«Көлік шинасының резина үгіндісінің мұнай битумының сипаттамаларына әсерін зерттеу»
Кіріспе 6
1 Әдеби шолу 9
1.1 Мұнай битумды жыныстардан экстракция арқылы органикалық бөлігін алу 9
1.2 Мұнай битумды жыныстардың органикалық бөлігін термокаталитикалық және гидрокаталитикалық жолмен бөліп алу 12
2 Тәжірибені жүргізу әдістемесі 15
2.1 Зерттеу нысаны 15
2.2 МБЖ органикалық бөлігін экстракция әдісі арқылы бөліп алу лабораториялық қондырғысының сипаттамасы және экстрагирлеуді жүргізу әдістемесі 15
2.3 Мұнай шикізатын тотықтыру қондырғысы және процесті жүргізу әдістемесі 17
2.4 Мұнай битумды жыныстардың физика.химиялық сипаттамаларын және топтық құрамын анықтау әдістемесі 18
2.5 Тотығу өнімдерінің физика.химиялықисипаттамаларын анықтау әдістемесі 20
3 Нәтижелер және оларды талқылау 22
3.1 Мұнай битумды жыныстардың органикалық бөлігінің физика.химиялық сипаттамалары 22
3.2 Мұнай битумды жыныстардан битумды алу мүмкіндіктерін зерттеу 24
Қорытынды 32
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 33
Қосымша А . тақырып бойынша жарық көрген жұмыстар 33
Қосымша Б . Күнтізбелік жоспар 35
Қосымша В . рецензия 37
Қосымша Г . 29.10.2010 ж № 31/1 хаттамадан жазылған 40
1 Әдеби шолу 9
1.1 Мұнай битумды жыныстардан экстракция арқылы органикалық бөлігін алу 9
1.2 Мұнай битумды жыныстардың органикалық бөлігін термокаталитикалық және гидрокаталитикалық жолмен бөліп алу 12
2 Тәжірибені жүргізу әдістемесі 15
2.1 Зерттеу нысаны 15
2.2 МБЖ органикалық бөлігін экстракция әдісі арқылы бөліп алу лабораториялық қондырғысының сипаттамасы және экстрагирлеуді жүргізу әдістемесі 15
2.3 Мұнай шикізатын тотықтыру қондырғысы және процесті жүргізу әдістемесі 17
2.4 Мұнай битумды жыныстардың физика.химиялық сипаттамаларын және топтық құрамын анықтау әдістемесі 18
2.5 Тотығу өнімдерінің физика.химиялықисипаттамаларын анықтау әдістемесі 20
3 Нәтижелер және оларды талқылау 22
3.1 Мұнай битумды жыныстардың органикалық бөлігінің физика.химиялық сипаттамалары 22
3.2 Мұнай битумды жыныстардан битумды алу мүмкіндіктерін зерттеу 24
Қорытынды 32
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 33
Қосымша А . тақырып бойынша жарық көрген жұмыстар 33
Қосымша Б . Күнтізбелік жоспар 35
Қосымша В . рецензия 37
Қосымша Г . 29.10.2010 ж № 31/1 хаттамадан жазылған 40
Ескірген көлік дөңгелектері мен эксплуатациядан шыққан резеңке техникалық бұйымдарды қайта өңдеу бүкіл дамыған елдерде экологиялық және экономикалық мәселелерді туындатып отыр. Табиғи мұнай шикізатының сарқылатындығын ескере отырып, екіншілік ресурстарды максималды эффективті түрде пайдалануды талап етеді. Соңғы 10 жылда әлемде ескірген металдық және текстильдік корды бар көлік дөңгелектерін қайта өңдеудің ғылыми-технологиялық тәжірибесі жинақталды және нарықта өңделген көлік дөңгелектерінің сату және сатып алуы зерттелген.
Пайдаланған көлік дөңгелектерінің мөлшерінің күннен-күнге артуы күрделі экологиялық мәселелерді туындатып отыр. Ескірген көлік дөңгелектерін пайдалану бағыттарының бірі – ұнтақтау арқылы алынған резеңке үгіндісінен жол құрылысына, оқшаулағыш қаптамалар және басқа да салаларда қолдануға мүмкіндігі бар түрлендірілген битумды материалдар алуға болады. Резеңке үгіндісін жол құрылысында екіншілік композициялық шикізат ретінде пайдалану битумды үнемдеу, ескірген резеңке техникалық бұйымдарды жою және соған қатысты қоршаған ортаны қорғау мәселесін шешеді.
Асфальт-бетонды жабындының транспорттық-эксплуатациялық сипаттамаларына деген талаптардың өсуі қозғалыс жылдамдығы мен ауыр және өте ауыр көліктердің артуына байланысты болып отыр. Соның салдарынан, магистральді жолдардың қазіргі таңда жол битумдарының сапасы айтарлықтай деңгейде емес екендігінің көрсеткіші болып отыр. Еліміздің мұнай өңдейтін зауыттары өндіретін битумдар қасиеттері бойынша қалыптасқан жағдайға орай талаптарын қанағаттандыра алмайды. Мұнай битумдарын асфальт-бетондар үшін тұтқырғыштар ретінде қолдану мүмкіндіктері тіпті сарқылғандығы байқалады. Нәтижесінде асфальт-бетонды жабындының қызмет көрсету уақыты қысқарады, қарқынды қозғалыс, иілгіштік деформациясы, сызаттар түзілу салдарынан асфальт-бетонды жабындының алдын-ала істен шығу уақыты жылдамдайды. Қоршаған ортаның агрессивті шарттарының әсері, сонымен қоса техногенді және климаттық факторлары да айтарлықтай нұқсан келтіреді. Сондықтан асфальт-бетонды жабындының қызмет көрсету уақыты мен сапасын арттыру үшін кешенді тұтқырғыш материалдарды жасақтау мәселесіне үлкен мән беріліп отыр.
Пайдаланған көлік дөңгелектерінің мөлшерінің күннен-күнге артуы күрделі экологиялық мәселелерді туындатып отыр. Ескірген көлік дөңгелектерін пайдалану бағыттарының бірі – ұнтақтау арқылы алынған резеңке үгіндісінен жол құрылысына, оқшаулағыш қаптамалар және басқа да салаларда қолдануға мүмкіндігі бар түрлендірілген битумды материалдар алуға болады. Резеңке үгіндісін жол құрылысында екіншілік композициялық шикізат ретінде пайдалану битумды үнемдеу, ескірген резеңке техникалық бұйымдарды жою және соған қатысты қоршаған ортаны қорғау мәселесін шешеді.
Асфальт-бетонды жабындының транспорттық-эксплуатациялық сипаттамаларына деген талаптардың өсуі қозғалыс жылдамдығы мен ауыр және өте ауыр көліктердің артуына байланысты болып отыр. Соның салдарынан, магистральді жолдардың қазіргі таңда жол битумдарының сапасы айтарлықтай деңгейде емес екендігінің көрсеткіші болып отыр. Еліміздің мұнай өңдейтін зауыттары өндіретін битумдар қасиеттері бойынша қалыптасқан жағдайға орай талаптарын қанағаттандыра алмайды. Мұнай битумдарын асфальт-бетондар үшін тұтқырғыштар ретінде қолдану мүмкіндіктері тіпті сарқылғандығы байқалады. Нәтижесінде асфальт-бетонды жабындының қызмет көрсету уақыты қысқарады, қарқынды қозғалыс, иілгіштік деформациясы, сызаттар түзілу салдарынан асфальт-бетонды жабындының алдын-ала істен шығу уақыты жылдамдайды. Қоршаған ортаның агрессивті шарттарының әсері, сонымен қоса техногенді және климаттық факторлары да айтарлықтай нұқсан келтіреді. Сондықтан асфальт-бетонды жабындының қызмет көрсету уақыты мен сапасын арттыру үшін кешенді тұтқырғыш материалдарды жасақтау мәселесіне үлкен мән беріліп отыр.
1. Горченина Г.И., Михайлов Н.В. Полимербитумные изоляционные материалы. - М.: Наука, 1967. – 240 с.
2. Методические рекомендации по строительству асфальтобетонных покрытий с применением дробленой резины. - Балашиха, 1985. – 22 с. ПреПринт.СоюздорНИИ.
3. Артемов В.М., Макаренкова Л.П., Купермидт М.Л. Изучение влияние природы резиновой крошки и температуры смешения на свойства резинобитумных композиций // Производство шин, резинотехнических изделий. – 1983. - № 7. - С. 4-7.
4. Овчаров В.И. и др. Свойства резиновых смесей и резин: оценка, регулирование, стабилизация Научное издание./ Под общ. ред. канд. техн. наук В.И.Овчарова. Москва. Изд. дом «САНТ-ТМ» - 2001. – 400 с.
5. Переработка изношенных шин: Монография / Э.М. Соколов и др.; Тул. гос. ун-т; Тула, 1999.- 134 с.
6. Касаткин М.М. Проблемы переработки амортизированных автомобильных шин и резино-технических изделий. – М., 1998.- 64 с
4. Суранкулов Ш.Ж. Резиновая крошка в асфальтобетонных композициях // Вестник КазНТУ. – 2010. - № 1. – С. 54-57.
5. Беляев П.С., Забавников М.В., Маликов О.Г., Волков Д.С. Исследование влияния резиновой крошки на физико-механические показатели нефтяного битума в процессе его модификации // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2005. - Т.11. - № 4. - С.923-930.
6. Потапов Е.С., Соколов А.Р. Исследование возможности улучшения качества дорожного битума путем его модификации отходами полимерной тары и упаковки // Вестник ТГТУ. - 2010. - № 4. – С. 25-30.
7. Потапов Е.С., Соколов А.Р. Исследование технологического процесса модификации дорожных битумов полиэтиленом на смесителе турбинного типа // Новые идеи молодых учёных в науке XXI века. Интернет-форум магистрантов ВУЗов России. Сб. ст. магистрантов. Тамбов, 2006. Вып. IV. С. 73-75.
8. Печеный Б.Г. Битумы и битумные композиции. - М.: Химия, 1990. - С. 119.
9. Патент РФ № 2164927. Битумно-резиновая композиция и способ ее получения.
10. Патент США № 4211576. Pitch and asphalt compositions // Yan, Tsoung-Yuan. August 2, 1977.
11. Патент GB 2024245.
12. Патент WO № 9520623. Process for producing rubber modified rubber cement / Flanigan T.P.
13. Патент РФ № 2286998. Способ утилизации отработанных шин // Андрейков Е.И., Амосова И.С., Чупахин О.Н. 24.12.2004.
14. А.с. РФ № 1289872. Способ приготовления резинобитумного вяжущего для дорожных покрытий. 1987.
15. А.с. РФ № 1713921. Устройство для термической переработки полимерных отходов, изношенных шин, рубероида и др. 1992.
16. Никольский В.Г., Красоткина И.А. Модификатор нового поколения // Автомобильные дороги. – 2009. – С. 120-123.
17. Охапкин И., Лернер М. Удар резиной по бездорожью // Российские нанотехнологии. – 2010. – Т. 5, № 1-2. – С. 17-18.
18. Смирнов Н. Новая жизнь «выжатых» битумов // Дороги России XXI века. – 2002. - № 6. - С. 70-78.
19. Смирнов Н.В. Обзор проведенной работы по применению битумнорезиновых композиционных вяжущих материалов БИТРЭК в дорожном строительстве. – М., 2004. – 60 с.
20. Лабунский А. Оборудование для утилизации автомобильных шин и производства асфальта модифицированного резиновой крошки // Основные средства. – 2000. - № 6.
21. Рекомендации по применению битумно-резиновых композиционных вяжущих материалов для строительства и ремонта покрытий автомобильных дорог. М.: Минтранс России, 2003.
22. Рекомендации по применению резиновой крошки в дорожном строительстве. Р РК 218-2008.
2. Методические рекомендации по строительству асфальтобетонных покрытий с применением дробленой резины. - Балашиха, 1985. – 22 с. ПреПринт.СоюздорНИИ.
3. Артемов В.М., Макаренкова Л.П., Купермидт М.Л. Изучение влияние природы резиновой крошки и температуры смешения на свойства резинобитумных композиций // Производство шин, резинотехнических изделий. – 1983. - № 7. - С. 4-7.
4. Овчаров В.И. и др. Свойства резиновых смесей и резин: оценка, регулирование, стабилизация Научное издание./ Под общ. ред. канд. техн. наук В.И.Овчарова. Москва. Изд. дом «САНТ-ТМ» - 2001. – 400 с.
5. Переработка изношенных шин: Монография / Э.М. Соколов и др.; Тул. гос. ун-т; Тула, 1999.- 134 с.
6. Касаткин М.М. Проблемы переработки амортизированных автомобильных шин и резино-технических изделий. – М., 1998.- 64 с
4. Суранкулов Ш.Ж. Резиновая крошка в асфальтобетонных композициях // Вестник КазНТУ. – 2010. - № 1. – С. 54-57.
5. Беляев П.С., Забавников М.В., Маликов О.Г., Волков Д.С. Исследование влияния резиновой крошки на физико-механические показатели нефтяного битума в процессе его модификации // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2005. - Т.11. - № 4. - С.923-930.
6. Потапов Е.С., Соколов А.Р. Исследование возможности улучшения качества дорожного битума путем его модификации отходами полимерной тары и упаковки // Вестник ТГТУ. - 2010. - № 4. – С. 25-30.
7. Потапов Е.С., Соколов А.Р. Исследование технологического процесса модификации дорожных битумов полиэтиленом на смесителе турбинного типа // Новые идеи молодых учёных в науке XXI века. Интернет-форум магистрантов ВУЗов России. Сб. ст. магистрантов. Тамбов, 2006. Вып. IV. С. 73-75.
8. Печеный Б.Г. Битумы и битумные композиции. - М.: Химия, 1990. - С. 119.
9. Патент РФ № 2164927. Битумно-резиновая композиция и способ ее получения.
10. Патент США № 4211576. Pitch and asphalt compositions // Yan, Tsoung-Yuan. August 2, 1977.
11. Патент GB 2024245.
12. Патент WO № 9520623. Process for producing rubber modified rubber cement / Flanigan T.P.
13. Патент РФ № 2286998. Способ утилизации отработанных шин // Андрейков Е.И., Амосова И.С., Чупахин О.Н. 24.12.2004.
14. А.с. РФ № 1289872. Способ приготовления резинобитумного вяжущего для дорожных покрытий. 1987.
15. А.с. РФ № 1713921. Устройство для термической переработки полимерных отходов, изношенных шин, рубероида и др. 1992.
16. Никольский В.Г., Красоткина И.А. Модификатор нового поколения // Автомобильные дороги. – 2009. – С. 120-123.
17. Охапкин И., Лернер М. Удар резиной по бездорожью // Российские нанотехнологии. – 2010. – Т. 5, № 1-2. – С. 17-18.
18. Смирнов Н. Новая жизнь «выжатых» битумов // Дороги России XXI века. – 2002. - № 6. - С. 70-78.
19. Смирнов Н.В. Обзор проведенной работы по применению битумнорезиновых композиционных вяжущих материалов БИТРЭК в дорожном строительстве. – М., 2004. – 60 с.
20. Лабунский А. Оборудование для утилизации автомобильных шин и производства асфальта модифицированного резиновой крошки // Основные средства. – 2000. - № 6.
21. Рекомендации по применению битумно-резиновых композиционных вяжущих материалов для строительства и ремонта покрытий автомобильных дорог. М.: Минтранс России, 2003.
22. Рекомендации по применению резиновой крошки в дорожном строительстве. Р РК 218-2008.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ
БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Химия факультеті
Химиялық физика және материалтану кафедрасы
БІТІРУ ЖҰМЫСЫ
КӨЛІК ШИНАСЫНЫҢ РЕЗИНА ҮГІНДІСІНІҢ МҰНАЙ БИТУМЫНЫҢ СИПАТТАМАЛАРЫНА ӘСЕРІН ЗЕРТТЕУ
Орындаған 4 курс студенті ___________________ С.М. Козбакарова
Ғылыми жетекші
х.ғ.д., доцент ____________________ Е.Қ. Оңғарбаев
Норма бақылаушы ____________________ Б.У. Рахимова
Химиялық физика және материалтану
кафедрасының меңгерушісі
х.ғ.д., профессор ____________________ З.А. Мансуров
Алматы 2011
РЕФЕРАТ
Бітіру жұмысының құрылымы мен көлемі: бітіру жұмысы кіріспеден, әдебиеттерді шолудан, тәжірибелік бөлімнен, нәтижелер мен оларды талқылаудан, қорытындыдан және қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жұмыс 40 бетке жазылып, 13 кесте, 6 сурет және 35 қолданылған әдебиеттер тізімін қамтиды.
Түйін сөздер: РЕЗЕҢКЕБИТУМДЫ ТҰТҚЫРҒЫШТАР, ТҮРЛЕНДІРГІШТЕР, АСФАЛЬТ-БЕТОН, ТҮРЛЕНДІРІЛГЕН ЖОЛ БИТУМЫ, РЕЗЕҢКЕ ҮГІНДІЛЕРІ, ЕСКІРГЕН КӨЛІК ДӨҢГЕЛЕКТЕРІ
Зерттеу нысаны - БНД 6090 маркалы стандартты жол битумы, ескірген автокөлік дөңгелектерінен алынған резеңке үгіндісі.
Жұмыстың мақсаты - Ескірген көлік дөңгелектерінен алынған резеңке үгіндсінің дайын жол битумдарының құрамы мен сипаттамаларына әсерін зерттеу.
Жұмыстың ғылыми-практикалық маңызы - битумдарды ескірген автокөлік дөңгелектерінен алынған резеңке үгіндісімен түрлендіру арқылы олардың физика-механикалық сипаттамаларын өзгертуге болатындығы көрсетілді және ескірген автокөлік дөңгелектерін залалсыздандырудың эффективті жолы болып табылады.
Жұмыстың ғылыми жаңалығы - БНД 6090 маркалы стандартты жол битумына резеңке үгіндісінің әсері зерттеліп, оның физика-механикалық сипаттамасына әсер ететін оңтайлы мөлшері анықталды.
Жұмыс апробациясы мен жарияланғандығы. Жұмыстың нәтижелері 2011 жылы Халықаралық Жас ғалымдар және студенттердің ғылыми-практикалық конференциясында баяндалып, баяндама бойынша 1 тезис жарыққа шықты.
РЕФЕРАТ
Обьем и структура выпускной работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, анализа результатов экспериментальных исследований, заключения и списка использованной литературы. Материал работы изложен на 40 стр., содержит 13 таблиц, 6 рисунков и насчитывает 35 источников информации.
Ключевые слова: РЕЗИНОБИТУМНОЕ ВЯЖУЩЕЕ, МОДИФИКАТОРЫ, АСФАЛЬТОБЕТОН, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ДОРОЖНЫЙ БИТУМ, РЕЗИНОВАЯ КРОШКА, ОТРАБОТАННЫЕ ШИНЫ.
В качестве объектов исследования использованы стандартный дорожный битум марки БНД 6090, резиновая крошка, полученная из отработанных автомобильных шин.
Цель работы - изучение влияния резиновой крошки из отработанных шин на состав и характеристики дорожного битума.
Научно-практическая значимость работы заключается в том, что показана возможность изменения физико-механических характеристик битумов модификацией резиновой крошки и этот способ модификации битумов можно рекомендировать как один из путей утилизации отработанных автомобильных шин.
Научная новизна работы - было исследовано влияние резиновой крошки на стандартный дорожный битум марки БНД 6090 и установлено оптимальное количество вводимой в битум резиновой крошки.
Апробация и публикации по работе. Результаты работы в 2011 году доложены на Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых и опубликован 1 тезис доклад.
ГЛОССАРИЙ
Асфальт-бетонды қоспа - белгілі бір арақатынаста алынған және қолданыстағы стандарттар талаптарына сәйкес келетін шағылтасты (қиыршықтасты) құмды, жолдың мұнайлы битумын, түрленімдік және адгезиялық үстемелерді (немесе оларсыз) араластырғыш қондырғыда қыздырылған күйде араластыру арқылы алынған жол-құрылыс материалы.
Асфальт-бетон - нығыздалған асфальт-бетон қоспасы.
Резеңке үгінді - регенерацияланған шина резеңкесінен және түрлі химиялық үстемелерден тұратын күрделі көп құрамдас жүйе. Түйіршіктері қисық, беті үлкен үзілген пішінді болады, үгіту соққысымен ұсақталады.
Резеңкелі-битумды тұтқырғыш (РБТ) - ыңғайға жүретін материалдардың: жолдың мұнайлы битумы, регенерацияланған көлік дөңгелектері резеңкелердің және іріктелген құрамның белгілі бір үстемелерінің қоспасы. Жолдың мұнайлы битумынан жоғарғы және төменгі температураларда жоғары серпімділік-иілімділік қасиеттерімен айрықшаланады (ҚР СТ 1212).
Е с к е р т у - резеңкелі-битумды тұтқырғыштарды беткі-белсенді заттар қосу арқылы, сол сияқты оларды қоспай да дайындауға рұқсат етіледі (ҚР СТ 1025).
МАЗМҰНЫ
бет
Кіріспе 6
1 Әдеби шолу 9
1.1 Мұнай битумды жыныстардан экстракция арқылы органикалық бөлігін алу 9
1.2 Мұнай битумды жыныстардың органикалық бөлігін термокаталитикалық және гидрокаталитикалық жолмен бөліп алу 12
2 Тәжірибені жүргізу әдістемесі 15
2.1 Зерттеу нысаны 15
2.2 МБЖ органикалық бөлігін экстракция әдісі арқылы бөліп алу лабораториялық қондырғысының сипаттамасы және экстрагирлеуді жүргізу әдістемесі 15
2.3 Мұнай шикізатын тотықтыру қондырғысы және процесті жүргізу әдістемесі 17
2.4 Мұнай битумды жыныстардың физика-химиялық сипаттамаларын және топтық құрамын анықтау әдістемесі 18
2.5 Тотығу өнімдерінің физика-химиялықисипаттамаларын анықтау әдістемесі 20
3 Нәтижелер және оларды талқылау 22
3.1 Мұнай битумды жыныстардың органикалық бөлігінің физика-химиялық сипаттамалары 22
3.2 Мұнай битумды жыныстардан битумды алу мүмкіндіктерін зерттеу 24
Қорытынды 32
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 33
Қосымша А - тақырып бойынша жарық көрген жұмыстар 33
Қосымша Б - Күнтізбелік жоспар 35
Қосымша В - рецензия 37
Қосымша Г - 29.10.2010 ж № 311 хаттамадан жазылған 40
КІРІСПЕ
Ескірген көлік дөңгелектері мен эксплуатациядан шыққан резеңке техникалық бұйымдарды қайта өңдеу бүкіл дамыған елдерде экологиялық және экономикалық мәселелерді туындатып отыр. Табиғи мұнай шикізатының сарқылатындығын ескере отырып, екіншілік ресурстарды максималды эффективті түрде пайдалануды талап етеді. Соңғы 10 жылда әлемде ескірген металдық және текстильдік корды бар көлік дөңгелектерін қайта өңдеудің ғылыми-технологиялық тәжірибесі жинақталды және нарықта өңделген көлік дөңгелектерінің сату және сатып алуы зерттелген.
Пайдаланған көлік дөңгелектерінің мөлшерінің күннен-күнге артуы күрделі экологиялық мәселелерді туындатып отыр. Ескірген көлік дөңгелектерін пайдалану бағыттарының бірі - ұнтақтау арқылы алынған резеңке үгіндісінен жол құрылысына, оқшаулағыш қаптамалар және басқа да салаларда қолдануға мүмкіндігі бар түрлендірілген битумды материалдар алуға болады. Резеңке үгіндісін жол құрылысында екіншілік композициялық шикізат ретінде пайдалану битумды үнемдеу, ескірген резеңке техникалық бұйымдарды жою және соған қатысты қоршаған ортаны қорғау мәселесін шешеді.
Асфальт-бетонды жабындының транспорттық-эксплуатациялық сипаттамаларына деген талаптардың өсуі қозғалыс жылдамдығы мен ауыр және өте ауыр көліктердің артуына байланысты болып отыр. Соның салдарынан, магистральді жолдардың қазіргі таңда жол битумдарының сапасы айтарлықтай деңгейде емес екендігінің көрсеткіші болып отыр. Еліміздің мұнай өңдейтін зауыттары өндіретін битумдар қасиеттері бойынша қалыптасқан жағдайға орай талаптарын қанағаттандыра алмайды. Мұнай битумдарын асфальт-бетондар үшін тұтқырғыштар ретінде қолдану мүмкіндіктері тіпті сарқылғандығы байқалады. Нәтижесінде асфальт-бетонды жабындының қызмет көрсету уақыты қысқарады, қарқынды қозғалыс, иілгіштік деформациясы, сызаттар түзілу салдарынан асфальт-бетонды жабындының алдын-ала істен шығу уақыты жылдамдайды. Қоршаған ортаның агрессивті шарттарының әсері, сонымен қоса техногенді және климаттық факторлары да айтарлықтай нұқсан келтіреді. Сондықтан асфальт-бетонды жабындының қызмет көрсету уақыты мен сапасын арттыру үшін кешенді тұтқырғыш материалдарды жасақтау мәселесіне үлкен мән беріліп отыр.
Битумдарды әртүрлі тұтқырғыштармен түрлендіру олардың құрылымын өзгертеді, нәтижесінде иілгіштік интервалы артады, нақтырақ айтқанда температуралық интервалы артады, мұнда асфальт-бетонның ақаулар мен пластикалық бұзылуға деген тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін тұтқырғыштар тұтқырлығын сақтап қалатын температураны айтады. Сонымен қоса пластикалық ақаулар түзілуге деген қарсылыған арттырады.
Битумға әртүрлі қосымшалар қосу арқылы түрлендіру оның құрылымын өзгертеді, мысалы иілгіштік интервалын арттырады, нақтырақ айтқанда температуралық интервалын арттыру, онда тұтқырғыштар тұтқырлығын арттырады, ал бұл қасиеттер асфальт-бетонның ақаулар мен сызаттарға және әртүрлі пластикалық ақауларға қарсы тұру қабілеттігін арттырады, соның ішінде ең біріншісі - қалпынан кетуге қарсылық.
Жол битумына түрлендіргіш қосымшаларды қосу арқылы оның стандартты иілгішітік интервалын +60 - 40°С дейінгі аралыққа арттыруға да болады, бірақ бұл асфальт-бетонды жабындысы бар жолдарға жөндеу жүргізу уақытын ұзартуға толық кепілдік бере алмайды. Битумды түрлендірумен қоса асфальт-бетонды түрлендіру мәселелері туындап отыр. Осы салада ізденіс жұмыстары бірнеше жылдар қатарында жүргізілуде [1-3]. Асфальт-бетонның құрылымын өзгерту үшін оның құрамына күкірт, ұсақталған резеңке, үгітілген резеңке ұнтақтары және каучук грануляттары секілді материалдарды енгізу жолдары қарастырылған. Демпфер қасиетіне ие резеңке тәрізді түрлендіргішті асфальт-бетон қоспасына енгізген кезде, асфальт-бетонды жабындының көліктердің циклді қозғалысы мен температураның өзгерісі кезінде созылу және қысқарту кернеулерінің деңгейін біршама төмендететінін анықтады. Бұл зерттеулер жол құрылысында кең ауқымға ие бола алмады, тек қана белгіленген аймақта бақылаулар нәтижесінде асфальт-бетон жабындыларында сызаттар мен ақаулардың пайда болу деңгейінің төмен екендігін анықтады.
Соңғы жылдары жол нарығында әртүрлі қосымшалар мен түрлендіргіштерді қарқынды пайдалану байқалып келеді: әртүрлі полимерлер, термоэластопласттар, каучуктер, резина үгінділері және т.б. Осы қосымшалардың арқасында асфальт-бетонды жабынды біршама бағалы қасиеттерге ие болады: оның иілгіштігі, температуралық әсерлерге және қайтымды деформацияға тұрақтылығы, эксплуатациялық уақыты артады.
Битумды тұтқырғыштарды түрлендіру үшін резеңке үгіндісін қолдану оң нәтижелер берді. Резеңке битумды тұтқырғыштарды - резеңкебитумды тұтқырғыштар негізіндегі асфальт-бетонды қоспалар, шағылтасты-шайырлы асфальт-бетондар, кедір-бұдырлы бетін өңдейтін құрылғылар саласында қолдануға болады. Асфальт-бетондарды І және ІІ техникалық санаттағы көлік жолдарын, қала көшелерін, ұшу-қону алаңдарын, көпірлер, магистраль жолдарын жасау үшін ұсынылады.
Жұмыстың мақсаты - ескірген көлік дөңгелектерінен алынған резеңке үгіндісін пайдалану арқылы асфальт-бетонды қоспаны дайындаудың технологиясын жасақтау және жүзеге асыру.
Алға қойылған мақсатқа қол жеткізу үшін жұмыстың келесі мәселелері шешілмек:
oo Асфальт-бетонды қоспаны дайындау үшін процестің оңтайлы параметрлерін анықтау: резеңке үгіндісі мен жол битумының қатынасы, қосылатын түрлендіргіштің (пластификатордың) мөлшері.
oo Резеңкебитумды тұтқырғыштың физика-химиялық сипаттамаларын анықтау: жұмсару температурасы, иненің ену тереңдігі, созылғыштығы.
1 Әдеби шолу
1.1 Ескірген көлік дөңгелектерінен алынған резеңке үгінділерін пайдалану тәсілдері
Соңғы жылдары резеңке үгінділері мен ұнтақтарына сұраныс күрт артып кетті. Бұл өнімдердің құны біріншілік шикізат (каучуктер) құнына жақындап келді. Жоғарыда аталып өткен қасиеттер отандық және шетел фирмаларында дөңгелектерді қайта өңдеу технологиясы мен құрал-жабдықтарына деген көзқарасты қарастыру керектігін талап етеді. Ескірген көлік дөңгелектерін қайта өңдеу негізінде механикалық ұнтақтау жатыр, мұнда дөңгелектерді металдық және текстильдік кордтан ажыратып, қажетті мөлшердегі грануляттарды алады.
Алынатын резеңке материалдарының кең ауқымды қолданыс аймақтары [4]:
- өлшемдері 1,0 мм дейінгі ұнтақ резеңкені композициялық баспаналық материалдар (баспаналық орама және резеңке шифер), төсеме және рельстер, вулканизацияланған және вулканизацияланбаған орамалы гидрооқшаулағыш материалдар ретінде пайдаланады;
- өлшемдері 0,5-тен 1,0 мм-ге дейінгі ұнтақ резеңкені асфальт-бетонды қоспаларға мұнай битумына түрлендіруші қосымша ретінде, жол құрылысында пайдаланады, олар жолдың деформациялық және фрикциялық қасиеттерін арттырады. Осындай қосымшалар жол жабындыларының беріктілігін, сонымен қоса соққыға тұрақтылығын, температуралық өзгерістерінің суыққа төзімділігі мен шытынауға тұрақтылығын арттырады. Ұсақталған резеңкенің осындай жетілдірілген жабындылар құрамында материалдық массаның 2% шамасын құрауы тиіс, нақтырақ айтқанда 1 км жол жабындысына 60...70 тонна ұнтақталған резеңке қажет. Соның нәтижесінде жол жабындысының эксплуатациялық уақыты 1,5-2 есе артады.
- өлшемдері 1,0-ден 2,0 мм-ге дейінгі резеңке үгінділері резеңке регенератын дайындау үшін қолданылады, сонымен қоса өндірістік құрылыс материалын, битуминозды баспана материалдарын, асфальт-бетонды қоспаларын, сорбенттер және т.б. алуда қолданады;
- өлшемдері 2,0-ден 5,0 мм-ге дейінгі резеңке үгінділерін жасанды талшықтардан жасалған футбол алаңын, едендік спорттық қондырғылар, жеңіл атлетикалық манеждер, тротуарлық жабындылар, дыбыс жұтатын экрандар, панельдер, жгуттар жасау үшін қолданады.
- өлшемдері 5,0-тен 10 мм-ге дейінгі резеңке үгінділерін ұзақ эуксплуатациялық уақытымен ерекшеленетін, жақсы атмосфераға тұрақтылығымен, шу деңгейінің төмендігі және заманауи дизайнымен ерекшеленетін массивті резеңке плиталарынан трамвай және теміржол өткелдерін, ыңғайлы және қауіпсіз спорт алаңдарын, мал бағатын алаңдар және т.б. жасау үшін қолданады.
Қазіргі таңда жол битумының сапасын, физика-механикалық сипаттамаларын арттыру үшін әртүрлі түрлендіргіштер қолданылады, соның ішінде, жұмысшы температуралық аралығын кеңейтеді, битумға иілгіштік қасиет береді. Түрлендіргіштер ретінде әртүрлі полимерлі материалдар болуы мүмкін: синтетикалық каучуктер, термоэластопластар, арнайы синтезделген полимерлер (этиленнің винилацетатпен сополимері) және т.б.
Битумның түрлендіргішпен технологиялық түрленуі 160-180°С температурада периодты немесе үздіксіз араласуына негізделген. Бұл кезде полимер битумда таралып, белгілі бір құрылым түзеді [5]. Алынатын полимерлі-битумды тұтқырғыштың (ПБТ) қасиеті түрленбеген битумға қарағанда әлдеқайда жақсы. SBS типіндегі полимермен түрленген ПБТ сапасының көрсеткіштері 218.010-98 салалық стандартымен регламенттелген.
Полимерлі материалдармен түрлендіру технологиясының кемшілігіне түрлендіргіштің жоғары құндылығы, қолданылатын қондырғылардың қымбаттығы, энергия шығынының өте жоғары болуы жатады.
Потапов Е.С. және т.б. жұмысында [6,7] жол битумын полиэтиленді қапшық қалдықтарымен аз уақыт аралығында және энергия шығыны ең аз кезінде түрлендіру арқылы сапалы ПБТ алынған. Жол битумын полимерлі қапшықтар қалдықтарымен жоғары жылдамдықты, үздікті араластырғышта араластыру арқылы түрлендіру процесіне зерттеулер жүргізілген.
Жол битумына ұсақдисперсті резеңке үгіндісін қосымша ретінде пайдалануға болатыны белгілі. Әдістің негізінде резеңке үгіндісін сұйық битумға енгізу және жүйені 150-250°С температурада эффективті гомогенизациялау жатыр [8, 9].
Әдістің кемшілігіне қолданыс аясының тарлығы жатады, мұнда ұсақ дисперсті резеңке үгіндісін пайдалану қажет, бұл өз алдына қымбат және бастапқы үгінді мен композицияның гомогенизациялау режимінің қасиетіне елеулі әсер етеді. 150-250°С температуралық интервалдар арасында резеңкенің ісінуі мен пластификациясы, сонымен қоса оның жартылай деструкциясы жүреді. Осы процестердің қатынасы, сәйкесінше соңғы өнімнің қасиеті көптеген факторларға тәуелді және қиын реттеледі.
Ескірген көлік дөңгелектерінен резеңке үгіндісі көмегімен битумды материалдар алу арқылы пайдаға асыру әдістері белгілі, мұнда өңделген резеңке 454°С-қа дейінгі жоғары температурада қайнайтын мұнай өнімдеріне термиялық түрде деполимерленеді, ол өз алдына көмірді сұйылту процесіне ұқсайды [10]. Патентте [11] 100-500°С температурада мұнай қалдықтарында резеңке үгіндісінің термиялық еруі жүреді, ондағы мақсат - бастапқы шикізатты кокстеу процесіне пайдалану.
Осы әдістердің кемшілігі жоғары температураны пайдалану және алынған дөңгелек өнімдерінің майларда еруі жатады, ол өз алдына тауарлы өнім алу үшін аралық өнім немесе битумдардың араласуы [10], я болмаса кейінгі кезекті кокстеу процесі болып табылады [11].
Жақсы гомогенизацияланған, сақтау кезінде тұрақты битумды материалдар алу үшін мұнайдың ауыр қалдықтары мен резеңке үгіндісінің қоспасын ауада өңдейді. Бұл әдетте [12] түрленген битумды ауыр мұнай қалдықтары мен резеңке үгінділерін 252°С (485 F) температурада ауа қатысында 2-8 сағат аралығында өңдеу арқылы алады. Ауаның шығыны 45 м3т қоспа∙сағ, шектік мәні 57 м3т қоспа∙сағ, резина үгіндісі мен еріткіштің қатынасы 1-27:99-63 құрайды. Ірілігі 0,83 мм-ден үлкен емес резеңке үгіндісін пайдалануға болады. Процесс уақытын қажетті сапасы бар битумды өнімді алу үшін есептейді, ал сапалы битумды жол құрылысына немесе оқшаулағыш материалдар ретінде қолдануға болады.
Бұл әдістің кемшілігіне ескірген көлік дөңгелектерінен алынған өзіндік бағасы қымбат ұсақ дисперсті резина үгіндісін пайдалану жатады.
Ескірген көлік дөңгелектерін үгіту арқылы жоғары температурада қайнайтын мұнай қалдықтарында резина үгіндісін термиялық және ауада өңдеу арқылы пайдалану әдістері дайындалды [13]. Термиялық және ауада өңдеуді 250-300°С температура аралығында резеңке үгіндісі:мұнай қалдығы 10:90-40:60 қатынасында қатар жүргізеді. Сонымен қоса процесті екі сатыда жүргізеді: бірінші саты - 280-320°С температурада термиялық өңдейді, екінші саты - 230-270°С температурада резеңке үгіндісі:мұнай қалдығы 10:90-40:60 қатынасында ауада өңдейді.
Жол қаптамаларын жасау үшін резеңкебитумды тұтқыр заттарды дайындау әдістері жасалды [14]. Бұл әдісте мөлшері 1 мм-ден кіші резеңке ұнтақтарын қоспада пластификатормен (сланецті немесе антраценді май) бірге алдымен 190-220oC температурада, кейін 240-260oC температурада термиялық өңдейді, алынған өнімді битуммен араластырады да, құрылым түзгіштерді (полиэтиленді балауыз, күкірт және т.б.) қосады.
Бұл әдістің кемшілігіне бастапқы шикізаттың өлшемдерінің 1 мм-ден кіші мөлшерде қажеттілігі, ал ол көлік дөңгелектерін пайдалануда мүмкін емес, себебі көлік дөңгелектерінде металдық корд және металл бөлшектері кездеседі. Сонымен қоса, алынған резеңкебитумды композиция құрамында күйе және резеңкенің минералды компоненттері болады, бұл алынған өнімнің қолданыс аясын едәуір тарылта түседі.
Полимерлі қалдықтар, ескірген көлік дөңгелектері, рубероид және т.б. термиялық өңдеудің құрылғысы жасалды [15]. Бұл құрылғыда шикізатты түтінді газдармен қыздырылатын цилиндрлік аппаратқа салады, аппарат екі жүктеуші люк және шикізаттан ыдыраған газ бен сұйықтық шығатын арнайы штуцерлермен жабдықталған. Аппараттың төменгі бөлігінде винтті араластырғыш, оның үстінде биіктігі бойынша орналасқан бірнеше ажыратқыш сақиналар бекітілген. Процес аяқталғаннан кейін сұйық өнімді жинап, ал қатты қалдықты тормен бірге шығарып алады.
Бұл құрылғының кемшілігі болып, резеңкенің каучукты полимерінің термиялық ыдырауы нәтижесінде сұйық өнім алынады, бұл өнім резеңкебитумды композициялық материалдар ретінде қолданылмайды, мысалы, гидрооқшаулағыш немесе жол құрылысында пайдалануға болмайды. Алынатын қатты қалдық резеңкенің ыдырау өнімдерімен ластанған, сондықтан да оның пайдалы қолданыс аясы тар. Аралық өнімдердің де шығымы өте көп, оларды да жоюдың жолдарын қарастыру қажет. Сонымен қоса, берілген құрылғыда масса- және жылу алмасу процестерінің де мәселесі толығымен шешілмеген, өңделетін заттардың жылу берілу бетінде күйіп кетуіне әкеледі, сондықтан аппаратты әрбір жұмыс циклінен кейін тазалауды қажет етеді.
2004 жылы Жаңа Каучук жол нарығына әмбебап УНИРЕМ асфальт-бетонды түрлендіргішін шығарады, оның негізі жоғары температуралық жылжыта ұсақтау арқылы ескірген көлік дөңгелектерінен алынған резеңке болып табылады. Ескірген көлік резеңкесінің бір бөлігіне бір мезетте қарқынды сығу, жылжыту арқылы деформациялау және қыздыру процестерін жүргізгенде үздікті девулканизацияланған резеңке үгіндісін алуға болады. Роторлы диспергаторларда жоғары температура мен айтарлықтай жылжыту күштерінің әсерінен материалдың өлшемдері 0,1-1,5 мм-ге дейін ұнтақталуы және резеңкенің жартылай девулканизациясы жүреді. Соның салдарынан барлық молекулааралық байланыстардың 15-30 % үзіледі, ал өзіндік молекуланың деструкциясы жүрмейді. Осы ұнтақтың әрбір бөлшегі жеке агломерат болып табылады, өзара әлсіз байланысқан микроблоктардан және өлшемдері 5-10 микрон болатын кластерлерден тұрады. Ұнтақты ыстық битумға енгізген кезде оның бөлшектері жеке микроблоктарға ыдырайды, соның салдарынан битумның адгезиялық қасиеттері жақсарады және оның шытынауға деген беріктілігі артады. Түрлендіргішті резеңкебитумды тұтқырғыштар алу үшін қолданады және оны асфальт-бетон қоспасына құрғақ әдіспен енгізеді, нақтырақ айтқанда, битум мен асфальттың минералды компоненттерінің араласу сатысында арнайы құрал-жабдықтарсыз және асфальт-бетонның қоспасының температуралық-уақыттық режимдерінің өзгерісінсіз жүреді.
ИНФОТЕХ ҒӨҚ, ГП РосдорҒЗИ және Ресейлік ҒА ұсақдисперсті резеңке үгіндісі негізіндегі түрленген мұнай битумын және БИТРЭК композициялық материалын алу технологиясы жасалды. БИТРЭК тұтқырғыштары Мәскеу МӨЗ-дағы маркасы БНД 6090 битумынан өңдеу жолымен алынды. Түрлендіргіш ретінде РТБ қалдықтарынан және ескірген көлік дөңгелектерінен алынған ұсақ дисперсті резеңке үгіндісі 1:1 қатынаста қолданылды. Түрлендіргіштің битумдағы мөлшері масса бойынша 8-10 % құрайды. Битумға резеңке үгіндісін қосу арнайы химиялық қосымшалар арқылы жүзеге асады, мұндағы жалпы шығыны 5-15 % резеңке үгіндісін енгізген кезде 1-2 %-дан аспайды. Полимеризация үшін химиялық агенттер және инициаторлар ретінде бейорганикалық тотықтырғыштар, органикалық пероксидтер, ауыспалы валентті координациялық байланыстары бар металдар және қол жетімді химиялық қосылыстан синтезделіп алынған ауыспалы металдар резеңке бөлшектерін тұтқырғыштар көлеміне девулканизация процесі арқылы катализдейді.
Бұл жұмыста [4] резеңке үгіндісі бар асфальт-бетонды дайындаудың технологиясы ұсынылды: ысытылған араластырғышқа толтырғышты салады, битум мен минералды ұнтақты қажетті температураға дейін жеткізген кезде, резеңке үгіндісін қосады. Араластыру ұзақтығы 3-5 минутты қамтиды. Араластырғаннан кейін қоспаны араластырғышта 60 минут ұстайды. Араластыру температурасын 150-ден 225 ºС дейін арттыру және резеңке битумды минералдық қоспаны араластырғаннан кейін ұстап тұру үлгілердің беріктілік көрсеткішінің жоғарылауын қамтамасыз етеді. Битумды минералды композицияларға резеңке үгіндісін қосу зерттеудің жоғары температурасы кезінде сығылуға деген қарсылығының артуына алып келді және шытынау температурасының (15-25ºС) айтарлықтай төмендегендігі байқалды, бұл композициялардың ұзақтылық мерзімін арттыруға септігін тигізді.
Осылайша, асфальт-бетонның эксплуатациялық қасиетін жақсартудың эффективті жолы - резеңке үгіндісімен түрлендіру болып табылады, ол жабындының иілгіштік деформациясын және температуралық ауытқуларға сезімталдығын төмендетеді, көлік қозғалысы кезінде діріл деңгейі азаяды, материалдың жұмысқа қабілетті температуралық аралығы кеңейеді.
Эксплуатациядан шыққан ескірген көлік дөңгелектерін қайта өңдеуді ұйымдастыру тек қана аймақтың экологиялық мәселесін шешіп қана қоймай, халықты жаңадан жұмыс орнымен қамтып, сол өндірістен түсетін қаржы бюджеттің мөлшерін толтыруға септігін тигізеді [20].
1.2 Резеңке битумды материалдардың құрамы мен қасиеті
Резеңке битумды тұтқырғыштар фазалық және химиялық құрамы бойынша біртекті емес және құрылымы бойынша типтік композициялық материалдар болып табылады, олардың пайдаланылымдылық қасиеттері оның құраушыларымен және жалпы жүйеге әсерімен анықталады. Тұтқырғыш құрамында резеңке үгіндісі полимерлі компоненттің бөлшегі рөлін атқарады, ол асфальт-бетонның дисперсті-иілімді армирленуін жүзеге асырады.
Резеңке битумды композициялық тұтқырғыштар тотыққан битумның ескірген көлік дөңгелектерінен алынған ұсақ дисперсті резеңке үгіндісімен (немесе битумдар қоспасы) біртекті қоспасы болып табылады және дайындалу процесі кезінде арнайы химиялық өңдеуге ұшырайды. Осы кезде резеңке бөлшектері толық ыдырамайды немесе еріп кетпейді, керісінше битумның компоненттерімен берік байланыс түзеді, бірақ химиялық байланыстары қозғалғыш келеді және өзінің қасиеттерін жаңа материалда көрсете бастайды. Қарапайым битумдармен салыстырғанда, жаңа тұтқырғыштар екі пайдалы қасиеттерді қамтиды (басты түрде, резеңкенің), фазалық және химиялық құрамы бойынша біртекті емес және өзінің табиғаты бойынша композициялық материалдар класына жатады. Қоспа құрамында битум сұйық немесе псевдосұйық термопластты матрица қызметін атқарады, ал резеңке бөлшектері тұтқырғыш көлемінде серпімді күштік каркас түзеді.
Жоғарыда аталып өткен тұтқырғыштың тігілген молекулалық құрылысы болған кезде, битум мен резеңкеде болатын қауіпті және улы қосылыстар полимерлі торға қапталады және химиялық байланысады, сондықтан олардың бөлінуі тежелген. Санитарлық-гигиеналық тәжірибелер осындай құрылымды тұтқырғыштар битуммен салыстырғанда бөлінетін улы заттардың мөлшері айтарлықтай төмен және қатаң экологиялық талаптарға сай келетіндігін дәлелдеді.
Тұтқырғыштар өндірілетін химиялық технологияда битум мен резеңке үгіндісі қоспасына арнайы реагент-катализаторды енгізуге негізделген, олар процестің радикалды деструкциясын реттейді және резеңкенің каучукті тізбегі мен битумның жоғары молекулалы компоненттерін өзара тігеді. Бұл битумның көлемі мен резеңкенің бетінде, тірі тізбек режимінде химиялық инициирленген сатылы полимерленуі үшін негізгі шарт болып табылады. Нәтижесінде резеңке үгіндісінің бөлшектері өзара да, битумның жоғары молекулалы компоненттерімен де айтарлықтай берік химиялық байланыстар арқасында гетерогенді, армирленген, полимерлі кеңістікті құрылым түзе бірігеді. Бүкіл диспертік гетерогенді жүйенің тұрақтылығын, тұтқырғышқа жоғары және ұзақ уақытты адгезияны полярлы молекулалық топтар, сонымен қоса дайындау процесі кезінде материалдың химиялық құрылымына көп мөлшерде қосылатын материалдар қамтамасыз етеді.
Резеңке битумды тұтқырғыштарды (РБТ) дайындау екі әдіс арқылы жүзеге асырылады [21]:
1. Концентрациясы қажетті мөлшердегі ерітінді дайындап алады да, резеңке үгіндісін алдын ала пластификаторда ерітеді, кейін битумға қосады. Компонеттерді біртекті күйге келгенше араластыру температурасы 150-170°С кезінде арнайы қондырғыда жүзеге асады. РБТ үшін пластификатор ретінде 20799 стандарты бойынша маркасы И-20А, И-30А, И-40А, И-50А индустриалдық майлар алынды, ал ТШ 38101582 бойынша тұтқыр жол битумдары немесе оның қоспалары алынды.
2. Белгіленген құрам бойынша РБТ барлық компоненттерін бір ыдыста біртекті массаға келгенше араластырады. РБТ құрамында пластификатор болған кезде 120-140°С температурада битумға қосады, біртекті күйге келгенше араластырады. Кейін тұрақты қыздыру және араластыру кезінде 145-190°С температура кезінде резеңке үгіндісін қосады. РБТ құрамында пластификатор болмаған жағдайда битумды 160-170°С температураға дейін қыздырады, содан кейін порциялы түрде резеңке үгіндісін қосады. Тұрақты араластыру кезінде қоспа температурасын 165-180°С-қа дейін жеткізеді.
Асфальт-бетонды қоспаны түрлендірудің екі әдісі бар [22]:
1. Резеңке үгіндісін минералды бөлігіне қосу. Салмақ бойынша мөлшері өлшенген резеңке үгіндісін температурасы 190°С-тан төмен емес қыздырылған тасты материалы бар араластырғыш қондырғыға салады. Қоспаны 40-60 секунд аралығында араластырады. Кейін араластырғыш қондырғыға минералды ұнтақ, резеңке үгіндісі және битумды салады.
2. Екінші әдіс бойынша тасты материалды 180-200°С температураға дейін қыздырады, оған активтелген минералды ұнтақ қосады, резеңке битумды тұтқырғыштарды араластырғышта дайындайды және қыздырылған қажетті мөлшерде берілген түйіршікті минералды материалға қосады да, араластырады. Маркасы БНД 130200, БНД 90130, БНД 6090 және резеңке үгіндісінің қатынасын тәжірибелік әдіс арқылы анықтайды. Дайын қоспаның температурасы 165-180°С болуы тиіс.
2 Тәжірибені жүргізу әдістемесі
2.1 Зерттеу нысаны
Бұл жұмыста зерттеу нысаны ретінде маркасы БНД 6090 тауарлы жол битумы және фракциясы екі түрлі резеңке үгінділері пайдаланылды: фракция өлшемі 0,6-1,0 мм болатын активтелмеген және фракция өлшемі 0,6 мм-ден кіші болатын активтелген резеңке үгінділері.
2.5 Тотығу өнімдерінің физика-механикалық сипаттамаларын анықтау әдістемесі
Дайындалған резеңке битумды тұтқырғыштың сәйкестігін анықтау үшін келесі физика-механикалық сипаттамалары анықталды:
oo Жұмсару температурасы - бұл битумның салыстырмалы қатты күйінен сұйық күйге өту температурасы. Жұмсару температурасын 11506-73 стандартына сәйкес Сақина және шар әдісі бойынша анықтайды. Бүкіл тәжірибе барысында белгілі бір уақыт аралығында алынған битум үлгілерін стандартты сақиналарға жинайды. Ауада немесе суда суығаннан кейін, сақинаны ұстағыштың саңылауына бекітеді. Битумның үстіне болаттан жасалған шарды қояды. Сақина мен зерттелетін битумды глицерин және суы бар моншаға салады да, жылдамдығы минутына (50,5)С болатын плитада қыздырады. Битумы бар шарик аппараттың төменгі бөлігіне тиген температураны анықталатын температура деп қарастырады және басқа екі үлгі көмегімен орташа температурасын анықтайды.
oo Иненің ену тереңдігі немесе пенетрация битумның қаттылығын жанама ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Химия факультеті
Химиялық физика және материалтану кафедрасы
БІТІРУ ЖҰМЫСЫ
КӨЛІК ШИНАСЫНЫҢ РЕЗИНА ҮГІНДІСІНІҢ МҰНАЙ БИТУМЫНЫҢ СИПАТТАМАЛАРЫНА ӘСЕРІН ЗЕРТТЕУ
Орындаған 4 курс студенті ___________________ С.М. Козбакарова
Ғылыми жетекші
х.ғ.д., доцент ____________________ Е.Қ. Оңғарбаев
Норма бақылаушы ____________________ Б.У. Рахимова
Химиялық физика және материалтану
кафедрасының меңгерушісі
х.ғ.д., профессор ____________________ З.А. Мансуров
Алматы 2011
РЕФЕРАТ
Бітіру жұмысының құрылымы мен көлемі: бітіру жұмысы кіріспеден, әдебиеттерді шолудан, тәжірибелік бөлімнен, нәтижелер мен оларды талқылаудан, қорытындыдан және қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жұмыс 40 бетке жазылып, 13 кесте, 6 сурет және 35 қолданылған әдебиеттер тізімін қамтиды.
Түйін сөздер: РЕЗЕҢКЕБИТУМДЫ ТҰТҚЫРҒЫШТАР, ТҮРЛЕНДІРГІШТЕР, АСФАЛЬТ-БЕТОН, ТҮРЛЕНДІРІЛГЕН ЖОЛ БИТУМЫ, РЕЗЕҢКЕ ҮГІНДІЛЕРІ, ЕСКІРГЕН КӨЛІК ДӨҢГЕЛЕКТЕРІ
Зерттеу нысаны - БНД 6090 маркалы стандартты жол битумы, ескірген автокөлік дөңгелектерінен алынған резеңке үгіндісі.
Жұмыстың мақсаты - Ескірген көлік дөңгелектерінен алынған резеңке үгіндсінің дайын жол битумдарының құрамы мен сипаттамаларына әсерін зерттеу.
Жұмыстың ғылыми-практикалық маңызы - битумдарды ескірген автокөлік дөңгелектерінен алынған резеңке үгіндісімен түрлендіру арқылы олардың физика-механикалық сипаттамаларын өзгертуге болатындығы көрсетілді және ескірген автокөлік дөңгелектерін залалсыздандырудың эффективті жолы болып табылады.
Жұмыстың ғылыми жаңалығы - БНД 6090 маркалы стандартты жол битумына резеңке үгіндісінің әсері зерттеліп, оның физика-механикалық сипаттамасына әсер ететін оңтайлы мөлшері анықталды.
Жұмыс апробациясы мен жарияланғандығы. Жұмыстың нәтижелері 2011 жылы Халықаралық Жас ғалымдар және студенттердің ғылыми-практикалық конференциясында баяндалып, баяндама бойынша 1 тезис жарыққа шықты.
РЕФЕРАТ
Обьем и структура выпускной работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, анализа результатов экспериментальных исследований, заключения и списка использованной литературы. Материал работы изложен на 40 стр., содержит 13 таблиц, 6 рисунков и насчитывает 35 источников информации.
Ключевые слова: РЕЗИНОБИТУМНОЕ ВЯЖУЩЕЕ, МОДИФИКАТОРЫ, АСФАЛЬТОБЕТОН, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ДОРОЖНЫЙ БИТУМ, РЕЗИНОВАЯ КРОШКА, ОТРАБОТАННЫЕ ШИНЫ.
В качестве объектов исследования использованы стандартный дорожный битум марки БНД 6090, резиновая крошка, полученная из отработанных автомобильных шин.
Цель работы - изучение влияния резиновой крошки из отработанных шин на состав и характеристики дорожного битума.
Научно-практическая значимость работы заключается в том, что показана возможность изменения физико-механических характеристик битумов модификацией резиновой крошки и этот способ модификации битумов можно рекомендировать как один из путей утилизации отработанных автомобильных шин.
Научная новизна работы - было исследовано влияние резиновой крошки на стандартный дорожный битум марки БНД 6090 и установлено оптимальное количество вводимой в битум резиновой крошки.
Апробация и публикации по работе. Результаты работы в 2011 году доложены на Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых и опубликован 1 тезис доклад.
ГЛОССАРИЙ
Асфальт-бетонды қоспа - белгілі бір арақатынаста алынған және қолданыстағы стандарттар талаптарына сәйкес келетін шағылтасты (қиыршықтасты) құмды, жолдың мұнайлы битумын, түрленімдік және адгезиялық үстемелерді (немесе оларсыз) араластырғыш қондырғыда қыздырылған күйде араластыру арқылы алынған жол-құрылыс материалы.
Асфальт-бетон - нығыздалған асфальт-бетон қоспасы.
Резеңке үгінді - регенерацияланған шина резеңкесінен және түрлі химиялық үстемелерден тұратын күрделі көп құрамдас жүйе. Түйіршіктері қисық, беті үлкен үзілген пішінді болады, үгіту соққысымен ұсақталады.
Резеңкелі-битумды тұтқырғыш (РБТ) - ыңғайға жүретін материалдардың: жолдың мұнайлы битумы, регенерацияланған көлік дөңгелектері резеңкелердің және іріктелген құрамның белгілі бір үстемелерінің қоспасы. Жолдың мұнайлы битумынан жоғарғы және төменгі температураларда жоғары серпімділік-иілімділік қасиеттерімен айрықшаланады (ҚР СТ 1212).
Е с к е р т у - резеңкелі-битумды тұтқырғыштарды беткі-белсенді заттар қосу арқылы, сол сияқты оларды қоспай да дайындауға рұқсат етіледі (ҚР СТ 1025).
МАЗМҰНЫ
бет
Кіріспе 6
1 Әдеби шолу 9
1.1 Мұнай битумды жыныстардан экстракция арқылы органикалық бөлігін алу 9
1.2 Мұнай битумды жыныстардың органикалық бөлігін термокаталитикалық және гидрокаталитикалық жолмен бөліп алу 12
2 Тәжірибені жүргізу әдістемесі 15
2.1 Зерттеу нысаны 15
2.2 МБЖ органикалық бөлігін экстракция әдісі арқылы бөліп алу лабораториялық қондырғысының сипаттамасы және экстрагирлеуді жүргізу әдістемесі 15
2.3 Мұнай шикізатын тотықтыру қондырғысы және процесті жүргізу әдістемесі 17
2.4 Мұнай битумды жыныстардың физика-химиялық сипаттамаларын және топтық құрамын анықтау әдістемесі 18
2.5 Тотығу өнімдерінің физика-химиялықисипаттамаларын анықтау әдістемесі 20
3 Нәтижелер және оларды талқылау 22
3.1 Мұнай битумды жыныстардың органикалық бөлігінің физика-химиялық сипаттамалары 22
3.2 Мұнай битумды жыныстардан битумды алу мүмкіндіктерін зерттеу 24
Қорытынды 32
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 33
Қосымша А - тақырып бойынша жарық көрген жұмыстар 33
Қосымша Б - Күнтізбелік жоспар 35
Қосымша В - рецензия 37
Қосымша Г - 29.10.2010 ж № 311 хаттамадан жазылған 40
КІРІСПЕ
Ескірген көлік дөңгелектері мен эксплуатациядан шыққан резеңке техникалық бұйымдарды қайта өңдеу бүкіл дамыған елдерде экологиялық және экономикалық мәселелерді туындатып отыр. Табиғи мұнай шикізатының сарқылатындығын ескере отырып, екіншілік ресурстарды максималды эффективті түрде пайдалануды талап етеді. Соңғы 10 жылда әлемде ескірген металдық және текстильдік корды бар көлік дөңгелектерін қайта өңдеудің ғылыми-технологиялық тәжірибесі жинақталды және нарықта өңделген көлік дөңгелектерінің сату және сатып алуы зерттелген.
Пайдаланған көлік дөңгелектерінің мөлшерінің күннен-күнге артуы күрделі экологиялық мәселелерді туындатып отыр. Ескірген көлік дөңгелектерін пайдалану бағыттарының бірі - ұнтақтау арқылы алынған резеңке үгіндісінен жол құрылысына, оқшаулағыш қаптамалар және басқа да салаларда қолдануға мүмкіндігі бар түрлендірілген битумды материалдар алуға болады. Резеңке үгіндісін жол құрылысында екіншілік композициялық шикізат ретінде пайдалану битумды үнемдеу, ескірген резеңке техникалық бұйымдарды жою және соған қатысты қоршаған ортаны қорғау мәселесін шешеді.
Асфальт-бетонды жабындының транспорттық-эксплуатациялық сипаттамаларына деген талаптардың өсуі қозғалыс жылдамдығы мен ауыр және өте ауыр көліктердің артуына байланысты болып отыр. Соның салдарынан, магистральді жолдардың қазіргі таңда жол битумдарының сапасы айтарлықтай деңгейде емес екендігінің көрсеткіші болып отыр. Еліміздің мұнай өңдейтін зауыттары өндіретін битумдар қасиеттері бойынша қалыптасқан жағдайға орай талаптарын қанағаттандыра алмайды. Мұнай битумдарын асфальт-бетондар үшін тұтқырғыштар ретінде қолдану мүмкіндіктері тіпті сарқылғандығы байқалады. Нәтижесінде асфальт-бетонды жабындының қызмет көрсету уақыты қысқарады, қарқынды қозғалыс, иілгіштік деформациясы, сызаттар түзілу салдарынан асфальт-бетонды жабындының алдын-ала істен шығу уақыты жылдамдайды. Қоршаған ортаның агрессивті шарттарының әсері, сонымен қоса техногенді және климаттық факторлары да айтарлықтай нұқсан келтіреді. Сондықтан асфальт-бетонды жабындының қызмет көрсету уақыты мен сапасын арттыру үшін кешенді тұтқырғыш материалдарды жасақтау мәселесіне үлкен мән беріліп отыр.
Битумдарды әртүрлі тұтқырғыштармен түрлендіру олардың құрылымын өзгертеді, нәтижесінде иілгіштік интервалы артады, нақтырақ айтқанда температуралық интервалы артады, мұнда асфальт-бетонның ақаулар мен пластикалық бұзылуға деген тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін тұтқырғыштар тұтқырлығын сақтап қалатын температураны айтады. Сонымен қоса пластикалық ақаулар түзілуге деген қарсылыған арттырады.
Битумға әртүрлі қосымшалар қосу арқылы түрлендіру оның құрылымын өзгертеді, мысалы иілгіштік интервалын арттырады, нақтырақ айтқанда температуралық интервалын арттыру, онда тұтқырғыштар тұтқырлығын арттырады, ал бұл қасиеттер асфальт-бетонның ақаулар мен сызаттарға және әртүрлі пластикалық ақауларға қарсы тұру қабілеттігін арттырады, соның ішінде ең біріншісі - қалпынан кетуге қарсылық.
Жол битумына түрлендіргіш қосымшаларды қосу арқылы оның стандартты иілгішітік интервалын +60 - 40°С дейінгі аралыққа арттыруға да болады, бірақ бұл асфальт-бетонды жабындысы бар жолдарға жөндеу жүргізу уақытын ұзартуға толық кепілдік бере алмайды. Битумды түрлендірумен қоса асфальт-бетонды түрлендіру мәселелері туындап отыр. Осы салада ізденіс жұмыстары бірнеше жылдар қатарында жүргізілуде [1-3]. Асфальт-бетонның құрылымын өзгерту үшін оның құрамына күкірт, ұсақталған резеңке, үгітілген резеңке ұнтақтары және каучук грануляттары секілді материалдарды енгізу жолдары қарастырылған. Демпфер қасиетіне ие резеңке тәрізді түрлендіргішті асфальт-бетон қоспасына енгізген кезде, асфальт-бетонды жабындының көліктердің циклді қозғалысы мен температураның өзгерісі кезінде созылу және қысқарту кернеулерінің деңгейін біршама төмендететінін анықтады. Бұл зерттеулер жол құрылысында кең ауқымға ие бола алмады, тек қана белгіленген аймақта бақылаулар нәтижесінде асфальт-бетон жабындыларында сызаттар мен ақаулардың пайда болу деңгейінің төмен екендігін анықтады.
Соңғы жылдары жол нарығында әртүрлі қосымшалар мен түрлендіргіштерді қарқынды пайдалану байқалып келеді: әртүрлі полимерлер, термоэластопласттар, каучуктер, резина үгінділері және т.б. Осы қосымшалардың арқасында асфальт-бетонды жабынды біршама бағалы қасиеттерге ие болады: оның иілгіштігі, температуралық әсерлерге және қайтымды деформацияға тұрақтылығы, эксплуатациялық уақыты артады.
Битумды тұтқырғыштарды түрлендіру үшін резеңке үгіндісін қолдану оң нәтижелер берді. Резеңке битумды тұтқырғыштарды - резеңкебитумды тұтқырғыштар негізіндегі асфальт-бетонды қоспалар, шағылтасты-шайырлы асфальт-бетондар, кедір-бұдырлы бетін өңдейтін құрылғылар саласында қолдануға болады. Асфальт-бетондарды І және ІІ техникалық санаттағы көлік жолдарын, қала көшелерін, ұшу-қону алаңдарын, көпірлер, магистраль жолдарын жасау үшін ұсынылады.
Жұмыстың мақсаты - ескірген көлік дөңгелектерінен алынған резеңке үгіндісін пайдалану арқылы асфальт-бетонды қоспаны дайындаудың технологиясын жасақтау және жүзеге асыру.
Алға қойылған мақсатқа қол жеткізу үшін жұмыстың келесі мәселелері шешілмек:
oo Асфальт-бетонды қоспаны дайындау үшін процестің оңтайлы параметрлерін анықтау: резеңке үгіндісі мен жол битумының қатынасы, қосылатын түрлендіргіштің (пластификатордың) мөлшері.
oo Резеңкебитумды тұтқырғыштың физика-химиялық сипаттамаларын анықтау: жұмсару температурасы, иненің ену тереңдігі, созылғыштығы.
1 Әдеби шолу
1.1 Ескірген көлік дөңгелектерінен алынған резеңке үгінділерін пайдалану тәсілдері
Соңғы жылдары резеңке үгінділері мен ұнтақтарына сұраныс күрт артып кетті. Бұл өнімдердің құны біріншілік шикізат (каучуктер) құнына жақындап келді. Жоғарыда аталып өткен қасиеттер отандық және шетел фирмаларында дөңгелектерді қайта өңдеу технологиясы мен құрал-жабдықтарына деген көзқарасты қарастыру керектігін талап етеді. Ескірген көлік дөңгелектерін қайта өңдеу негізінде механикалық ұнтақтау жатыр, мұнда дөңгелектерді металдық және текстильдік кордтан ажыратып, қажетті мөлшердегі грануляттарды алады.
Алынатын резеңке материалдарының кең ауқымды қолданыс аймақтары [4]:
- өлшемдері 1,0 мм дейінгі ұнтақ резеңкені композициялық баспаналық материалдар (баспаналық орама және резеңке шифер), төсеме және рельстер, вулканизацияланған және вулканизацияланбаған орамалы гидрооқшаулағыш материалдар ретінде пайдаланады;
- өлшемдері 0,5-тен 1,0 мм-ге дейінгі ұнтақ резеңкені асфальт-бетонды қоспаларға мұнай битумына түрлендіруші қосымша ретінде, жол құрылысында пайдаланады, олар жолдың деформациялық және фрикциялық қасиеттерін арттырады. Осындай қосымшалар жол жабындыларының беріктілігін, сонымен қоса соққыға тұрақтылығын, температуралық өзгерістерінің суыққа төзімділігі мен шытынауға тұрақтылығын арттырады. Ұсақталған резеңкенің осындай жетілдірілген жабындылар құрамында материалдық массаның 2% шамасын құрауы тиіс, нақтырақ айтқанда 1 км жол жабындысына 60...70 тонна ұнтақталған резеңке қажет. Соның нәтижесінде жол жабындысының эксплуатациялық уақыты 1,5-2 есе артады.
- өлшемдері 1,0-ден 2,0 мм-ге дейінгі резеңке үгінділері резеңке регенератын дайындау үшін қолданылады, сонымен қоса өндірістік құрылыс материалын, битуминозды баспана материалдарын, асфальт-бетонды қоспаларын, сорбенттер және т.б. алуда қолданады;
- өлшемдері 2,0-ден 5,0 мм-ге дейінгі резеңке үгінділерін жасанды талшықтардан жасалған футбол алаңын, едендік спорттық қондырғылар, жеңіл атлетикалық манеждер, тротуарлық жабындылар, дыбыс жұтатын экрандар, панельдер, жгуттар жасау үшін қолданады.
- өлшемдері 5,0-тен 10 мм-ге дейінгі резеңке үгінділерін ұзақ эуксплуатациялық уақытымен ерекшеленетін, жақсы атмосфераға тұрақтылығымен, шу деңгейінің төмендігі және заманауи дизайнымен ерекшеленетін массивті резеңке плиталарынан трамвай және теміржол өткелдерін, ыңғайлы және қауіпсіз спорт алаңдарын, мал бағатын алаңдар және т.б. жасау үшін қолданады.
Қазіргі таңда жол битумының сапасын, физика-механикалық сипаттамаларын арттыру үшін әртүрлі түрлендіргіштер қолданылады, соның ішінде, жұмысшы температуралық аралығын кеңейтеді, битумға иілгіштік қасиет береді. Түрлендіргіштер ретінде әртүрлі полимерлі материалдар болуы мүмкін: синтетикалық каучуктер, термоэластопластар, арнайы синтезделген полимерлер (этиленнің винилацетатпен сополимері) және т.б.
Битумның түрлендіргішпен технологиялық түрленуі 160-180°С температурада периодты немесе үздіксіз араласуына негізделген. Бұл кезде полимер битумда таралып, белгілі бір құрылым түзеді [5]. Алынатын полимерлі-битумды тұтқырғыштың (ПБТ) қасиеті түрленбеген битумға қарағанда әлдеқайда жақсы. SBS типіндегі полимермен түрленген ПБТ сапасының көрсеткіштері 218.010-98 салалық стандартымен регламенттелген.
Полимерлі материалдармен түрлендіру технологиясының кемшілігіне түрлендіргіштің жоғары құндылығы, қолданылатын қондырғылардың қымбаттығы, энергия шығынының өте жоғары болуы жатады.
Потапов Е.С. және т.б. жұмысында [6,7] жол битумын полиэтиленді қапшық қалдықтарымен аз уақыт аралығында және энергия шығыны ең аз кезінде түрлендіру арқылы сапалы ПБТ алынған. Жол битумын полимерлі қапшықтар қалдықтарымен жоғары жылдамдықты, үздікті араластырғышта араластыру арқылы түрлендіру процесіне зерттеулер жүргізілген.
Жол битумына ұсақдисперсті резеңке үгіндісін қосымша ретінде пайдалануға болатыны белгілі. Әдістің негізінде резеңке үгіндісін сұйық битумға енгізу және жүйені 150-250°С температурада эффективті гомогенизациялау жатыр [8, 9].
Әдістің кемшілігіне қолданыс аясының тарлығы жатады, мұнда ұсақ дисперсті резеңке үгіндісін пайдалану қажет, бұл өз алдына қымбат және бастапқы үгінді мен композицияның гомогенизациялау режимінің қасиетіне елеулі әсер етеді. 150-250°С температуралық интервалдар арасында резеңкенің ісінуі мен пластификациясы, сонымен қоса оның жартылай деструкциясы жүреді. Осы процестердің қатынасы, сәйкесінше соңғы өнімнің қасиеті көптеген факторларға тәуелді және қиын реттеледі.
Ескірген көлік дөңгелектерінен резеңке үгіндісі көмегімен битумды материалдар алу арқылы пайдаға асыру әдістері белгілі, мұнда өңделген резеңке 454°С-қа дейінгі жоғары температурада қайнайтын мұнай өнімдеріне термиялық түрде деполимерленеді, ол өз алдына көмірді сұйылту процесіне ұқсайды [10]. Патентте [11] 100-500°С температурада мұнай қалдықтарында резеңке үгіндісінің термиялық еруі жүреді, ондағы мақсат - бастапқы шикізатты кокстеу процесіне пайдалану.
Осы әдістердің кемшілігі жоғары температураны пайдалану және алынған дөңгелек өнімдерінің майларда еруі жатады, ол өз алдына тауарлы өнім алу үшін аралық өнім немесе битумдардың араласуы [10], я болмаса кейінгі кезекті кокстеу процесі болып табылады [11].
Жақсы гомогенизацияланған, сақтау кезінде тұрақты битумды материалдар алу үшін мұнайдың ауыр қалдықтары мен резеңке үгіндісінің қоспасын ауада өңдейді. Бұл әдетте [12] түрленген битумды ауыр мұнай қалдықтары мен резеңке үгінділерін 252°С (485 F) температурада ауа қатысында 2-8 сағат аралығында өңдеу арқылы алады. Ауаның шығыны 45 м3т қоспа∙сағ, шектік мәні 57 м3т қоспа∙сағ, резина үгіндісі мен еріткіштің қатынасы 1-27:99-63 құрайды. Ірілігі 0,83 мм-ден үлкен емес резеңке үгіндісін пайдалануға болады. Процесс уақытын қажетті сапасы бар битумды өнімді алу үшін есептейді, ал сапалы битумды жол құрылысына немесе оқшаулағыш материалдар ретінде қолдануға болады.
Бұл әдістің кемшілігіне ескірген көлік дөңгелектерінен алынған өзіндік бағасы қымбат ұсақ дисперсті резина үгіндісін пайдалану жатады.
Ескірген көлік дөңгелектерін үгіту арқылы жоғары температурада қайнайтын мұнай қалдықтарында резина үгіндісін термиялық және ауада өңдеу арқылы пайдалану әдістері дайындалды [13]. Термиялық және ауада өңдеуді 250-300°С температура аралығында резеңке үгіндісі:мұнай қалдығы 10:90-40:60 қатынасында қатар жүргізеді. Сонымен қоса процесті екі сатыда жүргізеді: бірінші саты - 280-320°С температурада термиялық өңдейді, екінші саты - 230-270°С температурада резеңке үгіндісі:мұнай қалдығы 10:90-40:60 қатынасында ауада өңдейді.
Жол қаптамаларын жасау үшін резеңкебитумды тұтқыр заттарды дайындау әдістері жасалды [14]. Бұл әдісте мөлшері 1 мм-ден кіші резеңке ұнтақтарын қоспада пластификатормен (сланецті немесе антраценді май) бірге алдымен 190-220oC температурада, кейін 240-260oC температурада термиялық өңдейді, алынған өнімді битуммен араластырады да, құрылым түзгіштерді (полиэтиленді балауыз, күкірт және т.б.) қосады.
Бұл әдістің кемшілігіне бастапқы шикізаттың өлшемдерінің 1 мм-ден кіші мөлшерде қажеттілігі, ал ол көлік дөңгелектерін пайдалануда мүмкін емес, себебі көлік дөңгелектерінде металдық корд және металл бөлшектері кездеседі. Сонымен қоса, алынған резеңкебитумды композиция құрамында күйе және резеңкенің минералды компоненттері болады, бұл алынған өнімнің қолданыс аясын едәуір тарылта түседі.
Полимерлі қалдықтар, ескірген көлік дөңгелектері, рубероид және т.б. термиялық өңдеудің құрылғысы жасалды [15]. Бұл құрылғыда шикізатты түтінді газдармен қыздырылатын цилиндрлік аппаратқа салады, аппарат екі жүктеуші люк және шикізаттан ыдыраған газ бен сұйықтық шығатын арнайы штуцерлермен жабдықталған. Аппараттың төменгі бөлігінде винтті араластырғыш, оның үстінде биіктігі бойынша орналасқан бірнеше ажыратқыш сақиналар бекітілген. Процес аяқталғаннан кейін сұйық өнімді жинап, ал қатты қалдықты тормен бірге шығарып алады.
Бұл құрылғының кемшілігі болып, резеңкенің каучукты полимерінің термиялық ыдырауы нәтижесінде сұйық өнім алынады, бұл өнім резеңкебитумды композициялық материалдар ретінде қолданылмайды, мысалы, гидрооқшаулағыш немесе жол құрылысында пайдалануға болмайды. Алынатын қатты қалдық резеңкенің ыдырау өнімдерімен ластанған, сондықтан да оның пайдалы қолданыс аясы тар. Аралық өнімдердің де шығымы өте көп, оларды да жоюдың жолдарын қарастыру қажет. Сонымен қоса, берілген құрылғыда масса- және жылу алмасу процестерінің де мәселесі толығымен шешілмеген, өңделетін заттардың жылу берілу бетінде күйіп кетуіне әкеледі, сондықтан аппаратты әрбір жұмыс циклінен кейін тазалауды қажет етеді.
2004 жылы Жаңа Каучук жол нарығына әмбебап УНИРЕМ асфальт-бетонды түрлендіргішін шығарады, оның негізі жоғары температуралық жылжыта ұсақтау арқылы ескірген көлік дөңгелектерінен алынған резеңке болып табылады. Ескірген көлік резеңкесінің бір бөлігіне бір мезетте қарқынды сығу, жылжыту арқылы деформациялау және қыздыру процестерін жүргізгенде үздікті девулканизацияланған резеңке үгіндісін алуға болады. Роторлы диспергаторларда жоғары температура мен айтарлықтай жылжыту күштерінің әсерінен материалдың өлшемдері 0,1-1,5 мм-ге дейін ұнтақталуы және резеңкенің жартылай девулканизациясы жүреді. Соның салдарынан барлық молекулааралық байланыстардың 15-30 % үзіледі, ал өзіндік молекуланың деструкциясы жүрмейді. Осы ұнтақтың әрбір бөлшегі жеке агломерат болып табылады, өзара әлсіз байланысқан микроблоктардан және өлшемдері 5-10 микрон болатын кластерлерден тұрады. Ұнтақты ыстық битумға енгізген кезде оның бөлшектері жеке микроблоктарға ыдырайды, соның салдарынан битумның адгезиялық қасиеттері жақсарады және оның шытынауға деген беріктілігі артады. Түрлендіргішті резеңкебитумды тұтқырғыштар алу үшін қолданады және оны асфальт-бетон қоспасына құрғақ әдіспен енгізеді, нақтырақ айтқанда, битум мен асфальттың минералды компоненттерінің араласу сатысында арнайы құрал-жабдықтарсыз және асфальт-бетонның қоспасының температуралық-уақыттық режимдерінің өзгерісінсіз жүреді.
ИНФОТЕХ ҒӨҚ, ГП РосдорҒЗИ және Ресейлік ҒА ұсақдисперсті резеңке үгіндісі негізіндегі түрленген мұнай битумын және БИТРЭК композициялық материалын алу технологиясы жасалды. БИТРЭК тұтқырғыштары Мәскеу МӨЗ-дағы маркасы БНД 6090 битумынан өңдеу жолымен алынды. Түрлендіргіш ретінде РТБ қалдықтарынан және ескірген көлік дөңгелектерінен алынған ұсақ дисперсті резеңке үгіндісі 1:1 қатынаста қолданылды. Түрлендіргіштің битумдағы мөлшері масса бойынша 8-10 % құрайды. Битумға резеңке үгіндісін қосу арнайы химиялық қосымшалар арқылы жүзеге асады, мұндағы жалпы шығыны 5-15 % резеңке үгіндісін енгізген кезде 1-2 %-дан аспайды. Полимеризация үшін химиялық агенттер және инициаторлар ретінде бейорганикалық тотықтырғыштар, органикалық пероксидтер, ауыспалы валентті координациялық байланыстары бар металдар және қол жетімді химиялық қосылыстан синтезделіп алынған ауыспалы металдар резеңке бөлшектерін тұтқырғыштар көлеміне девулканизация процесі арқылы катализдейді.
Бұл жұмыста [4] резеңке үгіндісі бар асфальт-бетонды дайындаудың технологиясы ұсынылды: ысытылған араластырғышқа толтырғышты салады, битум мен минералды ұнтақты қажетті температураға дейін жеткізген кезде, резеңке үгіндісін қосады. Араластыру ұзақтығы 3-5 минутты қамтиды. Араластырғаннан кейін қоспаны араластырғышта 60 минут ұстайды. Араластыру температурасын 150-ден 225 ºС дейін арттыру және резеңке битумды минералдық қоспаны араластырғаннан кейін ұстап тұру үлгілердің беріктілік көрсеткішінің жоғарылауын қамтамасыз етеді. Битумды минералды композицияларға резеңке үгіндісін қосу зерттеудің жоғары температурасы кезінде сығылуға деген қарсылығының артуына алып келді және шытынау температурасының (15-25ºС) айтарлықтай төмендегендігі байқалды, бұл композициялардың ұзақтылық мерзімін арттыруға септігін тигізді.
Осылайша, асфальт-бетонның эксплуатациялық қасиетін жақсартудың эффективті жолы - резеңке үгіндісімен түрлендіру болып табылады, ол жабындының иілгіштік деформациясын және температуралық ауытқуларға сезімталдығын төмендетеді, көлік қозғалысы кезінде діріл деңгейі азаяды, материалдың жұмысқа қабілетті температуралық аралығы кеңейеді.
Эксплуатациядан шыққан ескірген көлік дөңгелектерін қайта өңдеуді ұйымдастыру тек қана аймақтың экологиялық мәселесін шешіп қана қоймай, халықты жаңадан жұмыс орнымен қамтып, сол өндірістен түсетін қаржы бюджеттің мөлшерін толтыруға септігін тигізеді [20].
1.2 Резеңке битумды материалдардың құрамы мен қасиеті
Резеңке битумды тұтқырғыштар фазалық және химиялық құрамы бойынша біртекті емес және құрылымы бойынша типтік композициялық материалдар болып табылады, олардың пайдаланылымдылық қасиеттері оның құраушыларымен және жалпы жүйеге әсерімен анықталады. Тұтқырғыш құрамында резеңке үгіндісі полимерлі компоненттің бөлшегі рөлін атқарады, ол асфальт-бетонның дисперсті-иілімді армирленуін жүзеге асырады.
Резеңке битумды композициялық тұтқырғыштар тотыққан битумның ескірген көлік дөңгелектерінен алынған ұсақ дисперсті резеңке үгіндісімен (немесе битумдар қоспасы) біртекті қоспасы болып табылады және дайындалу процесі кезінде арнайы химиялық өңдеуге ұшырайды. Осы кезде резеңке бөлшектері толық ыдырамайды немесе еріп кетпейді, керісінше битумның компоненттерімен берік байланыс түзеді, бірақ химиялық байланыстары қозғалғыш келеді және өзінің қасиеттерін жаңа материалда көрсете бастайды. Қарапайым битумдармен салыстырғанда, жаңа тұтқырғыштар екі пайдалы қасиеттерді қамтиды (басты түрде, резеңкенің), фазалық және химиялық құрамы бойынша біртекті емес және өзінің табиғаты бойынша композициялық материалдар класына жатады. Қоспа құрамында битум сұйық немесе псевдосұйық термопластты матрица қызметін атқарады, ал резеңке бөлшектері тұтқырғыш көлемінде серпімді күштік каркас түзеді.
Жоғарыда аталып өткен тұтқырғыштың тігілген молекулалық құрылысы болған кезде, битум мен резеңкеде болатын қауіпті және улы қосылыстар полимерлі торға қапталады және химиялық байланысады, сондықтан олардың бөлінуі тежелген. Санитарлық-гигиеналық тәжірибелер осындай құрылымды тұтқырғыштар битуммен салыстырғанда бөлінетін улы заттардың мөлшері айтарлықтай төмен және қатаң экологиялық талаптарға сай келетіндігін дәлелдеді.
Тұтқырғыштар өндірілетін химиялық технологияда битум мен резеңке үгіндісі қоспасына арнайы реагент-катализаторды енгізуге негізделген, олар процестің радикалды деструкциясын реттейді және резеңкенің каучукті тізбегі мен битумның жоғары молекулалы компоненттерін өзара тігеді. Бұл битумның көлемі мен резеңкенің бетінде, тірі тізбек режимінде химиялық инициирленген сатылы полимерленуі үшін негізгі шарт болып табылады. Нәтижесінде резеңке үгіндісінің бөлшектері өзара да, битумның жоғары молекулалы компоненттерімен де айтарлықтай берік химиялық байланыстар арқасында гетерогенді, армирленген, полимерлі кеңістікті құрылым түзе бірігеді. Бүкіл диспертік гетерогенді жүйенің тұрақтылығын, тұтқырғышқа жоғары және ұзақ уақытты адгезияны полярлы молекулалық топтар, сонымен қоса дайындау процесі кезінде материалдың химиялық құрылымына көп мөлшерде қосылатын материалдар қамтамасыз етеді.
Резеңке битумды тұтқырғыштарды (РБТ) дайындау екі әдіс арқылы жүзеге асырылады [21]:
1. Концентрациясы қажетті мөлшердегі ерітінді дайындап алады да, резеңке үгіндісін алдын ала пластификаторда ерітеді, кейін битумға қосады. Компонеттерді біртекті күйге келгенше араластыру температурасы 150-170°С кезінде арнайы қондырғыда жүзеге асады. РБТ үшін пластификатор ретінде 20799 стандарты бойынша маркасы И-20А, И-30А, И-40А, И-50А индустриалдық майлар алынды, ал ТШ 38101582 бойынша тұтқыр жол битумдары немесе оның қоспалары алынды.
2. Белгіленген құрам бойынша РБТ барлық компоненттерін бір ыдыста біртекті массаға келгенше араластырады. РБТ құрамында пластификатор болған кезде 120-140°С температурада битумға қосады, біртекті күйге келгенше араластырады. Кейін тұрақты қыздыру және араластыру кезінде 145-190°С температура кезінде резеңке үгіндісін қосады. РБТ құрамында пластификатор болмаған жағдайда битумды 160-170°С температураға дейін қыздырады, содан кейін порциялы түрде резеңке үгіндісін қосады. Тұрақты араластыру кезінде қоспа температурасын 165-180°С-қа дейін жеткізеді.
Асфальт-бетонды қоспаны түрлендірудің екі әдісі бар [22]:
1. Резеңке үгіндісін минералды бөлігіне қосу. Салмақ бойынша мөлшері өлшенген резеңке үгіндісін температурасы 190°С-тан төмен емес қыздырылған тасты материалы бар араластырғыш қондырғыға салады. Қоспаны 40-60 секунд аралығында араластырады. Кейін араластырғыш қондырғыға минералды ұнтақ, резеңке үгіндісі және битумды салады.
2. Екінші әдіс бойынша тасты материалды 180-200°С температураға дейін қыздырады, оған активтелген минералды ұнтақ қосады, резеңке битумды тұтқырғыштарды араластырғышта дайындайды және қыздырылған қажетті мөлшерде берілген түйіршікті минералды материалға қосады да, араластырады. Маркасы БНД 130200, БНД 90130, БНД 6090 және резеңке үгіндісінің қатынасын тәжірибелік әдіс арқылы анықтайды. Дайын қоспаның температурасы 165-180°С болуы тиіс.
2 Тәжірибені жүргізу әдістемесі
2.1 Зерттеу нысаны
Бұл жұмыста зерттеу нысаны ретінде маркасы БНД 6090 тауарлы жол битумы және фракциясы екі түрлі резеңке үгінділері пайдаланылды: фракция өлшемі 0,6-1,0 мм болатын активтелмеген және фракция өлшемі 0,6 мм-ден кіші болатын активтелген резеңке үгінділері.
2.5 Тотығу өнімдерінің физика-механикалық сипаттамаларын анықтау әдістемесі
Дайындалған резеңке битумды тұтқырғыштың сәйкестігін анықтау үшін келесі физика-механикалық сипаттамалары анықталды:
oo Жұмсару температурасы - бұл битумның салыстырмалы қатты күйінен сұйық күйге өту температурасы. Жұмсару температурасын 11506-73 стандартына сәйкес Сақина және шар әдісі бойынша анықтайды. Бүкіл тәжірибе барысында белгілі бір уақыт аралығында алынған битум үлгілерін стандартты сақиналарға жинайды. Ауада немесе суда суығаннан кейін, сақинаны ұстағыштың саңылауына бекітеді. Битумның үстіне болаттан жасалған шарды қояды. Сақина мен зерттелетін битумды глицерин және суы бар моншаға салады да, жылдамдығы минутына (50,5)С болатын плитада қыздырады. Битумы бар шарик аппараттың төменгі бөлігіне тиген температураны анықталатын температура деп қарастырады және басқа екі үлгі көмегімен орташа температурасын анықтайды.
oo Иненің ену тереңдігі немесе пенетрация битумның қаттылығын жанама ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz