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

Саенко, Сергей Сергеевич

Строительные материалы и изделия

автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Методы минимизации старения битума в рабочем котле при приготовлении горячих асфальтобетонных смесей

кандидата технических наук: Саенко, Сергей Сергеевич
город: Ростов-на-Дону
год: 2008
специальность ВАК РФ: 05.23.05
цена: 450 рублей

Диссертация по строительству на тему «Методы минимизации старения битума в рабочем котле при приготовлении горячих асфальтобетонных смесей»

Автореферат диссертации по теме "Методы минимизации старения битума в рабочем котле при приготовлении горячих асфальтобетонных смесей"

На правах рукописи

ии345Б62Б

Саенко Сергей Сергеевич

МЕТОДЫ МИНИМИЗАЦИИ СТАРЕНИЯ БИТУМА В РАБОЧЕМ КОТЛЕ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ ГОРЯЧИХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

05 *£нгщ

Ростов-на-Дону 2008

003456626

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Илиополов Сергей Константинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Невский Владимир Александрович

кандидат технических наук Геймор Виктор Фёдорович

Ведущая организация: ОАО Дорожный проектно-изыскательский

и научно-исследовательский институт «ГИПРОДОРНИИ» Северо-Кавказский филиал «СЕВКАВГИПРОДОРНИИ»

Защита состоится «18» декабря 2008 г. в 10 ч. 15 мин. в ауд. 232 на заседании диссертационного совета ДМ 212.207.02 при Ростовском государственном строительном университете по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, т/ф 8(863)263-53-10, Е-та11:сШ80Уе12@^8и.<1опрас.га.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет».

Автореферат разослан «17» ноября 2008 г.

Учёный секретарь п . л^-

диссертационного совета Н ¡/¡¿У Моргун Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. На сегодняшний день асфальтобетонные покрытия относятся к наиболее распространённым дорожным покрытиям капитального типа. Существенным недостатком применяемого для их строительства вяжущего - битума является его неизбежное старение. При этом необратимые изменения структуры битума происходят не только в период эксплуатации автомобильных дорог, но и в процессе подготовки вяжущего на асфальтобетонном заводе (АБЗ). Особенно ощутимы изменения его свойств в рабочем котле, где воздействие таких факторов старения, как кислород и высокая температура вследствие существующей технологии подготовки битума наиболее интенсивны. Ухудшение и без того невысокого качества вяжущего в процессе подготовки его на АБЗ ведёт к сокращению сроков службы асфальтобетонных покрытий и увеличению объёмов ремонтных работ, что требует привлечения дополнительных средств.

В такой постановке решение задачи по разработке методов минимизации старения битума в рабочем котле асфальтобетонного завода при приготовлении горячих асфальтобетонных смесей, а также устройств, позволяющих реализовать данные методы, является весьма актуальным.

Цель диссертационной работы: разработка методов и устройств минимизации ухудшений свойств битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- произведена оценка изменений свойств битума в рабочем котле путём натурных наблюдений;

- исследованы процессы старения битума в рабочем котле методом физического моделирования и дано их математическое описание;

- разработаны методы и устройства, обеспечивающие минимизацию изменений свойств вяжущего в рабочем котле АБЗ;

- выполнено производственное внедрение результатов и оценена их экономическая эффективность.

Объект исследования — состояние качества битума в рабочем котле

АБЗ.

Предмет исследования - кинетика старения битума.

Методы исследования. Фактический материал для диссертации получен методами документального изучения, натурного исследования и физического моделирования, гидравлическими и энергетическими расчётами.

Научная новизна:

- выявлены зависимости кинетики старения битума в рабочем котле АБЗ от условий технологического процесса, его организации и особенностей оборудования;

- получена математическая зависимость скорости окисления битума в рабочем котле от условий его движения и физических свойств;

- разработаны методы замедления скорости изменения физико-механических свойств битума в рабочем котле.

На защиту выносятся:

- методика проведения и результаты натурных экспериментальных исследований изменения свойств битума в рабочем котле асфальтобетонного завода при его функционировании;

- методика расчёта физической модели рабочего котла и результаты экспериментальных исследований при моделировании;

- математическая модель окисления битума в рабочем котле при приготовлении горячих асфальтобетонных смесей;

- методы минимизации старения битума в рабочем котле асфальтобетонного завода.

Практическое значение работы:

- сформулированы рекомендации по организации технологического процесса подготовки битума в рабочем котле асфальтобетонного завода, позволяющие замедлить необратимые структурные изменения битума;

- разработан метод сохранения качества битума в рабочем котле при пониженной производительности битумного насоса, обеспечивающий снижение необратимых структурных изменений битума рабочего котла за счёт уменьшения количества вяжущего, участвующего в циркуляции;

- разработан метод минимизации окисления битума в рабочем котле и его техническая реализация — приёмно-заборное устройство битума, полностью исключающее окисление вяжущего при его возврате в рабочий котёл;

- разработаны конструкции специальных устройств минимизации старения битума в рабочем котле: по типу «наклонный лоток» и «труба в трубе», минимизирующие окисление битума при сливе его из возвратного би-тумопровода;

- выполнен расчёт экономического эффекта, согласно которому применение разработанного метода минимизации окисления битума в рабочем котле позволяет получить годовой экономический эффект 3 157 377 руб.;

- получены патенты РФ № 2278142 от 20.06.2006г., РФ № 66353 от 10.09.2007г. и РФ № 2314383 от 10.01.2008 г., РФ № 2315146 от 20.01.2008г. и РФ № 2322477 от 20.04.2008 г.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Международных научно-практических конференциях «Строительство» (г.Ростов-на-Дону, 2005, 2006, 2007), на 3-й Всероссийской научно-технической конференции молодых учёных, аспирантов и студентов «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Охрана окружающей среды» (г. Пермь, 2005), на I Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений» (г. Омск, 2006).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 18 публикациях и пяти патентах.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка литературы из 179 наименований, в том числе на иностранных языках, 2 приложений. Работа изложена на 185 страницах машинописного текста, содержит 31 таблицу и 51 рисунок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введешш обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель, научная новизна, практическая значимость и положения, выносимые на защиту, а также приведены сведения об апробации.

В первой главе приведён анализ существующих представлений о структуре битума и необратимых её изменениях, называемых старением. Отмечено определяющее значение вяжущего в вопросах долговечности асфальтобетона, а также сложность как самой структуры исследуемого дорожно-строительного материала (битума), так и отдельных его составляющих.

Рассмотрены и проанализированы работы учёных (A.C. Колбановская, А.И. Лысихина, И.М. Руденская, Б.Г. Печеный, В.Д. Портнягин, C.B. Пора-дек, С.И. Романов, В.В. Михайлов, Д.А. Розенталь, С.К. Илиополов, ДА. Ахметова, И.В. Мардиросова и др), в которых глубоко изучены необратимые структурные изменения битума.

Авторы отмечают, что наиболее типичными реакциями старения являются:

- полиоксиконденсация (окисление), происходящая под действием кислорода воздуха и являющаяся основной реакцией, изменяющей состав и свойства битума;

- полимеризация, связанная с воздействием тепла даже в отсутствии кислорода; при этом степень полимеризации определяется как температурой, так и временем воздействия тепла;

- оксиполимеризация компонентов битума, происходящая при воздействии на вяжущее света или ультрафиолетовых лучей;

- испарение легколетучих компонентов, зависящее от их содержания, вязкости битума и температуры.

Проанализировано состояние современного оборудования и технологии подготовки битума на асфальтобетонном заводе. Выявлено, что существующая технология подготовки битума и особенности применяемого оборудования приводят к значительному ухудшению исходного качества вяжущего и сокращению тем самым сроков службы автомобильных дорог. Наибольшее влияние на свойства битума оказывают кислород воздуха и высокая температура, причём пик их интенсивности, определяемый величиной температуры и временем воздействия, приходится на этап подготовки вяжущего в расходной ёмкости АБЗ.

Проведён подробный обзор работ по проблемам старения битума в процессе его подготовки на асфальтобетонном заводе. Выявлено, что исследований по интересующему направлению крайне мало, а экспериментального изучения состояния свойств битума в расходной ёмкости АБЗ вообще не проводилось.

В работе приведены результаты большого числа, выполненных автором экспериментальных исследований состояния битума в расходной ёмкости АБЗ. Разработана методика, в соответствие с которой пробы битума отбирали из рабочего котла в течение нескольких суток работы АБЗ. Для каждой пробы вяжущего определяли значения основных физико-механических показателей в соответствии с ГОСТ 22245-90. Экспериментальные исследования изменения свойств битума, проводившиеся неоднократно в период с 2004 по 2008г. на АБЗ ГУП РО Аксайское ДРСУ (г. Аксай), ГУЛ РО Азовское ДРСУ (г. Азов) и ФГУ ДЭП-34 (г. Каменск-Шахтинский) Ростовской области, позволили получить большой объём данных с учётом особенностей организации технологического процесса каждого из исследуемых АБЗ.

Результаты, полученные в ходе проведения натурных испытаний вяжущего, свидетельствуют о том, что в битуме рабочего котла при приготовлении асфальтобетонных смесей активно развиваются процессы, приводящие к значительным изменениям физико-механических свойств вяжущего. При этом выявлено, что скорость ухудшения качественных характеристик битума различна при различных режимах работы расходной ёмкости. За рабочую смену изменения таких показателей, как, например, пенетрация при + 25 и 0°С, достигают соответственно 18-20 и 20-24 %, температуры размягчения -до 6 % (рис.1). Изменения тех же показателей в период, когда АБЗ не работает — вечерние и ночные часы, не так значительны: пенетрация при + 25°С снижается не более чем на 2 %, пенетрация при 0°С - не более чем на 3 %, изменений температуры размягчения почти не наблюдается. При этом температура битума остаётся на технологической отметке в 150°С, а время пребывания вяжущего в котле превышает время рабочей смены почти в 2 раза. Полученные результаты показывают, что основной причиной структурных изменений, происходящих в битуме при его подготовке в расходной ёмкости, является окисление вяжущего кислородом воздуха, происходящее при сливе битума из возвратного битумопровода в рабочий котёл.

При существующей технологии подачи битума из расходной ёмкости в дозатор излишки вяжущего (битум, не пошедший на дозирование) при помощи непрерывно работающего битумного насоса по возвратному битумо-проводу под давлением сливаются обратно в котёл. Слив осуществляется на поверхность битума, находящегося в ёмкости, что приводит к разбрызгиванию вяжущего, образованию волн и обновлению поверхностной плёнки битума в котле. В связи с отсутствием герметичности расходных ёмкостей, это приводит к активному взаимодействию сливаемого битума с кислородом воздуха, свободно проникающего внутрь котла. Процесс характеризуется высокой динамикой, связанной с непрерывностью движения вяжущего.

°С 0,1 мм 0,1 мм 9

52-

50"

48-

24 "

23'

22-

20-

Час

Рис. 1. Изменения глубины проникания иглы пенетрометра и температуры размягчения битума в рабочем котле АБЗ в течение одной смены:

- глубина проникания иглы пенетрометра при +25 °С;

- глубина проникания иглы пенетрометра при О °С;

- температура размягчения

Из рис.2 следует, что на протяжении трёх суток работы АБЗ изменения качественных характеристик вяжущего интенсивнее во время приготовления асфальтобетонных смесей по сравнению с периодом, когда циркуляция битума отсутствует.

При этом наибольшее снижение глубины проникания иглы пенетрометра, свидетельствующее об увеличении вязкости битума, происходит во второй половине рабочей смены, что объясняется следующими причинами:

- при приготовлении асфальтобетонных смесей объём вяжущего в рабочем котле непрерывно уменьшается, увеличивается расстояние от конца возвратного битумопровода до поверхности битума в котле, что приводит при сливе вяжущего к росту количества брызг, капель и увеличению площади разрушаемой поверхностной плёнки, а следовательно, к более активному взаимодействию битума с кислородом;

- в результате непрерывного расходования вяжущего совершается большее количество циклов забора и возврата каждого единичного объёма битума, а значит, большее число раз он подвергается окислению при сливе.

При заливке свежего вяжущего, поступающего из битумохранилища после обезвоживания и разогрева до рабочей температуры, во всех случаях наблюдается общее улучшение качества битума (рис.2: 1-й день — 16:20, 2-й день - 14:00, 3-й день - 8:30). Вяжущее из битумохранилища (ещё не столь подверженное старению) является для битума в расходной ёмкости (уже с активно развивающимися необратимыми изменениями) своего рода пласти-

фикатором. При их смешении происходит уменьшение вязкости битума в расходной ёмкости - увеличивается пенетрация, снижается температура размягчения.

77а

о &

ч ^ -

г, I*

о &

а ч

«О £

I ^

3 а

1 1 деш 2 день 3 день

\ \ 1

\ \ ж

А \

'1М111111111111 1 1 111 1 111 11111111 1 111 1 1 1111111111111111111

8 12 16 20

8 12 16 20 Время, час

4 8 12 16 20

я а

о &

ча £

& а

1 день 2 день 3 день

1 Л

1 II 1 1 1 1 1 1 1 1 1 II 1 -1 п 1 1 1 1 1 1 1 м 1 1 1 1 1 П 1 1 п 111111М11111 1 гсч 11

12 16 20

8 12 16 20 Время, час

4 8 12 16 20

Рис.2. Изменения пенетрации битума в рабочем котле АБЗ (ФГУ ДЭП-34 г.Каменск-Шахтинский) в течение трёх суток:

- изменения пенетрации в период, когда асфальтосмесительная установка не работает (циркуляция отсутствует);

- изменения пенетрации в результате заливки свежего битум

Впервые проведённые экспериментальные исследования состояния битума в рабочем котле АБЗ позволили получить данные, свидетельствующие о нестабильности качественных характеристик вяжущего во времени. Однако существенным недостатком экспериментальных исследований явилась затруднённость контроля условий эксперимента и комплексного изучения влияния возмущающих факторов на кинетику старения битума.

Во второй главе с целью детального исследования изменений свойств в результате старения битума в расходной ёмкости при возможности контроля всех параметров эксперимента проведено физическое моделирование технологии подготовки вяжущего.

Физическое моделирование расходной ёмкости велось как моделирование сложного теплообменного аппарата. Разработка физической модели рабочего котла и её расчёт проводились с выполнением пяти необходимых условий (М.А. Михеев):

- геометрического подобия;

- подобия условий движения жидкости на входе;

- подобия физических параметров в сходственных точках модели и образца (постоянство отношений плотностей, коэффициентов вязкости и другое);

- подобия температурных полей на границах;

- одинаковости значений определяющих критериев Яе (Рейнольдса) при вынужденном и вг (Грасгофа) при свободном движении жидкости.

В качестве объекта моделирования был выбран рабочий котёл, эксплуатируемый на асфальтобетонном заводе ГУП РО Аксайское ДРСУ (г. Аксай) с типовой асфальтосмесительной установкой ДС-158. Кратность линейного уменьшения модели составила 15.

В ходе разработки физической модели были рассчитаны и изготовлены нагревательные элементы, подобрана тепловая изоляция ёмкости, а также был смоделирован процесс слива битума из возвратного битумопровода при помощи двухлопастной мешалки, установленной в торцевой части модели. Поскольку причиной структурных изменений вяжущего, выявленной в результате натурных экспериментальных исследований, явилось окисление битума, из условия подобия окислительного процесса в физической модели и образце были соответствующим образом подобраны геометрические размеры и частота вращения мешалки.

Изучение старения вяжущего в физической модели рабочего котла велось в двух режимах - в условиях, определяемых существующей технологией подготовки битума: резким 1 - «динамический», моделирующий режим работы котла при приготовлении асфальтобетонных смесей (температура битума рабочая, двухлопастная мешалка, моделирующая слив вяжущего, включена, время испытания соответствует времени рабочей смены - 8 часов); режим 2 - «статический», моделирующий режим работы котла в период, когда АБЗ не работает - вечерние и ночные часы (температура битума рабочая, двухлопастная мешалка, моделирующая слив вяжущего, отключена, время испытания - 16 часов).

Исследования проводились в соответствии с положениями разработанной методики. В результате испытаний проб битума марок БНД 60/90 и БНД 90/130 установлено (рис.3,4), что наибольшие изменения физико-механических свойств происходят при испытании вяжущего в режиме, соответствующем режиму работы котла при приготовлении асфальтобетонных

смесей (режим 1), что подтверждает предположения о негативном влиянии существующей технологии подачи битума в дозатор.

Изменения глубины проникания иглы пенетрометра в сторону уменьшения для битума БНД 60/90 (рис.3) составили 18-20% для пенетрации при +25°С, от 15 до 22% - для пенетрации при 0°С. Снижение тех же показателей для битума этой марки, выдержанного в физической модели в статическом режиме (режим 2) составили соответственно от 0 до 2-3 % для пенетрации при + 25°С и около 3-4 % для пенетрации при 0°С.

Что касается такого показателя, как температура размягчения, то изменения его составили в среднем 4-6% при испытании в динамическом режиме и 0-2% - в статическом.

При исследовании влияния расположения нагревательных элементов и толщины тепловой изоляции на качество битума установлено, что динамика изменений физико-механических показателей не меняется.

Для углубленного изучения состояния битума пробы исходного вяжущего БНД 60/90 и подверженного испытанию в физической модели, кроме того, были исследованы методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). На рис.5 представлены полученные спектры, а в табл.1 — физико-механические свойства битума.

Относительные изменения концентрации свободных радикалов в исследуемом битуме свидетельствуют о серьёзных изменениях, происходящих при подготовке вяжущего. Так, в битуме, выдержанном при рабочей температуре в физической модели в течение 8 часов, в динамическом режиме наблюдается увеличение концентрации свободных радикалов в 1,2 раза относительно концентрации в исходном вяжущем.

Рост интенсивности парамагнитного поглощения свидетельствует об активно развивающихся процессах старения, что чётко согласуется с данными исследования физико-механических свойств вяжущего (табл.1). При определении процентного содержания асфальтенов, являющихся основными носителями парамагнитных центров в битуме, отмечено увеличение их количества на 16 % по сравнению с исходным вяжущим. Напротив, в битуме, выдержанном при рабочей температуре в физической модели в статическом режиме в течение 16 часов концентрация свободных радикалов по сравнению с исходным битумом уменьшается более чем в 1,3 раза. Полученные результаты свидетельствуют о снижении активности вяжущего и образовании в нём устойчивых надмолекулярных структур. При этом процентное содержание асфальтенов изменяется в сторону увеличения всего на 7 %. Негативность процесса окисления и его первостепенная роль в изменениях свойств битума при подготовке вяжущего в рабочем котле очевидны. Результаты свидетельствуют о глубоких структурных изменениях, происходящих в вяжущем при совместном воздействии высокой рабочей температуры и кислорода воздуха в условиях непрекращающегося движения битума в котле.

а г

Снижение глубины проникания иглы пенетрометра при +25 °С

24 20 16 12 8 4 0

20 %

ЯйЙйй?

3 %

■I

Режим 1 Режим 2

Условия испытания

Снижение глубины проникания иглы пенетрометра при 0°С

25 20 15 10 5 0

:: ..

4 %

ин ■

Режим 1 Режим 2

Условия испытания

Увеличение температуры размягчения

/" п /

6 %

2 0/0

■ .

Режим 1 Режим 2

Условия испытания

Рис.3. Изменения физико-механических свойств битума БНД 60/90 в результате проведения испытаний в физической модели рабочего котла

а-

Снижение глубины проникания иглы пенетрометра при +25°С

Режим 1 Режим 2

Условия испытания

гг е о, С

«и

С §

1>:> ¡5

Снижение глубины проникания иглы пенетрометра при 0°С

22 20 18 16 14 12 10 8 б 4 2 0

5 %

Вшвима-

шМед

Режим 1 Режим 2

Условия испытания

Увеличение температуры размягчения

5 -1

4 -

& 3 -

г 2 -

¡5! 1 -

4 %

2 %

ШШ

Режим 1 Режим 2

Условия испытания

Рис.4. Изменения физико-механических свойств битума БНД 90/130 в результате проведения испытаний в физической модели рабочего котла

Рис.5. Спектры электронного парамагнитного резонанса: а - исходный битум БНД 60/90 (эталон); б - битум БНД 60/90, выдержанный при рабочей температуре в физической модели в течение 16 в статическом режиме; в - битум БНД 60/90, выдержанный при рабочей температуре в физической модели в течение 8 часов в динамическом режиме

Таблица 1

Физико-механические свойства исходного битума БНД 60/90 и испытанного _в физической модели рабочего котла__

№ Проба П,5 По Тр Д25

1 Исходный битум (эталон) БНД 60/90 66 21 50 >100

2 Битум БНД 60/90, выдержанный при рабочей температуре в физической модели в течение 16 часов в статическом режиме 66 18 50 >100

3 Битум БНД 60/90, выдержанный при рабочей температуре в физической модели в течение 8 часов в динамическом режиме 57 16 52 >100

Такие выводы подтверждают результаты испытания и менее вязкого битума - БНД 90/130. Как и в случае с битумом БНД 60/90 наблюдается увеличение вязкости в результате проведения испытаний по режимам 1 и 2, о чём свидетельствует снижение таких показателей, как пенетрация при + 25 и 0°С, наблюдается увеличение температуры размягчения (см. рис.4).

В общем случае изменения глубины проникания иглы пенетрометра при + 25°С составили соответственно 17-19 % для режима 1 и 7-9% - для режима 2. Изменения того же показателя при 0°С порядка 10-12% для динамического режима и 5-7% для статического. Увеличения температуры размягчения не превысили 2-4 % (что в абсолютных значениях составляет порядка 2°С) при испытании вяжущего в условиях непрерывного движения битума и совершенно не наблюдались в условиях покоя.

Старение вяжущего, обладающего меньшей вязкостью, имеет свои особенности: так, например, увеличение процентного содержания асфальтенов намного меньше, чем у битума БНД 60/90 при испытаниях в динамическом режиме и составляют порядка 5%. Что касается испытаний в статическом режиме, то здесь наблюдается снижение количества асфальтенов на 2% по

сравнению с исходным вяжущим. Процессы деструкции, протекающие под влиянием высокой технологической температуры, в связи с меньшей вязкостью битума значительны и их скорость сравнима со скоростью реакций окисления, полимеризации и конденсации - это проявляется в снижении количества асфальтенов в режиме покоя (режим 2). Увеличение же вязкости, наблюдаемое по изменениям физико-механических показателей (табл.2), связано, очевидно, с ростом содержания смол.

Таблица 2

Физико-механические свойства исходного битума БНД 90/130 и

испытанного в физической модели рабочего котла

№ Проба п25 По Т Д25 Тхр

1 Исходный битум БНД 90/130 102 22 45 >100 -16

2 Битум БНД 90/130, выдержанный при рабочей температуре в физической модели в течение 16 часов в статическом режиме 92 21 46 >100 -16

3 Битум БНД 90/130, выдержанный при рабочей температуре в физической модели в течение 8 часов в динамическом режиме 85 21 48 >100 -14

Таким образом, результаты натурных исследований и физического моделирования показали, что свойства битума в рабочем котле при существующей технологии подготовки неминуемо ухудшаются в процессе приготовления асфальтобетонных смесей, что приводит к сокращению срока службы покрытий автомобильных дорог.

Установлено: основной причиной необратимого ухудшения качества битума в рабочем котле является окисление его кислородом воздуха, а высокая рабочая температура играет роль активатора старения.

В диссертационной работе выполнено математическое описание окислительного процесса, происходящего в расходной ёмкости при различных режимах её работы.

Согласно положениям химической кинетики, скорость реакции окисления:

о = ксБ^

сум ,

где к - коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости данной реакции (величина её зависит от природы реагирующих веществ, температуры и присутствия катализаторов, но не зависит от концентрации веществ), м/с;

с - концентрация реагента, моль/м3;

$сум ~ суммарная площадь поверхности раздела фаз, м2.

В условиях подготовки битума в расходной ёмкости, скорость окисления

определяется величиной суммарной поверхности раздела фаз ScyM и значением константы скорости реакции к.

При этом в случае, когда битум в котле находится в покое (отсутствует циркуляция), суммарная поверхность раздела фаз будет равна площади поверхности битума в котле и зависит от геометрических размеров ёмкости

(Ркотла, Lкотла) и объёма вяжущего (Vбитума)'

$сум ~i (Ркотла', LKomna\ Vбитума) ~ Sпов-бит = Lкотла' Ь, где b - ширина поверхности битума в котле, м,

п» _ к"гт и а скорость реакции окисления и ~ Л и^котла и .

В режиме приготовления асфальтобетонных смесей суммарная поверхность раздела фаз представляет собой функцию, отличную от представленной.

При движении струи битума неминуемо происходит её распад. Установлено, что распад струи носит промежуточный характер между волнообразным распадом и турбулентным распылом, согласно формуле A.C. Лышев-ского:

______0,133 -0,8

We = 266М р ,

где р = рв/рб; рв и pg - плотности среды (воздуха) и струи (битума).

Таким образом, некоторый участок струи, расположенный у выходного отверстия, представляет собой сплошную часть струи, за границами которого происходит её распад на отдельные капли (рис. 6).

пов.струи

пов.капель

Рис.6. Поверхность раздела фаз в рабочем котле в режиме приготовления горячих асфальтобетонных смесей

Таким образом, объём вяжущего, сливаемого из возвратного битумопро-вода (Услив) в режиме приготовления асфальтобетонных смесей, распреде-

ляется на две части: нераспавшуюся - сплошной участок струи битума, и распавшуюся - капли. Поверхность струи ($П0в струи)> капель (Бповкап), а также некоторая область обновления и разрушения поверхностной плёнки ($обн) с поверхностью битума в котле аит) (см. рис.6), образуют суммарную поверхность раздела фаз - поверхность окисления:

Sсум dS окис ^д повбит &оби) (dS пов струи dN S пов.кап

In h

+ dSro6Jkd + (Snoeбит - So6h) = ( Jdtp Jr(x,)&, + jV,4тггк + Ж2разр)кд + Lmm b -

о 0 - 7ZR2

- разр->

где NK — число капель битума, образующихся при сливе;

h - длина нераспавшегося участка струи, м;

гк - средний радиус капель, образующихся при сливе битума, м;

Ъ - ширина поверхности битума в котле (зависит от объёма вяжущего в котле и геометрических размеров ёмкости), м;

RP03P - радиус поверхности разрушения (зависит от объёма вяжущего в котле, геометрических размеров ёмкости и расположения возвратного патрубка), м;

кд - коэффициент, учитывающий непрерывность движения битума в

процессе приготовления асфальтобетонной смеси, кд = ^т;

и0 - средняя скорость движения битума, м/с;

Н - расстояние от конца возвратного битумопровода до поверхности битума в котле, м;

т — время, в течение которого осуществляется приготовление асфальтобетонной смеси (работает шестерёнчатый насос), ч.

На основе работ JLH. Хитрина, Ю.Т. Борщевского, В.Я. Натанзона, A.C. Лышевского было установлено, что скорость реакции окисления битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонных смесей представляет собой следующую зависимость:

О Мч

+ 1кошаЬ ~ "Краз) ,

Wc^oPdcn где '' е - - число Вебера;

pad ~ кРитеРии Распада;

7=У (У/УстТ

¡и2/3Р^ - поправочный коэффициент, учитывающий условия

М Мст Ке1

движения жидкости на выходе из сопла и свойства газовой среды;

7 =_В-_

сР ,_ ,з/4 ;

р— плотность битума, кг/м3;

¿сп - диаметр сопла, м;

а - коэффициент поверхностного натяжения на границе «битум-кислород», кгс/м;

аСТ - коэффициент поверхностного натяжения на границе «стенка сопла-битум», кгс/м;

р - коэффициент динамической вязкости, кг-с/м;

V, VI - коэффициент кинематической вязкости соответственно битума и кислорода, м2/с;

В - постоянный коэффициент; *

с, - инкремент затухания пульсаций, с"1;

с — скорость распространения возмущений, м/с.

Таким образом, математически доказана негативность высокой динамики битумного насоса и традиционной системы возврата битума (при его дозировании) в рабочий котёл.

В третьей главе с учётом ранее полученных результатов и выводов, на основе математического описания процесса окисления с соблюдением обязательных требований существующей технологии выполнена разработка методов минимизации старения битума в рабочем котле АБЗ.

Предложен и разработан метод сохранения качества битума в рабочем котле при пониженной производительности битумного насоса в возвратном цикле, применяя который можно уменьшить объём битума, взаимодействующего с кислородом воздуха при сливе из возвратного битумопровода в процессе приготовления асфальтобетонных смесей. Конструктивно это достигается понижением производительности шестерёнчатого битумного насоса в возвратный период путём устройства в рабочем котле дополнительного всасывающего патрубка с ограничивающей шайбой, на который осуществляется переключение насоса по окончании цикла дозирования. Вследствие этого снижается количество битума, сливаемого из возвратного битумопровода и взаимодействующего с кислородом воздуха (т.е. окисляющегося). Предлагаемый метод прост и реализуется без нарушения традиционной технологии. Для обеспечения плавности слива (без разбрызгивания) вяжущего в расходную ёмкость, а также для ограничения площади разрушаемой поверхностной плёнки битума в котле предложены и разработаны устройство минимизации старения битума в рабочем котле «наклонный лоток» и устройство минимизации старения битума в рабочем котле «труба в трубе».

С целью полного устранения взаимодействия вяжущего с кислородом воздуха при сливе его в расходную ёмкость в процессе приготовления асфальтобетонной смеси предложен и разработан метод минимизации окисления битума в рабочем котле. Слив битума из возвратного битумопровода осуществляется в специальное устройство - приёмно-заборное устройство битума (рис.7), полностью исключающее взаимодействие вяжущего с кислородом, то есть исключающее его окисление.

В дозатор

"А

В смеситель

Рис.7. Схема подключения приёмно-заборного устройства битума к всасывающему патрубку шестерёнчатого насоса:

1 - рабочий котёл; 2 - люк-лаз; 3 - битум; 4 - приёмный патрубок; 5 - входной патрубок;

6 - приёмно-заборное устройство; 7 - теплоэлектрический нагреватель (ТЭН); 8 - ножки;

9 - гибкий шланг; 10 - воздушный клапан; 11 - датчик уровня поплавкового типа; 12 - минимально необходимый объём битума; 13 - датчик температуры; 14 - заборный патрубок;

15 - гибкий шланг; 16 - дополнительный всасывающий патрубок; 17 - основной всасывающий

патрубок; 18 - трёхходовой кран битумного насоса; 19 - шестерёнчатый битумный насос;

20 - прямой битумопровод; 21 - трёхходовой кран битумного дозатора; 22 - возвратный битумопровод; 23 - возвратный патрубок

С целью обеспечения термодинамического равновесия в устройстве, нарушаемого потерями тепла с поверхности прямого и возвратного битумо-проводов, определены энергетическим расчётом мощности нагревателей и введена дополнительно система автоматической стабилизации температуры. Расчёт выполнен в условиях, когда прямой и возвратный битумопроводы оборудованы масляной рубашкой, с учётом параметров движения как битума, так и масла. Для определения коэффициентов теплоотдачи использовались формулы, рекомендованные М.А. Михеевым:

Ыи^ = 0,1711е°'33 Рг

/г, Рг/

р - для ламинарного режима движения;

(рг V'25

- для турбулентного режима движения,

ЛГМ/=0,02111е°'80 Рг^43

д 7 _ схс1

где ™и ~ д - критерий Нуссельта;

ке ~ - критерий Рейнольдса; у

Рг ~ ~ - критерий Прандтля;

е^3 р-р0 ог - ~ - критерии Грасгофа;

а - коэффициент теплоотдачи, ккал/м2 ■ ч • °С; X - коэффициент теплопроводности, ккал/м-ч-°С;

V — средняя скорость, м/сек;

V - кинематический коэффициент вязкости, м2/сек; сI - диаметр битумопровода, м;

а- коэффициент температуропроводности, м2/ч; р - плотность, кг/м3.

Индекс/означает, что критерий взят по температуре жидкости основного потока, а индекс и> — по температуре поверхности трубы (ламинарного слоя).

С целью проверки на работоспособность системы подачи битума в дозатор при включенном в неё приёмно-заборном устройстве в диссертационной работе выполнен гидравлический расчёт. Полную потерю давления определяли как:

АР ПОЛЯ "

= Ар VI дл 1 Ар мест >

где Лрдл - суммарные потери давления по длине, кгс/см2. Согласно форму,/ и2

ле Дарси: Дрдл = £ ;

Армсст — суммарные потери давления на преодоление местных сопро-

2 '

тивлений, кгс/см . Согласно формуле Вейсбаха: ДрмеСт = 4 — Р\

коэффициент сопротивления. Результаты гидравлического расчёта показали, что суммарные потери давления от введения приёмно-заборного устройства битума в рабочий котёл не превысят 0,15 кгс/см2, что составляет всего 2,0 % от номинальной мощности шестерёнчатых насосов, применяемых для транспортирования таких высоковязких жидкостей, как битум и ни коим образом не может ока-

зать существенного влияния на функционирование насоса и весь технологический процесс.

В четвёртой главе представлены результаты опытно-производственной проверки основных выводов исследования. На основе эскизной проработки конструкции «приёмно-заборного устройства» для АБЗ с асфальтосмеси-тельной установкой производительностью 50 т/ч на заводе ОАО «Резмет-кон» (г. Батайск) был изготовлен экспериментальный образец устройства.

Данный агрегат был внедрён в рабочем котле АБЗ Азовского ДРСУ (г.Азов Ростовской обл.). Внедрение устройства не нарушило функционирования системы подачи вяжущего в дозатор смесительной установки, а система стабилизации температуры обеспечила компенсацию потерь тепла с поверхности прямого и возвратного битумопроводов.

Результаты исследования свойств битума рабочего котла с внедрённым в него «приёмно-заборным» устройством битума показали, что поставленная цель - минимизация окисления битума при его подготовке выполнена: ухудшений качественных характеристик вяжущего не наблюдалось.

Расчёт экономической эффективности внедрения результатов исследования выполнялся двумя способами.

1 способ. На основе натурных экспериментальных наблюдений за состоянием битума рабочего котла, а также данных физического моделирования и анализа литературы, сделан вывод о том, что сохранение исходного качества вяжущего при его подготовке в расходной ёмкости, позволит продлить срок службы асфальтобетонного покрытия в среднем в 1,2-1,3 раза, что даёт значительную экономию денежных средств.

Экономический эффект от внедрения метода минимизации старения битума, выполненный путём сравнения приведенных затрат на ремонт 1 км покрытия автодороги II технической категории нового (с применением разработанного метода) и базисного вариантов, составил 219 666 руб./год.

2 способ. Результатов, полученных при внедрении «приёмно-заборного» устройства битума в рабочий котёл, можно добиться, применяя добавки, замедляющие старение вяжущего в процессе длительного термоокислительного воздействия - ингибиторы старения.

Экономический эффект от внедрения метода минимизации старения битума, выполненный путём сравнения приведенных затрат на подготовку сменной нормы битума (для АБЗ производительностью 50 т/ч) в рабочем котле нового (с применением разработанного метода) и базисного (с применением ингибиторов старения) вариантов, составил 3 157 377 руб./год.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Анализируя научно-исследовательские работы, в которых изучено старение битума, установили, что его свойства изменяются непрерывно как в составе асфальтобетонного слоя, так и при подготовке на АБЗ, однако количественной оценки изменения показателей качества вяжущего в рабочем

котле (где воздействие факторов старения наиболее существенно) в процессе приготовления асфальтобетонных смесей в настоящее время не имеется.

2. Разработана методика эксперимента, позволившая с учётом особенностей организации работ и применяемого оборудования оценить степень влияния возмущающих факторов на свойства битума при его подготовке в рабочем котле. В результате исследований, проводившихся в течение нескольких лет на ряде асфальтобетонных заводов, установили, что качественные характеристики вяжущего в процессе приготовления асфальтобетонных смесей существенно ухудшаются, а это приводит к сокращению срока службы асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог.

3. Разработана и изготовлена физическая модель рабочего котла для комплексного изучения изменений свойств битума и оценки влияния возмущающих воздействий с учётом сложных термодинамических процессов, происходящих в расходной ёмкости.

4. Установлено, что главной причиной изменения свойств битума на рассматриваемом технологическом этапе является окисление его кислородом воздуха при сливе под давлением из возвратного битумопровода и разрушении поверхностной плёнки битума в котле.

5. Установлено влияние физических характеристик битума и условий его движения в рабочем котле на скорость протекания реакции оксиполиме-ризации. Составлена математическая модель процесса окисления битума в котле в режимах приготовления асфальтобетонных смесей и покоя.

6. Разработаны рекомендации по организации существующего технологического процесса подготовки вяжущего в рабочем котле с целью минимизации необратимых изменений структуры битума, приводящих к ухудшению его качества.

7. Предложен метод сохранения качества битума в рабочем котле при пониженной производительности битумного насоса, обеспечивающий минимизацию изменения свойств вяжущего за счёт уменьшения объёма битума, сливаемого (т.е. окисляющегося) в период возврата.

8. Выполнена эскизная проработка устройств слива битума в рабочий котёл: по типу «наклонный лоток» и «труба в трубе», обеспечивающих минимизацию разрушаемой поверхностной плёнки битума и исключающих его разбрызгивание при сливе, конструкции которых просты и могут быть изготовлены в условиях АБЗ.

9. Предложен метод минимизации окисления битума. Разработано для его реализации приёмно-заборное устройство битума, обеспечивающее сохранение качества вяжущего в расходной ёмкости при приготовлении асфальтобетонных смесей за счёт полного устранения взаимодействия битума с кислородом воздуха при сливе из возвратного битумопровода.

10. Проведён энергетический расчёт потерь тепла с поверхности прямого и возвратного битумопроводов и даны рекомендации по выбору мощностей нагревательных элементов.

11. Выполнен гидравлический расчёт, из которого следует, что введение приёмно-заборного устройства битума в рабочий котёл не влияет на функционирование насоса (суммарные потери давления составляют не более 2,0 % от номинальной мощности применяемых шестерёнчатых насосов).

12. Изготовлено и внедрено в расходную ёмкость асфальтобетонного завода приёмно-заборное устройство битума, что позволило значительно замедлить необратимые ухудшения качества битума в рабочем котле в процессе приготовления асфальтобетонных смесей.

13. Экономический эффект от внедрения приёмно-заборного устройства в рабочем котле составляет: при сравнении приведенных затрат на ремонт 1 км покрытия автодороги II технической категории - 219 666 руб./год; при сравнении приведенных затрат на подготовку сменной нормы битума с ингибиторами старения (для АБЗ производительностью 50 т/ч) — 3 157 377 руб./год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ,

1. Саенко, С.С. О сохранении качества вяжущего в рабочем котле АБЗ / С.С. Саенко //Известия ОрёлГТУ. Серия «Строительство. Транспорт» -Орёл: ГТУ - 2007г. - № 1/13 (529) январь-март. - С. 74 - 77.

2. Саенко, С.С. Изменения свойств битума в рабочем котле АБЗ / С.С. Саенко // «Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки» - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2007 - № 4. - С. 105 - 106. (принята к печати 30.11.2006г.)

3. Никулин, Ю.Я. Минимизация старения битума в рабочем котле АБЗ / Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко //«Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки» - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2007 - № 4. - С. 107 - 109. (принята к печати 30.11.2006г.)

Публикации в других научных изданиях

4. Никулин, Ю.Я. Обезвоживание битума / Ю.Я. Никулин, А.Г. Сукия-зов, Л.И. Гутикова, С.С. Саенко // «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Охрана окружающей среды»: мат-лы 3-й Всерос. научн.-технич. конф. молодых учёных, аспирантов и студентов. - Пермь: ПГТУ, 2005 - С. 46 - 48.

5. Никулин, Ю.Я. Интенсификация нагрева вязких жидкостей вибрированием / Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство - 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 - С. 66 - 67.

6. Илиополов, С.К. Один из методов снижения старения битума / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство - 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 - С. 72 - 73.

7. Никулин, Ю.Я. Экспериментальные исследования окисления битума в рабочем котле / Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство - 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. — Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 — С. 70-71.

8. Никулин, Ю.Я. Обезвоживание битума / Ю.Я. Никулин, А.Г. Сукия-зов, С.С. Саенко, С.Г. Гутиков //«Строительство - 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 - С. 68 - 69.

9. Саенко, С.С. Состояние битума в рабочем котле АБЗ / С.С. Саенко // Изв. Рост. гос. строит, ун-та - 2005г. - № 9 - С. 397.

10. Илиополов, С.К. Способы снижения интенсивности старения битума в рабочем котле / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство - 2006»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2006 - С. 30 - 32.

11. Гутикова, Л.И. Высокоэффективная технология нагрева и забора битума из хранилища и устройство для её реализации / Л.И. Гутикова, С.С. Саенко, С.Г. Гутиков //«Строительство - 2006»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2006 - С. 32 — 34.

12. Илиополов, С.К. Старение битума / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство - 2006»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2006 - С. 49 - 51.

13. Никулин, Ю.Я. Высокоэффективная технология хранения и забора из хранилища дорожных битумов / Ю.Я. Никулин, Л.И. Гутикова, С.С. Саенко // «Дороги и мосты»: сб. научн. ст. - Киев, 2006 - вып. 5 - С. 289 — 304.

14. Саенко, С.С. Способы сохранения качества битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонных смесей / С.С. Саенко //«Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений»: мат-лы I Всерос. науч.-практич. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных. - Омск: СибАДИ, 2006. - Книга 3. - С. 203 - 205.

15. Саенко, С.С. О существующей технологии подготовки битума на АБЗ / С.С. Саенко // Изв. Рост. гос. строит, ун-та - 2006г. - № 10 - С. 381.

16. Илиополов, С.К. Обобщённый интегральный квадратичный критерий качества битума / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство - 2007»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2007 - С. 22 - 24.

17. Никулин, Ю.Я. Устройство минимизации старения битума в рабочем котле / Ю.Я. Никулин, О.О. Мелихов, С.С. Саенко // «Строительство -2007»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2007-С. 24-26.

18. Саенко, С.С. О циркуляции битума в расходной ёмкости при приготовлении асфальтобетонной смеси / С.С. Саенко // Изв. Рост. гос. строит, унта-2007г.-№ 11-С. 326.

Патенты на изобретения

19. Пат. 2278142 РФ, МПК С 10 С 3/12. Способ забора битума из рабочего котла при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетон-

ном заводе / Ю.Я. Никулин, С.К. Илиополов, С.С. Саенко. - 2005113486/03; заявлено 03.05.05; опубл. 20.06.06. Бюл. № 17. приоритет 03.05.05. - С. 7.

20. Пат. 66353 РФ, МПК Е01С 19/45. Устройство минимизации старения битума в рабочем котле / Ю.Я. Никулин, О.О. Мелихов, С.С. Саенко, Г.Л. Шамраев. - 2007112636/22; заявлено 04.04.07; опубл. 10.09.07. Бюл. № 25. приоритет 04.04.07. - С. 5.

21. Пат. 2314383 РФ, МПК С 10 С 3/12. Приёмно-заборное устройство битума в рабочем котле / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко. -2006123389/03; заявлено 30.06.06; опубл. 10.01.08. Бюл. № 1. приоритет 30.06.06.-С. 5.

22. Пат. 2315146 РФ, МПК С 04 В 26/26. Способ минимизации окисления битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко. -2006110786/04; заявлено 03.04.06; опубл. 20.01.08. Бюл. № 2. приоритет 03.04.06.-С. 5.

23. Пат. 2322477 РФ, МПК С 10 С 3/12. Устройство минимизации старения битума в рабочем котле / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, О.О. Мелихов, С.С. Саенко. -2006139252/03; заявлено 07.11.06; опубл. 20.04.08. Бюл. №11. приоритет07.11.06.-С. 6.

Подписано в печать 12.11.08. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.- изд. л. 1,8. Тираж 100 экз. Заказ 792.

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Саенко, Сергей Сергеевич

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 по подготовке битума в рабочем котле и краткая характеристика применяемого технологического оборудования исследуемых АБЗ

1.3.3. Экспериментальные исследования изменений свойств битума 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 на асфальтобетонном 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 122 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. Приёмно-заборное устройство битума 130 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО

ВНЕДРЕНИЯ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

4.1. Практическое использование результатов исследования

4.2. Экономическая эффективность внедрения результатов исследования

Введение 2008 год, диссертация по строительству, Саенко, Сергей Сергеевич

Проблема долговечности асфальтобетонных покрытий, в настоящее время, в связи с удорожанием органических вяжущих и энергии, встаёт особенно остро. Большинство дефектов слоев, имеющих в своём составе битум, связано с неизбежным старением вяжущего.

Анализ литературы, приведённый в главе 1, показал, что старение битума происходит непрерывно, причём не только в составе асфальтобетона при эксплуатации автомобильных дорог. В процессе подготовки битума на отечественных асфальтобетонных заводах свойства его ухудшаются. Наибольшие изменения свойств битума при его подготовке происходят на этапе хранения в расходных ёмкостях перед подачей в смеситель. В результате в состав асфальтобетона вяжущее попадает, значительно изменив свои первоначальные свойства, что приводит к сокращению срока службы автомобильных дорог. Поэтому исследование процессов старения битума в рабочем котле и разработка способов замедления этих процессов приобретает особую актуальность.

Цель работы - разработка методов и устройств минимизации ухудшений свойств битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонных смесей.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- произвести оценку изменений свойств битума в рабочем котле путём натурных наблюдений;

- исследовать процессы старения битума в рабочем котле методом физического моделирования и дать их математическое описание;

- разработать методы и устройства, обеспечивающие минимизацию изменений свойств вяжущего в рабочем котле АБЗ;

- выполнить производственное внедрение результатов и оценить их экономическую эффективность.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- разработаны методы замедления скорости изменения физико-механических свойств битума в рабочем котле.

Практическое значение работы:

- разработан метод «сохранения качества битума в рабочем котле при пониженной производительности битумного насоса», обеспечивающий снижение необратимых структурных изменений битума рабочего котла за счёт уменьшения количества вяжущего участвующего в циркуляции;

- разработан метод «минимизации окисления битума в рабочем котле» и его техническая реализация - «приёмно-заборное устройство битума», полностью исключающее окисление вяжущего при его возврате в рабочий котёл;

- выполнен расчёт экономического эффекта, согласно которому применение разработанного метода «минимизации окисления битума в рабочем котле» позволяет получить годовой экономический эффект 3 157 377 руб.;

- получены патенты РФ № 2278142 от 20.06.2006г, РФ № 66353 от 10.09.2007г и РФ № 2314383 от 10.01.2008 г, РФ № 2315146 от 20.01.2008 и РФ № 2322477 от 20.04.2008 г.

На защиту выносятся:

- математическая модель окисления битума в рабочем котле при приготовлении горячих асфальтобетонных смесей; методы минимизации старения битума в рабочем котле асфальтобетонного завода.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на международных научно-практических конференциях «Строительство» (г. Ростов-на-Дону, 2005г, 2006г, 2007г.), на 3-й Всероссийской научно-технической конференции молодых учёных, аспирантов и студентов «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Охрана окружающей среды» (г. Пермь, 2005 г.), на I Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений» (г. Омск, 2006).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

1. Саенко, С.С. О сохранении качества вяжущего в рабочем котле АБЗ / С.С. Саенко //Известия ОрёлГТУ. Серия «Строительство. Транспорт» - Орёл: ГТУ - 2007г. - № 1/13 (529) январь-март. - С. 74 - 77.

2. Саенко, С.С. Изменения свойств битума в рабочем котле АБЗ / С.С. Саенко // «Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки» -Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2007 - № 4. - С. 105 - 106. (принята к печати 30.11.2006г.)

3. Никулин, Ю.Я. Минимизация старения битума в рабочем котле АБЗ / Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко //«Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки» - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2007 - № 4. - С. 107 -109. (принята к печати 30.11.2006г.)

Публикации в других научных изданиях

4. Никулин, Ю.Я. Обезвоживание битума / Ю.Я. Никулин, А.Г. Сукиязов, Л.И. Гутикова, С.С. Саенко // «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Охрана окружающей среды»: мат-лы 3-й Всерос. научн.-технич. конф. молодых учёных, аспирантов и студентов. - Пермь: ПГТУ, 2005 — С. 46 - 48.

6. Илиополов, С.К. Один из методов снижения старения битума / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство — 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. — Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 — С. 72 — 73.

7. Никулин, Ю.Я. Экспериментальные исследования окисления битума в рабочем котле / Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство - 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 - С. 70 -71.

8. Никулин, Ю.Я. Обезвоживание битума / Ю.Я. Никулин, А.Г. Сукиязов, С.С. Саенко, С.Г. Гутиков //«Строительство — 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 - С. 68 - 69.

9. Саенко, С.С. Состояние битума в рабочем котле АБЗ / С.С. Саенко // Изв. Рост. гос. строит, ун-та - 2005г. - № 9 - С. 397.

16. Илиополов, С.К. Обобщённый интегральный квадратичный критерий качества битума / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство - 2007»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. — Ростов-на-Дону: РГСУ, 2007 - С. 22 - 24.

17. Никулин, Ю.Я. Устройство минимизации старения битума в рабочем котле / Ю.Я. Никулин, О.О. Мелихов, С.С. Саенко // «Строительство - 2007»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2007 - С. 24 - 26.

18. Саенко, С.С. О циркуляции битума в расходной ёмкости при приготовлении асфальтобетонной смеси / С.С. Саенко // Изв. Рост. гос. строит, ун-та - 2007г. - № 11 - С. 326.

Патенты на изобретения

19. Пат. 2278142 РФ, МПК С 10 С 3/12. Способ забора битума из рабочего котла при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе / Ю.Я. Никулин, С.К. Илиополов, С.С. Саенко. -2005113486/03; заявлено 03.05.05; опубл. 20.06.06. Бюл. № 17. приоритет

03.05.05.-С. 7.

30.06.06.-С. 5.

22. Пат. 2315146 РФ, МПК С 04 В 26/26. Способ минимизации окисления битума в рабочем котле при приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонном заводе / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко. - 2006110786/04; заявлено 03.04.06; опубл. 20.01.08. Бюл. № 2. приоритет 03.04.06. - С. 5.

23. Пат. 2322477 РФ, МПК С 10 С 3/12. Устройство минимизации старения битума в рабочем котле / С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, О.О. Мелихов, С.С. Саенко. - 2006139252/03; заявлено 07.11.06; опубл. 20.04.08. Бюл. №11. приоритет 07.11.06. — С. 6.

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ d - диаметр, м. 1 — длина, м. S - площадь, м . t - температура, °С. и — скорость, м/сек, м/час. П — производительность, м /мин. At — температурный напор, °С. т - время, час, сек.

Q — количество тепла, тепловой поток, ккал, ккал/час. g — ускорение силы тяжести, м/сек . р - плотность, кг/м3. Р - мощность, кВт. о

V - объём, м . ш - масса, кг. коэффициенттеплопроводности, ккал/м-час-°С. а — коэффициент температуропроводности, м /час. с — теплоёмкость, ккал/кг-°С. v - коэффициент кинематической вязкости, м /час. а — коэффициент теплоотдачи, ккал/м2-час-°С. к — коэффициент теплопередачи, ккал/м2-час-°С.

- коэффициент местного сопротивления. Ар - перепад давления, кгс/м . Р — давление, Па. а — коэффициент поверхностного натяжения, кгс/м. o-d

--— число Рейнольдса. лг ad ми — —— критерий Нуссельта.

А,

Рг = v/a - критерий Прандтля.

Gr = ^г- ■ ——— - критерий Грасгофа. У Р и2 р • d

We--- число Вебера. т

М--2— pod ~ кРитеРии распада.

Заключение диссертация на тему "Методы минимизации старения битума в рабочем котле при приготовлении горячих асфальтобетонных смесей"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Анализ научно-исследовательских работ, посвященных старению битума, показал, что его свойства изменяются непрерывно как в составе асфальтобетонного слоя, так и при подготовке на АБЗ, однако количественной оценки изменения показателей качества вяжущего в рабочем котле (где воздействие факторов старения наиболее существенно) в процессе приготовления асфальтобетонных смесей в настоящее время не имеется.

2. Разработана методика эксперимента, позволившая с учётом особенностей организации работ и применяемого оборудования оценить степень влияния возмущающих факторов на свойства битума при его подготовке в рабочем котле. Исследования, проводившиеся в течение нескольких лет на ряде асфальтобетонных заводов, показали, что качественные характеристики вяжущего в процессе приготовления асфальтобетонных смесей существенно ухудшаются, а это приводит к сокращению срока службы асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог.

3. Разработана и изготовлена физическая модель рабочего котла для комплексного изучения изменений свойств битума и оценки влияния возмущающих воздействий, с учётом сложных термодинамических процессов, происходящих в расходной ёмкости.

5. Установлено влияние физических характеристик битума и условий его движения в рабочем котле на скорость протекания реакции оксиполимеризации. Составлена математическая модель процесса окисления битума в котле в режиме приготовления асфальтобетонных смесей и в режиме покоя.

7. Предложен «метод сохранения качества битума в рабочем котле при пониженной производительности битумного насоса», обеспечивающий минимизацию изменения свойств вяжущего за счёт уменьшения объёма битума, сливаемого (т.е. окисляющегося) в возвратный период.

9. Предложен «метод минимизации окисления битума». Разработано для его реализации «приёмно-заборное устройство битума», обеспечивающее сохранение качества вяжущего в расходной ёмкости при приготовлении асфальтобетонных смесей за счёт полного устранения взаимодействия битума с кислородом воздуха при сливе из возвратного битумопровода.

10. Проведен энергетический расчёт потерь тепла с поверхности прямого и возвратного битумопроводов и даны рекомендации по выбору мощностей нагревательных элементов.

11. Выполнен гидравлический расчёт, из которого следует, что подключение «приёмно-заборного устройства битума» не влияет на функционирование насоса (суммарные потери давления составляют не более 2,0 % от номинальной мощности применяемых шестерёнчатых насосов).

12. Изготовлено и внедрено в расходную ёмкость асфальтобетонного завода «приёмно-заборное устройство битума», что позволило значительно замедлить необратимые ухудшения качества битума в рабочем котле в процессе приготовления асфальтобетонных смесей.

13. Экономический эффект от внедрения «приёмно-заборного устройства» в рабочем котле составляет: при сравнении приведенных затрат на ремонт 1 км покрытия автодороги II технической категории — 219 666,3 руб./год; при сравнении приведенных затрат на подготовку сменной нормы битума с ингибиторами старения (для АБЗ производительностью 50 т/час) — 3 157 377 руб./год.

Библиография Саенко, Сергей Сергеевич, диссертация по теме Строительные материалы и изделия

1. Абрамович, Г.Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и газов: 2-е доп. изд. /Т.Н. Абрамович. — М.: Госэнергоиздат. - 1948. — 288 с.

2. Абрамович, Г.Н. Теория турбулентных струй /Т.Н. Абрамович. М.: Физматгиз. - 1960. - С. 11 - 650.

3. Абрахам, Г. Асфальты и другие битумы /Г. Абрахам. М.: Горно-геолого-нефтяное издательство, 1934. - 135с.

4. Альтшуль, А.Д. Гидравлика и аэродинамика (основы механики жидкости) Изд. 2-е перераб. и доп. /А.Д. Альтшуль, П.Г. Кисилёв - М.: Стройиздат. -1975.-С. 134- 139.

5. Альтшуль, А.Д. Примеры расчётов по гидравлике: Учеб. пособие для вузов /А.Д. Альтшуль, В.И. Калицун, Ф.Г. Майрановский, П.П. Пальгунов: Под. ред. А.Д. Альтшуля. — М.: Стройиздат, 1977. 255 с.

6. Альтшуль, А.Д. Гидравлика и аэродинамика /А.Д. Альтшуль, JI.C. Животовский, Л.П. Иванов. М.: Стройиздат. - 1987. - С. 326 - 357.

7. Андреев, В.А. Теплообменные аппараты для вязких жидкостей. Основы расчёта и проектирования /В.А. Андреев М.: Госэнергоиздат, 1961. - С. 69- 154.

8. Андреев, В.А. Теплообменные аппараты для вязких жидкостей. Изд. 2-е перераб. и доп. /В.А. Андреев Л.: Энергия, 1971. - С. 50 — 150.

9. Андросов, А.А. Асфальтобетонные заводы /А.А. Андросов, И.А. Засов, Г.Г. Зеличёнок. М.: Транспорт, 1968. - С. 33 - 49.

10. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя /В.И. Анурьев //В 3-х т. Т.З. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1979.-557 с. ил.-С. 232.

11. Бах, А.Н. О роли перекисей в процессах медленного окисления /А.Н. Бах //Журнал русского физико-химического общества. — С. Петербург, 1897. № 29. - вып. 6. - с. 373.

12. Березников, А.В. К вопросу фракционирования асфальтенов /А.В. Березников, Д.А. Розенталь, В.А. Федосова //Окисление углеводородов, их производных и битумов: Сб.статей, ЛТИ им. Ленсовета Л., 1970 - Вып. 9 -с. 66-67.

13. Бирюлина, Т.Г. Сравнение свойств битумов, полученных различными способами из одинакового сырья /Т.Г. Бирюлина, Р.Б. Гунн // Нефтехимия и нефтепереработка. М. 1970. - № 4 - С. 19-21.

14. Битумные материалы (асфальты, смолы, пеки) /Под ред. А.Дж. Хойберга. Пер. с англ. М., «Химия», 1974. - С. 7 - 140.

15. Борщевский, Ю.Т. Двухфазные турбулентные струйные течения и основы расчётов /Ю.Т. Борщевский, И.М. Федоткин, A.M. Колодин. К.: «Техшка», 1972.-С. 147.

16. Бочин, В.Д. Строительство автомобильных дорог: Справочник инженера-дорожника /В.А. Бочин, М.И. Вейцман, Е.М. Зейгер и др.; Под ред. В.А. Бочина. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1980. - 512 е., ил., табл. - С. 211.

17. Бусев, А.И. Определения, понятия, термины в химии: Пособие для учащихся. 3-е изд., перераб. /А.И. Бусев, И.П. Ефимов. - М.: Просвещение, 1981. — С. 26.

18. Васьковский, В.В. О деградации битума при нагреве /В.В. Васьковский, С.В. Порадек //Наука и техника в дорожной отрасли. — 2004. №4. — с. 16 — 18.

19. Васьковский, В.В. Можно ли хранить битум /В.В. Васьковский, С.В. Порадек //«Наука и техника в дорожной отрасли», № 1, 2005. С. 18.

20. Вейцман, М.И. Строительство автомобильных дорог. Часть III. Производственные предприятия и карьеры /М.И. Вейцман, А .Я. Волков, Е.Ф. Левицкий. — М.: Автотрансиздат, 1961. С. 196-216.

21. ВСН 24-88 Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог. Взамен ВСН 24-75; Введ. 01.01.89.-200 с.

22. Гарбер, М.Р. Основные направления в современном зарубежном асфальтосмесителестроении: Обзорн.информация /М.Р. Гарбер, Ю.И. Чурьянов, И.И. Давитнидзе. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1978. - С. 30 - 50.

23. Гельфанд, С.И. О составе и погодоустойчивости асфальтовых битумов //Новости дорожной техники (Сб. ДОРНИИ). М.: Изд-во Гушосдора, 1940. -№23 -С. 9-18.

24. Гидравлика: учеб. для вузов. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: КолоС. -2004. - 656 с.

25. Глинка, H.JI. Общая химия. Изд. 20-е, испр. /Н.Л. Глинка. — Л.: «Химия», 1978. 720 с.

26. Гольдберг, Д.О. Смазочные масла из нефтей восточных месторождений /Д.О. Гольдберг, С.Э. Крейн. М.:Химия, 1972. - С. 50 - 60.

27. ГОСТ 19027 — 89. Насосы шестерённые. Основные параметры. — Взамен ГОСТ 19027 73; Введ. 01.01.90 - М.: Изд-во стандартов, 1989 -5с. - УДК 621.664:006.354. Группа Г82.

28. ГОСТ 22245 90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия. - Взамен ГОСТ 22245 - 76; Введ. 12.02.90 - М.: Изд-во стандартов, 1990 - 9с. - УДК 665.637.8:006.354. Группа Б43.

29. Гохман, Л.М. Исследование влияния соотношения фаза/среда в битумах на их свойства /Л.М. Гохман, Е. Гурарий //Совершенствование технологии строительства асфальтобетонных и других чёрных покрытий, 1981.-С. 10-22.

30. Гохман, JI.M. Всё начинается с битума /JI.M. Гохман, Е. Гурарий // Автомобильные дороги, 2005. № 5. - С.34-36.

31. Гохман, JI.M. Битый битум /Л.М. Гохман // Автомобильные дороги, 2005. -№ 8.-С.28-29.

32. Гохман, Л.М. О целесообразности ужесточения требований по оценке устойчивости дорожных битумов к старению /Л.М. Гохман, Е.М. Гурарий,

33. A.Р. Давыдова, К.И. Давыдова //Автомобильные дороги, 2007, № 2 с. 53 -56.

34. Губкин, И.М. Учение о нефти: 3-е изд. /И.М. Губкин. М.: «Наука», 1975.-384с

35. Гун, Р.Б. Нефтяные битумы: Уч. пособие для рабочего образования /Р.Б. Гун. М.: Химия, 1989. - С. 5 - 35.

36. Гурарий, Е.М. Влияние природы асфальтенов на процессы структурообразования в битумах /Е.М. Гурарий, А.С. Колюановская // Нефтехимия и нефтепереработка, М. 1973. -№9-С.7 — 9.

37. Гурбанов, И.М. Современное битумное оборудование отечественных и зарубежных асфальтосмесительных установок: Обзор / И.М. Гурбанов,

38. B. А. Тимофеев, И.И. Давитнидзе, В. А. Тихомирова. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1974. - С. 13 - 59.

39. Давитнидзе, И.И. Современные устройства и системы обогрева элементов асфальтосмесительного и битумного оборудования жидкими теплоносителями, применяемые в СССР и за рубежом: Обзор /И.И. Давитнидзе, В.И. Соломатин. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1973. - С. 3 - 50.

40. Дороги прослужат дольше /Автомобильные дороги, 2006, № 5. с. 33 -38.

41. Дубровин, Е.Н. Проектирование производственных предприятий дорожного строительства. Учеб. пособие для вузов // Е.Н. Дубровин, И.Я. Колкер, Ю.В. Старостин, Э.Я. Турчихин, Э.С. Файнберг. М., «Выс.школа», 1975. С. 5 - 190.

42. Дьяченко, А.П. Краткий справочник строителя автомобильных дорог /А.П. Дьяченко. Ростов-на-Дону: «МП Книга», 2002 - С. 3 - 30.

43. Евстратова, К.И. Физическая и коллоидная химия: Учеб. для фарм. вузов и факультетов /К.И. Еврастова, Н.А. Купина, Е.Е. Малахова. М.: Высш. шк., 1990.-487 с.

44. Железко, Е.П. Влияние способа получения дорожных битумов на их устойчивось к тепловому старению /Е.П. Железко, Б.Г. Печеный, В.В. Фрязинов // Нефтепереработка и нефтехимия. М.,1972. - № 12. - С. 13 -16.

45. Железко, Е.П. Тепловое старение битумоминеральных материалов в зависимости от состава битумов /Е.П. Железко, Б.Г. Печеный, В.В. Фрязинов // Нефтепереработка и нефтехимия. М.,1974. - № 2. - С. 15 -17.

46. Жоров, Ю.М. Кинетика органических промышленных реакций: Справ, изд. /Ю.М. Жоров. М.: Химия, 1989. - 384 с.

47. Золотарёв, В.А. Долговечность дорожных асфальтобетонов /В.А. Золотарёв. X.: Вища школа, 1977. - С. 15-20.

48. Золотарёв, В.А. Влияние температуры и группового состава на растяжимость битумов /В.А. Золотарёв //Наука и техника в дорожной отрасли, 2000, № 2 с. 12 - 13.

49. Золотарёв, В.А. О взаимосвязи реологических свойств битумов и асфальтобетонов /В.А. Золотарёв //Наука и техника в дорожной отрасли, 2002, № 4 с. 3 - 6.

50. Золотарёв, В.А. Об информативности показателей качества битумов /В.А. Золотарёв //Наука и техника в дорожной отрасли, 2005 — № 3 — С. 38 -42.

51. Золотарёв, В.А. О системе показателей качества битумов и битумов, модифицированных полимерами /В.А. Золотарёв В.А. //Автомобильные дороги, 2007 № 2 - С. 46 - 52.

52. Зун, О.А. Определение вредных выбросов при подготовке битума на АБЗ /О.А. Зун, В.М. Зинченко, Л.Ф. Селезнёва //Автомобильные дороги, 1986 -№ 11 -С. 19.

53. Иванов, Н.Н. Строительство автомобильных дорог: Уч. пособие для специальности «Автомобильные дороги» Ч. II /Н.Н. Иванов. М.: Автотрансиздат, 1957. — 338 с.

54. Иванов, Н.Н. Строительство автомобильных дорог. Часть II. /Н.Н. Иванов и др.; Под общ.ред. Н.Н. Иванова. М.: Транспорт, 1969. - С. 288 -303.

55. Иванов, Н.Н. Дорожный асфальтобетон /Н.Н. Иванов, Л.Б. Гезенцвей, И.В. Королёв, A.M. Богуславский, Н.В. Горелышев. Под ред. Л.Б. Гезенцвея. -М.: «Транспорт», 1976. 336 с.

56. Илиополов, С.К. Органические вяжущие для дорожного строительства: Учеб.пособие для вузов по специальности «Автомобильные дороги и аэродромы» /С.К. Илиополов, И.В. Мардиросова, Е.В. Углова, O.K. Безродный. Р/нД: Юг, 2003. - С. 6 - 228.

57. Илиополов, С.К. Низкотемпературная технология подготовки битума на АБЗ /С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин //Дороги России XXI века, 2003 -№8-С. 63-68.

58. Илиополов, С.К. Один из методов снижения старения битума /С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 — С. 72 — 73.

59. Илиополов, С.К. Способы снижения интенсивности старения битума в рабочем котле /С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство 2006»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. — Ростов-на-Дону: РГСУ, 2006 - С. 30 - 32.

60. Илиополов, С.К. Старение битума /С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство 2006»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2006 - С. 49 - 51.

61. Илиополов, С.К. Обобщённый интегральный квадратичный критерий качества битума /С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство 2007»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - — Ростов-на-Дону: РГСУ, 2007 - С. 22 - 24.

62. Исаченко, В.П. Теплопередача: Учебник для вузов /В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981.-С. 100-320.

63. Исследования дорожных машин. Труды ВНИИСтройдормаш № 68. М.- 1975.-С. 51.

64. Карташевский, А.И. Улучшение коллоидной стабильности битумов / А.И. Карташевский, Э.С. Тетельбаум, ЭП. Кузнецова // Нефтепереработка и нефтехимия.-М.,1975.-№ 10.-С.12- 13.

65. Кейльман, В.А. Пути повышения качества и снижения стоимости нежёстких дорожных одежд юга РСФСР /В.А. Кейльман и др. Под общ.ред. В.А. Кейльмана. -Р/нД: Типография им.Калинина, 1966. С. 153 -184.

66. Кирюхин, Г.Н. Исследование влияния качества битумов на работоспособность асфальтобетонных покрытий: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1982. - 21 е.: ил.

67. Кисилёв, П.Г. Справочник по гидрологическим расчётам /П.Г. Кисилёв- Л.: Госэнергоиздат, 1961 -352 с.

68. Колбановская, А.С. Дорожные битумы /А.С. Колбановская, В.В. Михайлов. М: Транспорт, 1973. - С. 1 - 264.

69. Колосов, М.А. Влияние теплового режима нагревания битумов на их свойства / М.А. Колосов, Д.А. Розенталь //Окисление углеводородов, их производных и битумов: Сб.статей, ЛТИ им. Ленсовета — Л., 1970 — Вып. 9- с. 64 66.

70. Колосов, М.А. Изменение свойств нефтяных битумов в процессе продолжительного нагревания /М.А. Колосов, Д.А. Розенталь, В.А. Проскуряков //Журнал прикладной химии. 1971. - Т. 44 — Вып.8 - с. 1906-1908.

71. Колышев, В.И. Асфальтобетонные и цементо бетонные заводы дорожного строительства: Учеб. пособие для подготовки машинистов асфальтобетонных и цементобетонных заводов /В.И. Колышев и др. Под общ.ред. В.И. Колышева. М: «Транспорт», 1976. - С. 24 - 80.

72. Константинов, Н.М. Гидравлика, гидрология, гидрометрия: Учеб. для вузов: В 2 ч. /Константинов Н.М., Петров Н.А., Высоцкий Л.И.; Под ред. Н.М. Константинова. —М.: Высш. шк., 1987.

73. Коровин, Н.В. Общая химия: Учеб. для технических направ. и спец. вузов /Н.В. Коровин. М.: Высш. шк., 1998. - 559 с.

74. Крейт, Ф. Основы теплопередачи: Пер. с англ. /Ф. Крейт, У. Блэк ,- М.: Мир, 1983.-С. 476-497.

75. Линь, Ц.Ц. Теория гидродинамической устойчивости /Ц.Ц. Линь. М.: Изд-во иностр.лит., 1958.

76. Лыков, А.В. Тепломассообмен: Справочник: 2-е изд., перераб. и доп. /А.В. Лыков. М.: Энергия, 1978. - 480 с.

77. Лысихина, А.И. О стабильности битумов и взаимодействии их с минеральными материалами /А.И. Лысихина, Р.И. Сицкая, Н.М. Авласова, Л.Н. Ястребова. -М.: Дориздат, 1952. 176 С.

78. Лышевский, А.С. Закономерности дробления жидкостей механическими форсунками давления //Труды НПИ. — Новочеркасск: Изд. НПИ, 1961.

79. Лышевский, А.С. Процессы распыливания топлива дизельными форсунками /А.С. Лышевский. — М.: Изд. Машгиз, 1963. — С. 7 174.

80. Методические рекомендации по внедрению наиболее рациональных и безопасных способов разогрева битума на строительных объектах. Союздорнии. -М., 1971. С. 5 - 14.

81. Методические рекомендации по нормированию расхода топлива для приготовления асфальтобетонной смеси. Союздорнии. М., 1982 С. 29.

82. Миротин, Л.Б. Производственные предприятия дорожного строительства /Л.Б. Миротин, В.В. Силкин, В.Я. Бубес. М.: Транспорт, 1986.-С. 74-82.

83. Михеев, М.А. Основы теплопередачи /М.А. Михеев. 3-е изд., перераб.

84. М.: Государственное энергетическое издательство, 1956. — С. 5-390.

85. Михеева, Н.Н. Практические расчёты тепловой изоляции. Моделирование тепловых процессов в твёрдых телах: Дисс.канд.техн.наук /Н.Н. Михеева, ЭНИН Академии наук СССР. М., 1939.

86. Михеев, М.А. Основы теплопередачи /М.А. Михеев. 3-е изд., перераб.

87. М.: Государственное энергетическое издательство, 1956. С. 5-390.

88. Натанзон, В.Я. О распыливании топлива в двигателях Дизеля /В.Я. Натанзон. -М.: «Дизелестроение», 1938, № 3-5.

89. Никулин, Ю.Я. Интенсификация нагрева вязких жидкостей вибрированием /Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 -С. 66 - 67.

90. Никулин, Ю.Я. Обезвоживание битума /Ю.Я. Никулин, А.Г. Сукиязов, С.С. Саенко, С.Г. Гутиков //«Строительство 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 - С. 68 - 69.

91. Никулин, Ю.Я. Экспериментальные исследования окисления битума в рабочем котле /Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко // «Строительство 2005»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005 — С. 70-71.

92. Никулин, Ю.Я. Высокоэффективная технология хранения и забора из хранилища дорожных битумов /Ю.Я. Никулин, Л.И. Гутикова, С.С. Саенко // «Дороги и мосты»: сб. научн. ст. Киев, 2006 — вып. 5 - С. 289 — 304.

93. Никулин, Ю.Я. Устройство минимизации старения битума в рабочем котле /Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко, Мелихов О.О. // «Строительство -2007»: мат-лы междунар. научн.-практич. конф. Ростов-на-Дону: РГСУ, 2007-С. 24-26.

94. Никулин, Ю.Я. Минимизация старения битума в рабочем котле АБЗ /Ю.Я. Никулин, С.С. Саенко //«Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки» Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2007 - № 4. - С. 107 - 109.

95. Новиков, А.Н. Установки для приготовления асфальтобетонных смесей: Учебник для проф.-техн. училищ /А.Н. Новиков. М: Высш.школа, 1977. — С. 15 — 45.

96. Новиков, А.Н. Асфальтосмесительные установки: Учеб.пособие для подготовки рабочих на производстве /А.Н. Новиков. — М: Высш.школа, 1987.-С. 124- 170.

97. Новый метод тепловой обработки битумов. Обзорная информация. М. 1965, ПИК ВНИТИ. С. 3 - 23.

98. Папок, К.К. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям (химмотологический словарь). Изд. 4-е, пер. и доп. / К.К. Папок, Н.А. Рагозин. М., «Химия», 1975 - с. 288, 296.

99. Пат. № 2265690 РФ, МПК3 Е 01 С 19/08. Установка обезвоживания битума на мармитных плитах / Никулин Ю.Я., Гутиков С.Г., Плотников А.И. Заявл. 27.07.2004. - 7 е., 1 л. ил.

100. Пат. 66353 РФ, МПК Е01С 19/45. Устройство минимизации старения битума в рабочем котле / С.С. Саенко, Ю.Я. Никулин, О.О. Мелихов, Г.Л. Шамраев. 2007112636/22; Заявлено 04.04.07; Опубл. 10.09.07. Бюл. № 25. Приоритет 04.04.07. - С. 3.

101. Пат. 2314383 РФ, МПК С 10 С 3/12. Приёмно-заборное устройство битума в рабочем котле / С.С. Саенко, С.К. Илиополов, Ю.Я. Никулин. — 2006123389/03; Заявлено 30.06.06; Опубл. 10.01.08. Бюл. № 1. Приоритет 30.06.06.-С. 5.

102. Петров, А.А. Структура смолисто-асфальтеновых веществ в нефти /А.А. Петров и др. // Труды Союздорнии. М.: Изд. Союздорнии, 1971. -с. 45 - 56.

103. Петухов, Б.С. Опытное изучение процессов теплопередачи /Б.С. Петухов. Под ред. М.А. Михеева. М.: Госэнергоиздат, 1952. - С. 80 — 344.

104. Печеный, Б.Г. Об изменении состава и свойств битумов в процессе их старения при различных температурах / Б.Г. Печеный, Е.П. Железко // Нефтепереработка и нефтехимия: Реф.сб. — М.,1975. №8. — С. 10 — 13.

105. Печеный, Б.Г. Исследование механизма старения битумов в эксплуатационных условиях / Б.Г. Печеный, J1.A. Ахметова //Вопросы производства и качества нефтяных битумов. — Уфа: Башкнигоиздат, 1976 -С. 96- 100.

106. Печеный, Б.Г. Долговечность битумных и битумоминеральных покрытий /Б.Г. Печеный. М.: Стройиздат, 1981. - С. 6 - 57.

107. Печеный, Б.Г. Битумы и битумные композиции /Б.Г. Печеный. М.: Химия, 1990.-С. 7- 15.

108. Поконова, Ю.В. Процессы полимеризации и поликонденсации: Уч. пособие /Ю.В. Поконова. Л., 1972. - С. 6 - 35.

109. Поконова, Ю.В. Химия смолисто-асфальтеновых веществ нефти: Уч. пособие /Ю.В. Поконова. Л., 1978. - С. 11 - 20.

110. Полякова, С.В. О состоянии вопроса качества органических вяжущих /С.В. Полякова //Автомобильные дороги, 2007 № 2 - С. 43 - 45.

111. Порадек, С.В. Каким быть хранилищу битума //«Автомобильные дороги», 1999. № 2 - С. 6 - 7.

112. Порадек, С.В. Технологические проблемы улучшения битума добавками // Наука и техника в дорожной отрасли. 1999, № 3, с. 30 32.

113. Порадек, С.В. Как взять битум из хранилища //«Наука и техника в дорожной отрасли», 2003 № 3 - С. 28 - 29.

114. Порадек, С.В. Битум нашей надежды /С.В. Порадек // Автомобильные дороги. 2005 № 6. - С. 32-33.

115. Порадек, С.В. Как получить однородную смесь при объединении битума с жидкими добавками /С.В. Порадек // Наука и техника в дорожной отрасли. 2006, № 1, с. 21 22.

116. Порадек, С.В. О производственной технологии применения битума на АБЗ /С.В. Порадек //Наука и техника в дорожной отрасли, 2006 — № 2 — С. 22-23.

117. Портнягин, В.Д. Исследование изменения свойств битумов в процессе подготовки на АБЗ /В.Д. Портнягин //Научно-исследовательская конференция аспирантов: Тезисы докладов. М.: ОНТИ АКХ, 1963.

118. Портнягин, В.Д. Особенности подготовки битумов и приготовления асфальтобетонных смесей: Учеб.пособие /В.Д. Портнягин. — М: ИПК Минавтодора РСФСР, 1988. С. 7- 74.

119. Портнягин, В.Д. Улучшение организации хранения и подготовки дорожных битумов /В.Д. Портнягин, В.А. Кошелев, В.Н. Овсянников, Г.И. Шишов //Автомобильные дороги, № 10- 11, 1994. С. 22 - 26.

120. Портнягин, В.Д. Особенности разогрева битума на АБЗ и интенсификация процесса / В.Д. Портнягин, Н.В. Михайлов. С. 17 - 18.

121. Посадов, И.А. Структура нефтяных асфальтенов: Уч. пособие /И.А. Посадов, Ю.В. Поконова. Л., 1977. - С. 8 - 25.

122. Проблемы качества дорожных битумов /Автомобильные дороги, 2006 -№6-С. 17-23.

123. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2006139252/03(042798). Устройство минимизации старения битума в рабочем котле /Ю.Я. Никулин, С.К. Илиополов, О.О. Мелихов, С.С. Саенко. Заявлено 07.11.2006.

124. Розенталь, Д.А. Изучение процесса образования битумов при окислении гудронов: Автореф. дис. д-ра техн. наук. — Л., 1972 — 47с.

125. Розенталь, Д.А. Изменение свойств окисленных битумов при нагревании в открытых ёмкостях /Д.А. Розенталь, М.А. Колосов, Т.Ф. Отрадных, А.В. Березников// Повышение качества дорожных битумов: Труды Союздорнии. М.,1975. - Вып.80. - С.86 - 90.

126. Розенталь, Д.А. Битумы. Получение и способы модификации: Уч. пособие /Д.А. Розенталь, А.В. Березников, И.Н. Кудрявцева, Л.С. Таболина, В.А. Федосова. — Л.:ЛТИ им. Ленсовета, 1979. С. 5-31.

127. Романов, С.И. Регулирование структурообразования в нефтяных вязких битумах, свойств вяжущих и конгломератов на их основе для дорожногостроительства: Дисс. док. техн. наук /С.И. Романов. Волгоград, 1996. -318с.

128. Романов, С.И. Исследование структурообразования нефтяных битумов методом ЭПР / С.И. Романов //Нефтепереработка и нефтехимия. 1970. -№5-С. 9-11.

129. Руденская, И.М. Об оценке коллоидного состояния нефтяных битумов /И.М. Руденская, Л.Д. Семёнова // Нефтехимия и нефтепереработка. М. 1963.-№9-С. 19-25.

130. Руденская, И.М. Особенности структуры дорожных битумов разного происхождения по данным электронной микроскопии /И.М. Руденская, Л.А. Горелышева, А.Н. Измайлов // Нефтехимия и нефтепереработка. М. 1979.-№ 3-С. 18-20.

131. Руденская, И.М. Органические вяжущие для дорожного строительства /И.М. Руденская, А.В. Руденский. М.: Транспорт, 1984. - С. 14-49.

132. Саенко С.С. Состояние битума в рабочем котле АБЗ /С.С. Саенко // Изв. Рост. гос. строит, ун-та 2005г. - № 9 - С. 397.

133. Саенко, С.С. О существующей технологии подготовки битума на АБЗ /С.С. Саенко //Изв. Рост. гос. строит, ун-та 2006г. - № 10 -С. 381.

134. Саенко, С.С. О сохранении качества вяжущего в рабочем котле АБЗ /С.С. Саенко //Известия ОрёлГТУ. Серия «Строительство. Транспорт» -Орёл: ГТУ 2007г. - № 1/13 (529) январь-март. - С. 74 - 77.

135. Саенко, С.С. Изменения свойств битума в рабочем котле АБЗ /С.С. Саенко //«Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки» -Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2007 № 4. - С. 105 - 106.

136. Саенко, С.С. О циркуляции битума в расходной ёмкости при приготовлении асфальтобетонной смеси /С.С. Саенко //Изв. Рост. гос. строит, ун-та 2007г. - № 11 - С. 326.

137. Семёнов, Н.Н. Химия и технология полимеров /Н.Н. Семёнов № 7 - 8, 196(1960).

138. Сергиенко, С.Р. Изучение высокомолекулярных углеводородов и смол методом инфракрасной спектроскопии /С.Р. Сергиенко, М.П. Тетерина, А.А. Михновская //Труды института нефти Академии наук СССР, 1957. -№ 10-с. 153.

139. Сергиенко, С.Р. Высокомолекулярные соединения нефти /С.Р. Сергиенко. М.: Химия, 1964. - С. 12 - 513.

140. Сергиенко, С.Р. Высокомолекулярные неуглеводородные соединения нефти. Смолы и асфальтены /С.Р. Сергиенко, Б.А. Таимова, Е.И. Талалаев. -М.: Наука, 1979.-С. 20-210.

141. Следе, Э.Э. Автоматизация асфальтобетонных заводов /Э.Э. Следе, А.А. Скловский, Я.Я. Менгот. Р.: Авотс, 1986. - С. 143 - 147.

142. СНиП 23-01-99 Строительная климатология Взамен СНиП 2.01.01-82; Введ. 01.01.2000 -М, 2000 - 14 с. - УДК 69 + 697.1:551.5(083,74).

143. Соломатин, В.И. Современные установки для приготовления битумоминеральных смесей: Обзор /В.И. Соломатин, И.А. Васильев ИИ. Давитнидзе, Г.Г. Фонгауз. -М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1968. С. 76 - 109.

144. Ставьярски, А. Проблемы и перспективы европейской стандартизации битумных вяжущих /А. Ставьярски //Наука и техника в дорожной отрасли, 2001 -№ 1-С. 28-30.

145. Тагер, А.А. Физико-химия полимеров /А.А. Тагер. М.: «Химия», 1968.-С. 38-67.

146. Теплообмен. Достижения. Проблемы. Перспективы. М.: Мир, 1981.

147. ТЭР 81-02-27-2001 Автомобильные дороги. Сборник № 27 Взамен СНиП IV-2-82, СНиП 4.02-91; Введ. 8.08.2002 - Р/нД - 57 с.

148. Тимофеев, В.А. Современные отечественные и зарубежные дозаторы битума для асфальтосмесительных установок периодического действия /В.А. Тимофеев, В.И. Соломатин, И. А. Васильев. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1973. - С. 4 - 30.

149. Тимофеев, В.А. Отечественное технологическое оборудование асфальтобетонных заводов: Обзорн. информация. /В.А. Тимофеев. — М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1978. -С. 10-30.

150. Тимофеев, В.А. Оборудование асфальтобетонных заводов и эмульсионных баз /В.А. Тимофеев, А.А. Васильев, И.А. Васильев, В.А. Декань. -М.: Машиностроение, 1989. С. 134 - 172.

151. Тракслер, Р.Н. Реология и реологические модификаторы (за исключением эластомеров): структура и время //Битумные материалы (асфальты, смолы, пеки) /Под ред. Хойберга А.Дж. М.: Химия, 1961. - С. 136- 140.

152. Уонг, X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: Справочник: Пер. с англ. /X. Уонг. -М.: Атомиздат, 1979. 216с.

153. Фаткин, М. О хранении битума /М. Фаткин //Дорога и автомобиль, 1934. -№5-С. 43-44.

154. Филиппов С. Диалог состоялся /С. Филиппов //«Автомобильные дороги» 2006. - № 5. - С. 29 - 32.

155. Финашин, В.Н. Влияние свойств асфальтенов и мальтенов на температурные характеристики компаундированных битумов /В.Н. Финаншин //Нефтехимия и нефтепереработка. М., 1963. - № 1 — С. 27 -30.

156. Финашин, В.Н. Старение компаундированных битумов под воздействием тепла /В.Н. Финаншин //Нефтехимия и нефтепереработка. — М.,1971.-№ 1-е. 11-13.

157. Фрязинов, В.В. Влияние компонентного состава и качества масляного компонента на товарные характеристики битумов /В.В. Фрязинов, И.Б. Грудников // Нефтехимия и нефтепереработка. М. 1970. № 6 - С. 15-17.

158. Фрязинов, В.В. Влияние времени окисления на физико-химические свойства битумов /В.В. Фрязинов, JI.P. Горбеева //Нефтехимия и нефтепереработка. М. 1982. — № 1.

159. Хитрин, JT.H. Физика горения и взрыва /Л.Н. Хитрин. М.: Изд-во МГУ, 1957.

160. Христофоров, B.C. Исследование нефти и её некоторых высокомолекулярных соединений методом электронного парамагнитного резонанса /B.C. Христофоров //Нефтепереработка и нефтехимия. №6 -1976.-С. 57-58.

161. Худякова, Т.С. Загадки Российского битума, или в поисках истины /Т.С. Худякова //Автомобильные дороги, 2005 № 2 - С. 72 - 77.

162. Худякова, Т.С. О битумах вязких замолвите слово /Т.С. Худякова //Мир дорог, 2007 № 27 - С. 60-65.

163. Шестопалов, К.К. Подъёмно-транспортные и дорожные машины и оборудование: Учеб.пособие /К.К. Шестопалов. — М: Мастерство, 2002. -С. 2- 10.

164. Эмануэль, Н.М. Кинетика химических реакций: учеб. для хам. фак. ун-ов. — 4-е изд. перераб. и доп. /Н.М. Эммануэль, Д.Г. Кнорре М.: Высшая школа. - 1984-463 с.

165. Юмашев, В. Горе битумное /В. Юмашев, Л. Гохман //Автомобильные дороги, 2002 № 12 - С. 35.

166. Perforance Graded Asphalt Binder Specification and Testing Asphalt institute. Superpave Series № l(SP-l), 65 p.

167. Pfeiffer, I. The Properties of Asphaltic Bitumen. Amsterdam. Elsevior Publishing Co. Inc., 1950.

168. Pfeiffer, I. A. Properties of petroleum bitumens N -1.1952, p. 134.

169. Shandrasechar, S. The stability of rotation liquid d гор. "Proceeding of the Royal Society, Ser. A, Mathematic and Physical Sciences". V. 286, 1965, № 1404.

170. Sill, G.A, Yen T.F. Analyt. Chern., 1967, 39, p. 1847.

171. Sill, G.A, Yen T.F. Fuel, 1969, 48, p. 61 - 74.

172. Sole, A. Ductility as indicator of bitumen quality? 3rd Eurobitume Symposium "Bitumen fltxible and durable". The Hauge. 11-13 Sept. 1985, p. 16-20.

173. Wronka, I.A. Recent Res.Bituminous Mater Philadelphia, Pa., 1964, p.96 -104.

Похожие работы

Строительство
05.23.00