автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Приготовление асфальтобетонных смесей на основе вяжущих, полученных при окислении гудронов с использованием аминокомплексных соединений

0АНКТ41ЕТЕРКУРГСКИП ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕШШДИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО - СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

РАДОВ Василий Петрович

ПРИГОГОЬШМЕ АОйАЛЬТОЬЕТОННЬХ СыЕСЕН НА ОСНОВЕ ШЖУЩХ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ОКИСЛЕНИИ ГУДРОНОБ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ»! АмШОКОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

05.23.П - строительство автомобильных дорог и аэродромов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1992

Работа выполнена на кафедре автомобильных дорог Санкт-Петербургского ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительного института.

Научный руководитель? Доктор технических наук, професоор Першин Ы.Н,

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Горелышев Н.1),, доктор технических наук, Отабников И.В,

Ведущее предприятие? Санкт-Петербургский филиал Союз -дорШ.

Зааитч рротригея " Ч ' МИ)Ч ГЛ2 г. в часов

на заоедании специализированного О^ветч К 063,31,04 при С ая---Петербургоком инженерно^строительном институте по адресу; 19Р10, , Санкт-гПетербу.р?, ул,Курдяндскап, 2/5, ауд.340.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан ЛТУ^ел."^. 19^2 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук,

доцент • П.Д.Длектееика

ОБЩАЯ МРЛПЕРЮТША РАБОТЫ

Актуальность темы. Строительство автомобильных дорог требует большого количества дорожно-строительных материалов, в частности, кондиционных вязких битумов. В настоящее вредя потребность строительных организаций в этих вяжущих нефтеперерабатывающей промышленность» удовлетворяется на 40-65 %.

При существующем недостатке битумов дорожники вынуждены наращивать их производство собственными силами на локальных онис -лительных установках из нефтяного гудрона, одновременно решая проблемы ускорения процессов приготовления и повышения качества получаемых вяясугаих.

Дня интенсификации процессов окисления и улучшения сшйстб битума в настоящее время разработано много различных методов, в частности, рекомендуется использование ряда химических добавок. Однако дороговизна, дефицитность многих из них и нередко токсичность сдергивают широкое применение химических методов окислсния гудрсноа в дорожном строительстве.

В связи о изложенным, особый интерес представляют научные исследования и опытно-производетвенше работы, направленные на • поиск высокоэффективных^д^^и^к, являющихся крупштонажными отходами или побочными продуктами отечественных предприятий.

Одним из рациональных направлений решения указанных задач и одновременной утилизации промышленных отходов мокет являться использование многоцелевых металлорганических комплексных соединений» в том числе аминокоигаекоиых (АКС), получаэмых путем синтеза анилин- и металлсодержащих отходов предприятий химической промышленности.

Успешное использование аиинокомплзкеных соедикений'в качает-

ве поверхностно-активных добавок при приготовлении асфальтобетонных смесей на основе вязких битумов и укреплении переувлажненных высокодисперсных грунтов послужило основанием для выполнения настоящих исследований, направленных на выявление возможности и степени эффективности применения АКС при окислении нефтяных гудронов в процессе приготовления битумов и асфальтобетонных смесей на их основе. ,

Цель исследований: разработка эффективных технологий пригото1 ления асфальтобетонных смесей на основе вяжущих, полученных при окислении гудрона с применением АКС.

Основная научная гипотеза состоит в том, что в процессе тер-моокизления углеводородов кислородом воздуха в присутствии АКС, последние (путем образования водородных связей с компонентами ас-фальтено-смолистых групп), способствуют образованию новых ассоци-атов дисперсной фазы и инициируют процессы окисления (за очет вэа кмодействия с солями металлов). При этом_ изменяется кинетика и степень структурирования гудрона о улучшением свойств получаемого вяжущего и асфальтобетонных смесей на его основе.

Научная новизна. Впервые выполнены теоретические я экспериментальные исследования по выявлению механизма воздействия АКС т характер и степень структурирования нефтяных гудронов в процессе их окисления кислородом воздуха. Обоснованы и определены рацио -нальные параметры технологии приготовления кондиционных дорожных битумов, получаемых при термоокислении гудронов кислородом воздуха о использованием ЖЗ. Устатюелеиавозкоаснозть улучшения свойо битумов, получаемых при окислении гудронов с добавкой АКС, и пов иения качества асфальтобетона на их основе. Разработаны рационал ные технологические схемы приготовления горячих асфальтобетонных смесей в эарисимости от степени предварительного окисления вяжу

ших, направленные на поьышениз долговечности асфальтобетона.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе,- подтверждается:

- параллельным использованием различных методов исследот -ний, позволяющих с различных сторон изучать одни и те же падения;

- соответствием результатов лабораторных и опытно-производственных работ, выполненных с использованием современных методов исследования. Степень достоверности основных экспериментальных исследований составляет 95 %, поисковых - ЭО %.

Практическая ценность работы заключается в разработке рациональных технологий приготовления асфальтобетонных смесей э за -висимости от степени предварительного окисления впкуших, полученных при окислении гудрона о АКС, поэволлюдах повысить долговеч -нооть асфальтобетона. Предлагаемые решения способствуют ускорению процессов приготовления кондиционных дорожных битумов, решению экологических задач, связанных о утилизацией токсич1;ых промыл -ленных отходов.

Реализация результатов работы. Разработанные способы приготовления вяжущих и асфальтобетонных смесей с использованием АКС прошли опытно-производственную проверку в проектно-ремонтко-стро-ительном объединении "Ленавтодор". Экономическая эффективность в ценах 1990 года от использования предлагаемых технологий приго- • товления кондиционных битумов и асфальтобетонных смесей соответ -ственно составила 1,24-1,00 руб. и 1,0-1,23 руб. на одну тонну выпускаемой продукции.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: всесоюзной научно-технической конференции "Применение отходов промышленности и местных строительных материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог"

* и —-----

(г.Владимир, 1991 г.); научно-технической конференции молодых, специалистов, аспирантов и преподавателей "Вопросы рационального использования природных, сырьевых и энергетических ресурсов европейского севера" (Архангельск, 1991 г.); на 46,47,48,49 научных конференциях Ленинградского инженерно-строительного института (1988-1992 гг.). ■

Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять научных статей и тезисов докладов.

Объем оаботы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Изложена на страницах машинописного текста, включая 12 таблиц, Ъ 6 рисунков, Д1 приложений. Список литературы включает 196 наименований.

ОСНОВНОЕ СОдаШМЕ РЛШШ

Б первой главе "Состояние вопроса" дан обзор современных научных исследований и существуотэго опыта приготовления битумов путем окисления нефтяных гудронов. Рассмотрены возможные пути ускорения процессов приготовления окисленных битумов, и улучые -ния их свойств! Особое внимание уделено анализу использования химических добавок, содерасащих соединения-металлов, шлиносодзо-жащгх веществ, а также кет алло рганических соединений. •

Приведенный анализ дает возможность сделать вывод о целе -сообразности выполнения специальных исследований аминокошлекс-ных соединений с целью разработки эффективных опое о бои приготовления вяжущих и асфальтобет&кикх смесей ча их основе.

В глава рассмотрены сушеатвуютио способы приготовления АЧС, их состав, основные свойства. В результата анализа работ М.Т.Ко-стрико, М.Н.Пертина, И.О.Масленниковой, Л.Ю.Лукина и других ис -

следователей показано, что свойства АКС в значительной степени определяются характером исходных реагентов, их соотношением в реакциях взаимодействия, наличием и характером примесей, а также особенностями технологического процесса при взаимодействии реа -генгов и очистке конечных продуктов.

Установлено, что наиболее доступным и простим по технологии приготовления является АКС, синтезируемое на оонове отхода хлорирования титан ового оырья с кубовыми остатками производства анилина.

Приведенный.в главе анализ опубликованных работ, связанных о изучением и использованием указанного комшикса, позволяет сделать заключение о широких перспективах его применения при приготовлении битумов путем окисления нефтяных гудронов.

Во второй главе "Теоретические основы исследований" сформулированы теоретические предпосылки ускорения процесса окис -дения гудронов и улучшения качества образующихся битумов при применении АКС. Обоснована эффективность технологии приготовления горячих асфальтобетонных смесей с использованием неполно -отью окисленных (недоокиоленкых) битумов о добаской АКС.

На основе теоретического анализа термоокислительных про -вращений углеводородов о учетом влияния физического агрегирования ведества автор полагает, что АКС, вступая в межмолекулярное взаимодействие о кислородсодержащими соединениями гудрона за счет образования водородных связей,может способствовать ускоренному формированию ассоциатов асфальтенов и асфальтено-омолистых веществ дисперсной фазы. Образующиеся асооциаты частично утра -чивагаг возможность непосредственного взаимодействия о кислоро -дом воздуха, что приводит к ускорению окисления маоленных фракций.

. С повышением температуры окисления увеличивается возможность термического разложения АКС ^следовательно, обогащения реакционной среды анилином и усиления его ингибирующей роли при окисле -нии асфальтеносмблистых фракций. Входящие в реакционную среду хлориды и .оксиды металлов интенсифициируют окисление гудрона в целом. Изменяя температурные условия среды, расход воздуха и количество АКС, можно управлять характером окислительных процессов, улучшать свойства получаемых битумов и асфальтобетонов на их основе.

При комплексном использовании АКС на стадии частичного окисления гудрона в реакторе и непосредственно при приготовлении, асфальтобетонной смеси расширяются возможности целенаправленного окисления и, структурирования вяжущего. В процессе приготовления горячих асфальтобетонных,смесей при использовании такой технологии улучшается смачиваемость минерального материала, а также, избирательная адсорбция и хемадсорбция компонентов вяжущего. При наличии свободных катионов металлов инициируются процессы окисления в зона объемного битума. Дополнительное введение АКС на стадии приготовления смеси повышает вероятность конденсации би-и полициклических углеводородов и интенсивность разложения гидропероксидов.

В третьей главе "Экспериментальные исследования" изложены методы исследований, характеристика исходных материалов, применяемой аппаратуры и оборудования, анализ результатов лаборатор -ных и опытно-производственных работ.

Экспериментирование производилось с целью подтверждения тео ретических представлений автора и для накопления фактических дан ных, необходимых для разработки практических рекомендаций ис -по.ячзапашя АКС при окислении гудронов и приготовлении ас^альто-

бетонных смесей.

В качестве исходного сырья для производства битумов применялись нефтяные гудроны, производимые на Киришском и Уфимском нефтеперерабатывающих заводах.

Лминокомплексное соединение приготавливалось на основе промышленных отходов при смешении кубовых остатков производства анилина с хлоридами твердыми титанового производства (лГТП-2) Берзэниковским филиалом НИИХимполимер.

В качестве минеральных материалов при приготовлении асфальтобетонных смесей использовались гранитные отсевы дробления горных пород и известняковый неактивированный минеральный порошок.

Окисление нефтяных гудронов проводилось при помощи специ -ально изготовленной лабораторной установки, моделирующей промышленную компрессорную установку с реактором колонного типа.

В процессе окисления нефтяных гудронов были получены и ис -следо'ваны битумы марок ШД 60/90, Н1Д 90/130, ШД 130/200 и К1Д 200/300, на основе которых готовились асфальтобетонные смеси типа Г. .

Приготовление асфальтобетонных смесей осуществлялось с использованием лабораторного смесителя, представляющего модель промышленного агрегата ДР-61 в масштабе 1:10.

Оценка свойств битумов и асфальтобетона осуществлялась с использованием стандартных и оригинальных методик. Показатель сцепления битумов с минеральные материалом определялся методом красителей.

Исследование долговечности асфальтобетона проводилось по методике, предложенной Л.К.Эфа и учитывающей изменение модуля' ' упругости, прочности при изгибе и коэффициента трощиностоИкости после воздействия на обраэцы-балачки климатологических факторов.

- 10 г -—-

Износ асфальтобетона определялся по методике В.М.Гоглидэе.

На начальной стадии экспериментальных работ о использованием термографических методов била исследована те£лическая стой -кость АКС. Установлено, что первая отадия убыли массы АКС, обусловленная отщеплением одной из молекул.анилина,соответствует температуре 100-175°С. Вторая стадия убыли массы, овязанная о отщеплением второй молекулы анилина, имеет место при температуре от 225 до 400°С. Максимальная скорость разложения, соответству -пщая первой стадии убыли массы, составляет 125°С, а вторая -375°С. '

С использованием Методов математического планирования эксперимента изучено влияние технологических параметров окисления и количества АКС на продолжительность приготовления дорожных битумов и их овойства.

Обобщенные данные относительного сокращения времени окисления гудрона о добавкой АКС до уровня вязкости битумов марки ЩЦ °0/130 представлены в табл.1.

Полученные данные свидетельствуют, что о увеличением количе ства АКС, относительное сокращение времени окисления гудрона воз растает тем больше, чем вше температура и раоход воздуха. Изменение температуры влияет на продолжительность процесса сильнее, чем изменение раохода воздуха. Сокращение времени окисления мохе достигать 50 %. ' '

При условии обеспечения требований стандарта по термоокио-лительной стабильности битумов и минимальной продолжительности процеоса их приготовления оптимальные параметры окисления гудро-нов с добавками ЛС составляют: расход воздуха 1-3 л/мин.кг; температура окисления 230-250°С;

Таблица I

Относительное сокращение времени окисления в зависимости от количества АКС, температуры и расхода воздуха

тр,....„ Относительное сокращение времени окисления (.%)

тура окй- возад- при количестве АНС в Е массы гудрона сления, ха, в 0)25 0>5 0>75 1>0 1>25 1>5 иС л/мин.

200 1,0 6,3 12,0 17,8 22,0 24,8 27,3

230 1,0 10,8 19,3 23,0 26,9 29,0 31,2

260 1,0 • 14,7 26,0 33,2 40,4 43,4 - ■ 45,6

200 3,0 9,8 16,3 22,2 26,0 28,3 30,4

230 3,0 13,3 23,3 28,3 ЗГ,6 33,3 36,7

260 3,0 19,4 30,5 38,9 45,5 47,8 50,0

200 5,0 11,5 19,6 26,2 28,9 31,1 32,8

230 5,0 14,6 24,4 31,7 35,7 39,0 41,5

260 . 5,0 21,4 32,1 42,8 48,6 51,4 53,6

количество АКС не более 0,75-1,25 (соответственно при температуре 250°С и 230°С). "

При указанных режимах окисления гудрона с добавками АКС относительное ускорение процесса приготовления вязких битумов по сравнению с традиционной технологией достигает 30-35 %. При равной температуре размягчения с обычными такие битумы имеют пони -женную вязкость (пенетрация при 25°С вше на 9-10 %, при 0°С -на 7-20 %), на 3-4°С' ниже температура хрупкости и на 15-17 % выше показатель адгезии к каменным материалам.

С целью подтверждения теоретических представлений о плипиии АКС на структуру .и свойства получаемых битумов, наряду с определением стандартных показателей, характеризующих свойства втауэшх,

-

выполнен анализ их фракционного состава и инфракрасных спектров.

Результаты исследований группового состава битумов, .олучен-ных при оптимальных режимах окисления гудро'юв, показаны в табл.2. Они свидетельствуют, что при использовании АКС заданная температура размягчения вяжущих достигается быстрее и при меньшем количестве асфальтенов, причем молекулярная масса последних больше, чем у битумов, полученных без добавок.

> Сопоставление состава битумов, полученных при равном времени окисления, цоказывает, что добавка АКС способствует ускорение расхода масленных фракций, спиртобензольных омол и накоплению бензольных смол и асфальтенов.

Сравнение спектров пропускания обычных битумов и с добавкой АКС, окисленных до равной температуры размягчения, свидетельствует, что при наличии АКС увеличивается интенсивность полос поглощения в области волновых чиоел от 3300 см"* до 4000 см"*. Это

говорит о появлении в битуме аминогрупп. Различия спектров в рб-Т Т

ласти от 60б см до 300 -м" соответствуют теоретическим и экспериментальным термографическим исследованиям о частичном разложении АКС и возможности появления новых комплексообразований на 'осноьо связи металл-азот. '

Такиу образом экспериментальные исследования подтверждают теоретические представления, согласно которым по мере увеличения температуры окисления гудрона с добавкой «КС создаются условия для образования устойчивых ассоциированных структурных групп о большей молекулярной массой, что позволяет достигать заданной температуры размягчения при меньшей концентрации асфальтенов и высоким содержании мальтеноьой составляющей. Образование высокомолекулярной диспемной фазы при значительном содержании ме;кш -цсллрнаП прослойки придает системе пластичность, что выражается

хаилица л

Результаты исследования группового состава битумов

Индекс битумов и % содержание

Бремя асфаль-тенов С иол Мае е л

способ окис- Всего из них Всего из них

ления • бен -зольных спкрто-бензольных

получе - НЯЯ метано. нафтен. ароматических петро-лейно-эфир.

1 (с АКС) 2 (без АКС) 3 (без АКС) Зч 4? 19,23 40,10 26,о 13,3 40,67 18,76 20,22 ►н 03 1,69

3 ч 45 17,15 39,50 24,0 15,5 43,35 20,07 21,38 1,90

5ч 30 21,70 37,70 26,7 11,0 40,60 18,00 20,83 1.77

Окончание табл.2

йиэико-механические свойства

КиШ °С

П25 По " ' Ло О,1мм . О,I мм см

Молеку

___ лярная

масса асфаль тенов

46,0 118 . 38 6,2 . -24,7 4000

42,0 138 48 14,0 -26,5 3260

I

46,0 ' 108 30 5,0 -19,2 3400

в повышении пенетрации. Причем полученное увеличение пенетрации при равной КиШ косвенно свидетельствует о внешней пластификации асфальтенов, что согласно теоретическим представлениям возможно за счет увеличения количества смол и обогащения коллоидных ассо-циатов ароматическими аминами.

Асфальтенобетон на основе вяжущих, приготовлечных при оптимальных параметрах окисления гудрона с АКС, имеет более высокие прочноотныв показатели, чем асфальтобетон на обычных битумах.

При стандартных температурах (140-160°С) и одинаковом вре -мени приготовления асфальтобетонных смесей увеличение прочности образцов на сжатие при 20°С составляет 8-12 %, при 50°С - 18-22 %, а при 0°С - не более 4,0 %. При отом водонасышение и набухание соответственно уменьшается на 10 % и 40 %. Коэффициент водостойкости повышается до 0,99.

Изменения модуля упругости, предела прочности при изгибе и коэффициента трещиностойкости асфальтобетона под воздействием климатических факторов представлены на Рис.1.

Приведенные данные свидетельствуют, что в течение шести циклов испытаний процессы структурирования обычного вяжущего, обус -лавливаюиие его адгезионно-когезионную прочность и способствующие увеличению модуля -упругости и предела прочности асфальтобетонов, преобладают над процессами деструкции. Б последующих циклах влияние деструктивных процессов возрастает в большей мерч. Несколько иная закономерность изменения модуля упругости и предела прочности при изгибе имеет место в случае.испытания асфальтобетонных образцов на вязких битумах с АКС, полученных при сниженной на 20-20°С температуре приготовления смеси, по сравнению с традици -онной. Ь этом случае максимальное значение модуля упругости и прочности при изгибе наблюдается через девять циклов испытаний,

---16—.-

а относительное увеличение модуля упругости и предела прочности-

при изгибе по сравнению о обычным асфальтобетоном составляет соответственно до 5-8 % и 10-12 %. Значения коэффициента трещино-стойкости оказывается выше на 5-7 % на протяжении всего рассматриваемого периода испытаний. Равные значения коэффициентов грешное ойкости асфальтобетона, полученного при сниженной темпе -ратуре и на основе битумов о АКТ, достигаются на 2-3 цикла позже, ¡ем для обычного асфальтобетона, что овидетельевует о воз -мощности увеличения орока службы покрытия.

0 повяленной долговечности асфальтобетона, полученного на битуме с АКС и при сниженной температуре приготовления смеси, свидетельствуют также результаты исследований износостойкости. Относительное уменьшение величины изнооа асфальтобетона, п^иго -товленкого на битуме с АКС и при ониженной температуре приготовлений смеси, по сравнению с обычным асфальтобетоном, составляет 14-16

Таким образом, представленные результаты исследований свидетельствуют о целесообразности снижения температуры приготовления горячих асфальтобетонных смесей на основе вязких битумов, полу - " ченных при окислении гудрона с «КС на 20-30°С.

Анализ результатов исследований использования нёдоокислен-ны»- битумов свидетельствует, что частичное ведение АКС на стадии окиоления гудрона ив процессе приготовления асфальтобетонной смеси способствует повышению трещиноотойкооти и изнооостойкости асфальтобетонов. Оптимальные результаты достигаются при суммар -ном введении АКС в количестве 2-2,5 % (0,5-1,0 % на стадии окиоления гудрона и 1,0-1,5 % в процессе приготовления асфальтобетонной смеси).. Бремя окисления гудронов при этом сокращается на 40-£5 Результаты изменения свойств асфальтобетонов, полученных .

<3

Количество циклов'испытаний в климатологической камере. 1

Рис.1. Изменение свойств асфальтобетонов после испита. ?й в климатологической камере:

1 - асфальтобетон, полученный по традиционной технологии на обычном битуме.

2 --асфальтобе,-он на основе битумов, полученных при окислении гудрона с АКС.

3 - асфальтобетон, полученный при сниженной температуре приготовления смеси

на основе битумов о АКС.

4 - асфальтобетон, полученный на основе недоокисленного вяжущего.

по данной технологии, под воздействием климатических факторов представлены на Рис.1.

Опытно-производственные работы выполнялись в два этапа о 1989 по 1992 год. Производство битумов осуществлялось на промышленной установке Т-309 бескомпрессорного типа на базе Пригородного ДГСУ-1 ПРСО "Ленавтодор", Полученные битумы непосредственно подавались на асфальтобетонный завод, где использовались для приготовления асфальтобетонных смесей.

На первом этапе опытно-производственных работ использова -лись битумы кондиционной вязкости, достигаемой при окислении гудрона непосредственно в реакторе.

Результаты этих работ соответствуют лабораторным исследованиям, свидетельствующим о повышении (на 5-20 %) прочностных по ■ казателей асфальтобетона на основе битумов с АКС.

Ь ходе опытно-производственных работ подтверждена эффективность технологии, предусматривающей снижение температуры приго • товления смеси при использовании битумов кондиционной вязкости, достигаемой в случае окисления гудрона с АКС непосредственно в реакторе. Обобщенные результаты исследований свойств асфальтобетона типа Г, приготовленного на битумах марки ЕНД 90/130, приве^ дены в табл.3.

На втором этапе опытно-производственных работ выполнялись исследования, связанные с разработкой технологии приготовления асфальтобетона на основе недоокисленных битумов. В этом случае уровень вязкости битумов, полученных на стадии предварительного окисления гудрона с АКС в реакторе, назначался на одну мар<у ни> же, чем предусмотрено при приготовлении асфальтобетона с исполь' зованием обычных битумов. Количество АКС, вносимого на стадии приготовления битума е реакторо, составило 0,5 %. Дополнительно-

Таблица 3

Физико-механические овойства асфальтобетона

На обычном би- На битума о Наименование показа - туме и традици- АКС и снижен-

телей онной^пера- «о^емпе^

Предел прочности при сжатии, МПа

при 2С°С 3,40 3,38

при 50°С 1,30 1,33

при 0°С '.5 6,2

Коэффициент водоотойкооти 0,95 0,97

Коэффициент длительной

водоотойкооти 0,88 0,91

Водонаоышэние, % по объему 2,1 1,9

Набухание, % по объему 0,48 0,36

Средняя плотнооть 2335 2340

увеличение прочностных показателей достигалось за счет введения АКС на стадии приготовления смеси.'

Полученные результаты подтверждает возможность приготовления высококачественных асфальтобетонов на основе недоокисленных вяжуших о добавкой АКС. При использовании недоокисленных битумов в процеоое приготовления смеои установлено онижение энергетических затрат.

. Обследования опытных уча тков в течение двух лет эксплуатации показывают, что в сравнении о эталонными (без АКС) , они на -ходятоя в лучшем состоянии. На участках о АКС видимых разрушений

и деформаций не обнаружено. В то время как на эталонных.участ -ках тлеют место сдвиговые деформации, шелушение покрытия.

В ходе опытно-производственных работ осуществлялось опре -деление и накопление фактических данных энергетических затрат, й процессе приготовления смесей по предлагаемым технологиям.

Установлено, что использование недоокисленных битумов в процессе приготовления асфальтобетонных смесей способствуют снижению энергетических затрат на 15-20

С целью разработки практических рекомендаций был выполнен анализ воздуха рабочей зоны АБЗ на содержание анилина, а также отхо}шшх газов при производстве битума. Результаты исследова -ний свидетельствуют, что концентрация анилина и воздуха рабочей зоны и отходяших газах не превышает ГЩ(.

В четвертой главе производятся практические рекомендации и обосновывается экономическая эффективность и социальная зна -чимость предлагаемых технологий. Здесь представлены технологи -ческие схемы приготовления битумов и асфальтобетонных смесей о добавкой АКС. Предложена блок-схема контроля и управления про -цессом приготовления вяжущего и асфальтобетонных смесей с добавкой АКС в едином технологическом режима (Рис.2), что может способствовать суиественному улучшению качества асфальтобетона на основе битумов^ выпускаемых на локальных установках.

Экономический эффект в ценах 1991 г. от предлагаемых решений для условий г.Санкт-Петербурга и области достигает 1,24-1,СО руб. при приготовлении одной тонны битума и 1,0-1,23 руб. на одну тонну выпускаемой смеси.

- ~

Начало

а

/ ВБОд: КиШ 7

/ &Ки111, П, Д, В/

ывод данных

о смеси

У

£--'

х:

Сигнал о за' Тгрузке в сме I ситель

а

Рис.2. Блок-схема контроля и управления процессом приготовления вяжущего и асфальтобетонных смесей с добавкой АКС в едином технологическом режиме.'

- требуем^ пенетрация при традиционной технологии;

- допустимая пенетрация при использовании недоокисленных доп* битумов;

В - количество ЛКС в вяжу сем;

АКиШ - допустимое изменение температуры размягчения вяжущего после прогрева в тонком.слое.

Ь

X

- а< -

обще вывода

1. Успешно« применение метаялорганических соединений, в частности аминокомплексных соединений при приготовлении асфальтобетонных смесей на вязких битумах и укреплении переувлажненных грунтов, а также полное отсутствие целенаправленных исследовя -кий по определению их влияния на процессы окисления гудрона послужили основанием для выполнения наших работ. При этом учиты -валось, что для приготовления АКС используется крупьотоннажные отходы химических предприятий, а приготовление АКС не вызывает технологических сложностей.

2. В диссертации разработаны теоретические представления о механизме действия АКС на интенсивность окиоления гудроаов,

их структуру и свойства получаемых битумов; обоснованы оптимальные технологические режимы окисления гудрона; разработаны технологии приготовления горячих асфальтобетонных смесей на основе

битумов различной вязкости; обоснована, социальная значимость и

•» .

экономическая эффективность, предлагаемых решений; разработаны практические рекомендации по технологии окиоления гудронов'с использованием АКС и приготовления асфальтобетонных смесей на их основе.

3. Методами инфракрасной спектроскопии, термографическими исследованиями и фракционной разгонки выявлено частичное разложение АКС в диапазоне рабочих температур жидкофазного окисления гудрона при производстве битумов, установлено влияние АКС на процессы структурирования вяжущего.

4. Установлено, что интенсивность окислительных процессов и их направленность в значительной степени зависят от температур среды и количества АКС. Оптимальные технологические пара-

метры окисления гудронов с АКС соответствуют раоходу воздуха 1-3 л/мин.кг, температуре окисления 230-250°С, количеству АКС 0,5-1,25 % ог массы гудрона.

5. При оптимальных режимах окисления гудрона о добавкой

АКС ускорение процесса приготовления вязких битумов, по сравне-

в

нию о традиционной технологией, составляет 30-40 %. При равной температуре размягчения битумы, полученные при рациональных режимах окисления гудрона с А1СС, по сравнению о обычными, имеют более высокую пенетрацио (при 25°С на 9-10 %, а при С°С - до 20 %), на 3-4°С ниже температуру хрупкооти и улучшенную на 1517 % адгезию к каменным материалам.

6. В ходе исследований установлено, что з целью повышения, ■грешиностойяости и износостойкости асфальтобетонов на основе вязких битумов, полученных при рациональных режимах окисления гудрона о АКС, температура приготовления смесей должна быть снижена на 20-30°С, по сравнению о традиционной технологией приготовления горячих смесей на обычных битумах.

7. Выявлена возможность использования при приготовлении* горячих асфальтобетонных смесей недоокиоленных битумов, получаемых при рациональных режимах окисления гудрона с АКС. В этом, случае сокращение времени приготовления вяжущего в реакторе-* по сравнению о обычным достигает до 65 %,

8. При дальнейших исследованиях целесообразно изыскать способы дополнительной интенсификации процессов ояислекия гудродоя и структурообразоваияя вяжуших о минимальный расходом АКС

очет безреат^^тых споообов обработки гудронов и кядойкиолонных битумов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Артюхина Г .И., Радоь В.II. Исследование битумопесчаных смесей с добавками аминэкомплексних соединений /I Ресурсосберегающие конструкции и технологии производства работ при отрои -тельстве автомобильных дорог на Северо-Западе РСФСР. - Л., ЛИСИ, 1090. - С.71-75.

2, Беляев H.H., Радов В.П., Масленникова И.С. Влияниэ ами-нокомплексных соединений на показатели пластичности связных грунтов У/ Повышение качества и долговечности автомобильных дорог на Северо-Западе РСФСР. - Л., ЛИСИ, 1988. - С.71-73.

S. Лукин А.Ю., Радов В.П. Использование АКС для повышения качества асфальтобетонных: смесей /У Вопросы рационального использования природных, сырьевах и энергетических ресурсов Европейского Севера; Тез. док л. ко нф. - Архангельск., АЛТИ, X99I. - С.29.

4. Першин М.Н., Радоь В.П,, Лукин А.Ю. Опыт применения ами-нокомплексных соединений САКС) на оснэве промышленных отходов в дорожном строительстве Л Применение отходов промышленности и местных строительных материалов при строительство и ремонте автомобильных дорог: тез.докл.Всесоюзной науч.-техн.конф. - Владимир, I99X. - С.98-99.- . "

5. Першин М.Н., Радов В.П. Ускорение процессов окисления нефтяных гудро'ноЕ в присутствии аминокомглексных сое^нений // Повышение эксплуатационной надежности автомобильные: дорог к моз' тов в Нечерноземной-зоне РСФСР. - Л., ЛИСИ, I99£. - C.5-II.