilă: fier, cupru, mangan etc.
Incompatibile cu modificarea compoziției grupului de bitum, modificările structurii, viscozitatea, rezistența la căldură, elasticitatea scade, plasticitatea scade, după un anumit timp, bitumul devine fragil.
Studiile efectuate în Occident și în CSI privind creșterea stabilității materialelor de înaltă moleculară (polimerică) la oxidare (îmbătrânire) au arătat că pot fi adăugați inhibitori speciali (antioxidanți) care să le încetinească. Prin mecanismul de influență, ele sunt împărțite în două grupuri. Primul grup include substanțe care termină lanțul oxidativ al reacțiilor, inhibitorii reacționând cu radicalii liberi în stadiul formării lor. Astfel de substanțe sunt antioxidanți de tip aminic și de fenol.
Al doilea grup include substanțe care împiedică descompunerea hidroperoxidurilor printr-un mecanism radical, și anume distrugerea hidroperoxidurilor în produsele inactive pentru dezvoltarea lanțului oxidativ. Acestea includ sulfuri, tiofosfați, săruri ale acidului dialkoldditiocarbamic.
Pentru a spori stabilitatea structurală a bitumului, în special în medii chimic active (acide și alcaline), se recomandă să se utilizeze butil-cauciuc regenerează industria anvelopelor deșeuri într-o cantitate de 6-10%. Acest aditiv este complex, deoarece, în plus față de încetinirea îmbătrânirii, are un efect de plastifiere, extinde gama de plasticitate atât pozitive și la temperaturi negative.
Aditivi care îmbunătățesc proprietățile lianților organici
Datorită cantității insuficiente de bitum petrolier adecvat pentru construcția drumurilor și în scopul îmbunătățirii proprietăților bitumului, în țările dezvoltate din Europa de Vest și Europa de Est au fost recent dezvoltate și se introduc diferiți aditivi în bitum.
Aditivii introduși într-o cantitate relativ mare, care afectează în mod semnificativ structura și proprietățile liantului care se obțin, se numesc compozite sau complexe. Lianții complexi distribuiți pe scară largă sunt bitum-bitum, bituminopolimer, bitum-polimer.
Pentru a îmbunătăți proprietățile de lianți organici (asfalturi și gudroane) spori adeziunea la materialul de piatră (adeziune), ductilitatea la temperaturi joase, intemperii și căldură rezistență la scăderea viscozității suplimente necesare sunt administrate într-o cantitate de până la 20% în compoziția lor.
Aditivii pot fi clasificați în funcție de caracteristicile (modul de introducere în bitum, solubilitate, etc.).
Adugătorii pentru aprindere sunt introduși pentru a reduce vâscozitatea. Diluanții din seria aromatică vor produce, în alte condiții egale, soluții mai stabile, deoarece în majoritatea bitumurilor și gudronilor predomină complexul ciclic și aromatic.
Pentru prepararea bitumului lichid și gudronului, kerosenului, petrolului, naftei, păcurii, reziduurilor cracate lichide, se utilizează uleiul de antracen.
Utilizarea diluanților care conțin hidrocarburi aromatice conduce la plastifierea bitumului.
Astfel de aditivi sunt introduși în bitum pentru a-și reduce fragilitatea, pentru a reduce temperatura de tranziție a sticlei și pentru ai da mai multă ductilitate.
Aditivi care îmbunătățesc aderarea bitumului la materiale minerale
Astfel de aditivi sunt injectați direct în bitum și în amestecul mineral. Introducerea aditivilor în bitum conținând grupuri polar și creșterea mobilității legăturilor de compuși cu conținut molecular ridicat, promovează o creștere a aderenței la materialele de piatră. Astfel de aditivi sunt agenți tensioactivi.
Aditivii activi de suprafață pentru interacțiunea fizico-chimică sunt împărțiți în ioni și neionici. Materialele ionogene sunt de asemenea subdivizate în anionici și cationici. În substanțele anionice, partea hidrocarbonată a moleculelor face parte din anion, iar în substanțele cationice active face parte din cation. Aditivii adiționali includ acizi organici cu greutate moleculară ridicată, săpun (săruri de acid naftenic), derivați de acizi carboxilici (săpunuri, fenoli).
Substanțele cationice includ amine, săruri de amine și baze de amoniu substituite în patru grupuri.
Disperse (structurarea) aditivi
Acestea servesc la îmbunătățirea proprietăților mecanice, la creșterea stabilității termice. Astfel de aditivi includ umpluturi (agregate), care sunt împărțite în pulbere și fibroase conform formei particulelor. Plăcile fibroase includ fibre de azbest, vată minerală, rășini polimerice, deșeuri textile. Plăcile fibroase, distribuite în volumul liantului, îl întăresc și cu un conținut mic (5-10%) măresc semnificativ rezistența. Materialele de umplutură din roci (dolomite, calcar) sunt folosite pe scară mai largă.
Alți aditivi speciali
Acestea sunt introduse pentru a crește rezistența la foc: 1-5% fosfați (acid ortofosforic), alum, sulfit de amoniu, derivați de brom.
Pentru rezistența la acțiunea uleiurilor și combustibilului, se adaugă sulf la bitum. Efectuat în Franța, studiile au arătat că introducerea unei anumite cantități de sulf în bitum oferă un liant, cu proprietăți specifice: sulf cald vâscozitate redusă face ca liant lichid mai mult decât bitumul; precipitare la rece de sulf dizolvat favorizează formarea amestecului plastic, urmată de cristalizarea sulfului asigură amestecului rigiditate chiar mai mare.
Pentru prepararea colorat beton asfaltic cumaronã folosit rășină poliesterică incolor, colofoniu, polivinil acetat emulsie. Pentru plastifiere acestor rășini folosind diverse ulei: tung, înalt, antracen, lac.
Lianți organici compoziți sau complexi
Astfel de lianți sunt produși folosind subproduse ale industriei. Recent, în Occident și țările din Europa de Est a invitat la o mulțime de diferiți aditivi (plastifianți, modificatori) la lianții organici, care sunt introduse într-o cantitate destul de mare (10-20%), ceea ce permite utilizarea eficientă a deșeurilor și de a crește randamentul liantului.
În ultimul deceniu, cererea de utilizare a produselor colaterale (tehnogenice) din diferite industrii a crescut. În ulei și cocsificare industriile: deșeurile alcaline (ulei de săpun) format în rafinarea petrolului reziduuri rășini de piroliză indenkumaronovyh rășinile producția sintetice barbotare a acizilor grași și separarea benzenului rășină, rășini formate în timpul prelucrării cărbunelui și al furajelor șisturi (rășină antracen, smoală, fuchs), reziduuri de la regenerarea uleiurilor uzate. Punct de vedere chimic, polimerul utilizat în producerea de deșeuri din fabricarea polistiren, polietilenă, policlorură de vinil, rășini fenol-formaldehidice, cauciuc; uzată din cauciuc. În industria chimică a lemnului și industria hârtiei - lignină, lignosulfonat tehnic, pas înalt.
Degtebit, lianți organici bituminoși
Bitumurile au un interval de plasticitate mare, sunt mai stabile, mai puțin toxice, gudronul are o aderență mai bună la materialele de piatră. Prin urmare, prin amestecarea reciprocă a acestor lianți și a componentelor acestora (uleiuri, rășini, pas), proprietățile liantului complex rezultat pot fi îmbunătățite. Astfel de lianți s-au răspândit în țările Europei și SUA.
Pentru a crește vâscozitatea bitumului în Anglia și Germania sunt utilizate aditiv pentru bitum sau gudron de smoală de gudron de cărbune, cu un punct de înmuiere 50-80 ° C la 20-30%. Aplicarea liantului pekobitumnogo a arătat o acoperire de înaltă rezistență care să poarte și mai puțin alunecoasă.
Binder: bitum plus gudron de cărbune plus polimer
Ca polimer pentru prepararea unor astfel de lianți în Franța, se utilizează acetat de etilen vinii.
Prepararea lianților se realizează prin agitarea în stare fierbinte a polimerului cu o compoziție care conține bitum și gudron de cărbune, în principal în instalații staționare.
Rezultatul modificării bitumului și gudronului de cărbune cu acetat de etilen vinii este o creștere a vâscozității; reducerea sensibilității termice; coeziune sporită.
Aceste lianți sunt utilizați exclusiv pentru tratarea suprafețelor pe drumurile cu trafic intens.
Pentru distribuția liantului pe acoperirea suprafeței drumului se utilizează același echipament ca bitum flyusirovannogo de distribuție.
Eugene MARGAYLIK, inginer și brevetat al VOIR
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: