Главная » 2014 » Июнь » 25 » Скачать Катионоактивная битумная эмульсия на основе эмульгатора ИК. Сукорцев, Сергей Викторович бесплатно
04:34
Скачать Катионоактивная битумная эмульсия на основе эмульгатора ИК. Сукорцев, Сергей Викторович бесплатно
Катионоактивная битумная эмульсия на основе эмульгатора "ИК"
Диссертация
Автор: Сукорцев, Сергей Викторович
Название: Катионоактивная битумная эмульсия на основе эмульгатора "ИК"
Справка: Сукорцев, Сергей Викторович. Катионоактивная битумная эмульсия на основе эмульгатора "ИК" : диссертация кандидата технических наук : 05.23.05 Новосибирск, 2006 155 c. : 61 06-5/1542
Объем: 155 стр.
Информация: Новосибирск, 2006
Содержание:
СОДЕРЖАНИЕ
ГЛАВА
I СУЩЕСТВУЮЩИЕ СНОСОБЫ НОЛУЧЕНИЯ И 12ПРИМЕНЕНИЯ БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ И ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИТЕХНОЛОГИЙ ИХ ПРОИЗВОДСТВА
11 Обзор существующих способов получения и использования 12битумных эмульсий
12 Классификация эмульсий
13 Современные представления о физической природе влияния вида и 21характеристик эмульгаторов на свойства битумных эмульсий
14 Современное представление о механизме распада эмульсий
15 Современное представление о влиянии ПАВ на свойства битумов
16 Области применения битумных эмульсий
17 Разработка отечественных технологий производства водно- 42битумных эмульсий для дорожного строительства и эмульгаторов для ихполучения Задачи исследованийВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ I
ГЛАВА
II МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
21 Обоснование принятой схемы проведения исследований и 45экспериментов
22 Обоснование выбора эмульгатора для исследования
23 Обоснование выбора вида эмульсий и битума
24 Выбор определяемых свойств, методов их определения и 53конкретизация схемы проведения экспериментов
25 Используемые приборы и оборудование
26 Планирование экспериментов по оптимизации составов битумных 73эмульсий
27 Характеристика использованных материалов 75выводы по ГЛАВЕ II
ГЛАВА
III РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО 79ИССЛЕД0ВАНР1Я ХАРАКТЕРИСТИК СВОЙСТВ И СТРУКТУРЫПОЛУЧЕННЫХ ЭМУЛЬГАТОРОВ
31 Разработка технологии получения эмульгатора
32 Характеристика состава и структуры полученных эмульгаторов
33 Характеристика свойств полученных эмульгаторов 84ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III
ГЛАВА
IV ИЗУЧЕНР1Е ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 87ПАРАМЕТРОВ НА СВОЙСТВА БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
41 Разработка технологии получения эмульсий
42 Результаты экспериментального изучения свойств и структуры 89полученных эмульсий
43 Изучение влияния состава битумной эмульсии на процессы 95старения эмульсионно-минеральных смесей
44 Изучение влияния предварительной механоактивации 98(электрофизического воздействия) нефтебитума на его долговечность
45 Изучение сцепления битумной эмульсии с поверхностью 100минеральных материалов
46 Оптимизация состава битумных эмульсий 103ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV
ГЛАВА
V РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ 111И ПРИМЕНЕНИЮ ЭМУЛЬГАТОРОВ И ЭМУЛЬСИЙ
51 Технология получения эмульгаторов
52 Технология приготовления катионной прямой битумной эмульсии
53 Рекомендации по устройству слоев износа с шероховатой 121поверхностью
54 Рекомендации по устройству подгрунтовки
55 Рекомендации по обеспыливанию покрытий из неукреплённых 124материаловвыводы п о ГЛАВЕ V 127ОБЩИЕ ВЫВ0ДБ1 И ПРЕДЛОЖЕПИЯ 128СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНПОЙ ЛИТЕРАТУРБ1 130Приложение А Стандарт организации ГУ ФУАД «Сибирь» 140Приложение Б Справка об использовании битумной эмульсии 141Приложение В Справка о результатах опытного применения битумной 142эмульсииПриложение Г Добавки в битум, классификация эмульсий, области и 143)ективность применения битумных эмульсийПриложение Д Ик-спектры и хроматограммы 146Приложение Е ЭПР-спектрограмма 151Приложение Ж, Оборудование для производства эмульгатора
Введение:
Актуальность исследований. Объём мирового строительства достигаеттрёх триллионов долларов, что выше общемировых затрат в других сферахдеятельности, в том числе и на военные цели. В странах Евронейского Союза(ЕС) на строительный сектор приходится 11% валового внутреннего продукта,а на все промышленные отрасли стран ЕС 40%. В целом строительный секторсоставляет четверть обш,его промышленного потенциала. Учитывая это,международный конгресс "Строительство и окружающая среда" (1998г.)постановил считать важнейшими задачами на ближайшие 20-25лет снижениеэнергоемкости строительства, в том числе дорожного, и уменьшениеколичества отходов и загрязнений окружающей среды на 50% [58].Особенностями дорожного хозяйства России как отрасли народногохозяйства в настоящее время являются [2]:У Расширение сети автомобильных дорог, что требует значительныхдополнительных затрат энергоресурсов на строительство дорог. В соответствиис "Концепцией государственной транспортной политики РФ" объем работ построительству и коренной реконструкции магистральных федеральных дорогдолжен быть доведен до 1300-1500 км в год, территориальных дорог- до 13-15тыс. км в год с последующим ростом до 20-30 тыс.км в год.> Расширение работ по содержанию и ремонту автомобильных дорог:объемы работ по модернизации и всем видам ремонта федеральных дорогдолжен быть доведен до 6-7 тыс. км в год, территориальных дорог - до 60-70тыс.км.> Необходимость резкого повышения качества строительства,ремонта и содержания автомобильных дорог, что требует использования новых,современных технологий и материалов, обладающих высокимипотребительскими качествами.в дорожной отрасли РФ в последние годы наметилась следующаятенденция: наиболее энергоемкое производство, связанное с разогревомотдельных компонентов, сокращается, а затраты энергии на дорожные работы,выполняемые с использованием более мощных машин и механизмов,повышаются. В условиях Сибирского региона, в частности Новосибирскойобласти (НСО), проблема энергосбережения стоит особенно остро. Одним изспособов решения названных проблем является переход на использованиеновых, менее энергоёмких материалов, в том числе и битумных эмульсий.Темпы строительства автомобильных дорог во многих регионах Россиисдерживаются высокой стоимостью, либо отсутствием кондиционных дорожностроительных материалов. Добыча нефти осуществляется в отдаленныхрегионах страны, что приводит к увеличению дальности ее транспортирования,необходимости устройства коммуникационных путей, инфраструктуры этихрегионов. Связанное с этим повышение стоимости нефти вынуждаетнефтеперерабатывающие предприятия производить более глубокую еепереработку, что приводит к ухудшению качества нефтяных гудронов и, какследствие, к ухудшению качества нефтяных битумовОдним из путей уменьшения стоимости автомобильных дорог можетбыть применение эмульсионно-минеральных смесей. Однако вопросытехнологии приготовления эмульгаторов на основе местных материалов,эмульсий и эмульсионно-минеральных смесей на их основе до настоящеговремени изучены недостаточно. Существующие технологии предусматривают восновном применение эмульгаторов зарубежного производства. При этомостаются неиспользованными значительные объемы отходов производства,побочных продуктов промышленности, бытовых отходов, содержащихматериалы, пригодные для получения эмульгаторов. Эти отходы не могут бытьиспользованы вследствие несовершенства существующих технологий,ориентированных на использование традиционных исходных материалов иэмульгаторов.с другой стороны в связи с надвигающимся кризисом углеводородноготоплива будет формироваться его дефицит и постоянное повышение цен набитум. Научные исследования должны быть нацелены на созданиепринципиально новых, экономически выгодных технологий и использованиеместных материалов, обеспечивающих выполнение поставленных задач [37].Реализация этих принципов привела к разработке нового отечественногоэмульгатора. При применении отечественного эмульгатора и эмульсии на егооснове существенно снижается стоимость поведенных работ. Использованиекатионоактивных битумных эмульсий с применением полученногоотечественного эмульгатора позволит существенно сократить затраты приработах по подгрунтовке покрытий, при ремонтных работах, обеспыливапиедорог переходного тип, устройства ямочного ремонта, устройству слоев типа«сларри-сил» и «микросюфейсинг».Одним из способов решения названных проблем является использованиебитумных катионоактивных эмульсий на отечественных эмульгаторах, чтопредопределяет актуальность и своевременность исследований по выбраннойавтором теме диссертационной работы.Выполненная работа входит в перечень приоритетных НИОКР согласно«Концепции Национальной программы модернизации и развитияавтомобильных дорог Российской федерации до 2025 года», утверждённой в2004 году и «Плана важнейших научно-исследовательских и опытноконструкторских работ дорожного хозяйства на 2005-2006 гг» раздела 2.3.«Совершенствование дорожных технологий, конструкций и материалов».Целью работы является разработка катионных эмульсий и эмульсионномйнеральных смесей на основе эмульгатора «ИК», полученного из отходов,содержащих жирные кислоты растительных масел или смоляных кислот,входящих в состав таловых масел, и удовлетворяющих требованиямдействующих нормативных документов.Объект исследования — свойства эмульгатора на основе жирных кислотрастительных масел, или смоляных кислот, входящих в состав таловых масел,являющихся отходами нищевого производства и битумные эмульсии на егооснове.Научная новнзна работы заключается в следующем.1. Теоретически обоснована и экспериментально подтвержденавозможность получения эмульгаторов, содержащих смесь политиленполиаминаи жирных кислот растительных масел или смоляных кислот, входящих в составталовых масел, являющихся отходами пищевого производства,2. Установлено, что обработка водного раствора эмульгатораразличными кислотами и последующее совмещение с битумом способствуетполучению дорожной катионной прямой битумной эмульсии. Полученыэкспериментальные данные физико-механических свойств дорожных битумныхэмульсий и доказано их соответствие требованиям действующих нормативныхдокументов.3. Доказано, что применение разработанных эмульгаторов позволяетснизить интенсивность избирательной фильтрации компонентов нефтяногобитума в поры и капилляры минеральных материалов, а также улучшаетсцепление вяжущего с их поверхностью.4. Результаты исследований показали, что использование эмульсии наоснове предлагаемого эмульгатора приводит к снижению интенсивностиобразования асфальтенов в эмульсионно-минеральных смесях и,соответственно, к увеличению срока службы покрытий из битумоминеральныхсмесей.Практическая значимость работы. На основании теоретических иэкспериментальных исследований разработана и апробирована технологияполучения эмульгатора из жирных кислот растительных масел или смоляныхкислот, входящих в состав таловых масел, являющихся отходами пищевогопроизводства.Разработана и апробирована технология получения дорожных прямыхкатионных битумных эмульсий на основе полученных эмульгаторов.Разработан и апробирован на конкретной автомобильной дорогетехнологический регламент использования полученной битумной эмульсии дляобеспыливания обочин и подгрунтовки поверхностей.Особенностью данной работы является комплексность изучения свойствматериалов для приготовления эмульгаторов, эмульсий, эмульсионноминеральных смесей и оценка их информативности с позиций работы эмульсиив условиях приближенных к реальным.Достоверность научных ноложеннй, выводов и рекомендаций,содержащихся в диссертации, подтверждена сходимостью результатовтеоретических, лабораторных и опытно-производственных работ, выполненныхна основе современных методов исследований с применением аттестованноголабораторного оборудования, обеспечивающих достаточный уровеньнадежности результатов.Использованные в работе современные методы исследований (хроматомасс-спектрометрия, ИК-спектроскопии, ЭПР-спектроскопии, кислотный ищелочной гидролиз) и обработка полученных результатов методамиматематической статистики подтверждают достоверность полученных данныхи сделанных выводов.Достоверность основных результатов работы подтверждена такжеиспользованием стандартных методов исследования, проведениемэкспериментальных измерений с контролируемой точностью, статистическойобработкой экспериментальных результатов, использованием современныхкомпьютерных технологий, обеспечивающих заданный уровень надёжностирезультатов расчётов.Достоверность рекомендаций по технологиям приготовленияэмульгатора, эмульсий и эмульсионно-минеральных смесей подтвержденарезультатами опытно-производственного внедрения.10Научные положения, выноснмые на защиту:У технология получения эмульгатора на основе жирных кислотрастительных масел, или смоляных кислот, входящих в состав таловых масел,являющихся отходами пищевого производства;> экспериментальные данные, характеризующие свойства полученныхэмульгаторов и катионных эмульсий на их основе, и оценка их соответствиятребованиям действующих нормативных документов;> экспериментальные данные, доказывающие, что применениеразработанных эмульгаторов позволяет снизить интенсивность избирательнойфильтрации компонентов нефтяного битума в поры и капилляры минеральныхматериалов;> экспериментальные данные, доказывающие, что использованиеразработанных эмульгаторов улучшает сцепление вяжущего с минеральнымматериалом;> результаты исследований, доказывающие, что использованиеэмульсии на основе предлагаемого эмульгатора приводит к снижениюинтенсивности образования асфальтенов в эмульсионно-минеральных смесях и,соответственно, к увеличению срока службы покрытий из битумоминеральныхсмесей.Апробация работы. Основные положения диссертационной работыдоложены на конференциях различного территориального, регионального ифедерального уровней:> научно-технической конференции ЗАО СИБЦНИИТС. в г.Новосибирске, 2005;> Всероссийской научно-практической конференции «Актуальныепроблемы повышения надёжности и долговечности автомобильных дорог иискусственных сооружений на них», Барнаул, 2003;> научно-технических конференциях Кемеровского технологическогоинститута пищевой промышленности в г. Кемерово, 2002, 2003, 2004.11Разработанные способы ползд1ения эмульгатора, эмульсий иэмульсионно-минеральных смесей на его основе прошли опытно производственную проверку при проведении капитального ремонтаавтомобильной дороги М-53 «Байкал»:> в 2003г на участках км 35-40 и км 40+45 для подгрунтовкиповерхностей нижележащих слоев;> в 2004 г. на участке км 380-385 для обеспыливания обочин.Отдельные результаты исследований включены в «Технологическийрегламент на обеспыливание автомобильных дорог с переходными типамипокрытий битумной эмульсией», переданных для издания в ФУАД «Сибирь».Результаты исследований опубликованы в 4 статьях и используются вучебном процессе при чтении лекций и выполнении курсовых и дипломныхработ в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности.По теме диссертации автором получен патент № 2200173, Россия,Российское агентство по патентам и товарным знакам,/ Катионоактивнаябитумная эмульсия и эмульгирующая добавка в эмульсию/ В.В. Молчанов, В.В. Гойдин,С.В.Сукорцев-2001128422. Заявлено 18.10.2001 Опубл. 10.03.2003;Исследования нроводились в лабораториях Кемеровскоготехнологического института пищевой промышленности. Института химиинефти. Института катализа, испытательного аналитического центраНовосибирского института органической химии им. Н.Н. ВорожцоваСибирского отделения РАН, лаборатории «Химического анализа воды».Института проблем жилищно-коммунального хозяйства в районах Севера,Сибири и Дальнего Востока, БелдорНИИ (Минск, Белоруссия), 0 0 0Кузбасский центр дорожных исследований, 0 0 0 «Профсервис» (Кемерово).Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,общих выводов, списка литературы из 121 наименований, в том числе 67 наиностранных языках, приложений. Результаты исследований представлены на155 страницах машинописного текста, включающего 17 рисунков, 32 таблицы,приложения занимают 20 страниц.
