Шпаргалка по "Путям сообщения"

№7

Важнейшими свойствами битумов, характеризующими их качество, являются вязкость, пластичность, температуры  размягчения и хрупкости; кроме  того, следует отметить высокую адгезию, обусловливающую способность битумов сцеплять в монолит минеральные зерна заполнителей; они способны также придавать гидрофобные свойства материалам, обработанным битумом.

Основной характеристикой  структурно-механических свойств битумов  является вязкость, зависящая главным образом от температуры и группового состава. Вязкость — сопротивление внутренних слоев битума перемещению относительно друг друга. Для многих битумов вязкость непостоянна и уменьшается с увеличением напряжения сдвига или градиента скорости деформации. При повышении температуры вязкость снижается, при ее понижении вязкость быстро возрастает, а при отрицательных температурах битум становится хрупким. Для измерения структурной вязкости применяют различные приборы, позволяющие определить вязкость в абсолютных единицах (Па-с) или выразить ее в условных единицах. Для характеристики вязкости, точнее величины обратной вязкости, т.. е. текучести битумов, принимается условный показатель — глубина проникания иглы в битум (пенетрация). Глубину проникания иглы в битум определяют на приборе — пенетрометре при действии на иглу груза массой 100 г в течение 5 с при температуре 25°С или 0°С при грузе 200 г в течение 60 с. Пеиетрация твердых или вязких битумов выражается в единицах (градусах), равных 0,1 мм проникания иглы в битум. Чем больше вязкость, тем меньше проникание иглы в битум.

Пластичность  является важным свойством битумов. Она повышается с увеличением  содержания масел, длительности действия нагрузки и повышения температуры. Пластические свойства твердых и вязких битумов условно характеризуются растяжимостью (дуктильностью) —способностью вытягиваться в тонкие нити под действием внешних постоянных сил. Растяжимость определяют на специальном приборе — дуктилометре при скорости деформации образца битума в виде «восьмерки» 5 см/мин, температурах испытания 25 и 0°С. Показателем растяжимости служит длина нити в момент разрыва образца, выраженная в сантиметрах. Пластические свойства битума зависят от температуры, группового состава и структуры. Так, например, с повышением содержания смол и асфальтенов пластичность при постоянной температуре битумов возрастает.

Существенной  характеристикой свойств битума является также и температура  размягчения, определяемая на приборе  «кольцо и шар» («К и Ш»), Температура размягчения битума, выраженная в градусах Цельсия, соответствует температуре водяной бани в стакане прибора в момент, когда битум, имеющийся в латунном кольце (диаметр 16,0 мм), деформируясь под воздействием металлического шарика массой 3,5 г и постепенного нагрева воды со скоростью 5°С в минуту, коснется нижней полки подставки. Нижняя полка подставки прибора находится на стандартном расстоянии от кольца, равном 25 мм. Температура размягчения вязких и твердых битумов колеблется в. пределах от 20 до 95°С.

Для характеристики тепловых свойств битумов кроме  температуры размягчения определяют температуру хрупкости. Температуру  хрупкости битума определяют на специальном  приборе Фрааса. Для этой цели испытуемый битум наносят тонким слоем па латунную пластинку, которая вместе с битумом может охлаждаться и изгибаться с помощью приспособления, имеющегося на приборе. За температуру хрупкости принимают ту температуру, при которой на топком изгибаемом слое битума образуется первая трещина. Температура хрупкости, например, дорожных битумов может быть от —20 до +5°С. Очевидно, что чем ниже температура хрупкости битума, тем больше его морозостойкость и выше качество. Температура вспышки — температура, при которой пары образующиеся при нагревании битума в открытом тигле, воспламеняются от поднесенного пламени. Температуру вспышки определяют на стандартном приборе и отмечают по показанию термометра в момент вспышки паров битума. Температура вспышки твердых и вязких битумов обычно выше 200°С и характеризует степень огнеопасности битума при его разогреве. 
 
 
 

№8-9

ОРГАНИЧЕСКИЕ  ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА (Битум)

Битумы применялись  в качестве строительного материала  еще в глубокой древности. За 3000 лет  до нашей эры в Вавилоне и Ассирии, расположенных в междуречье Тигра  и Евфрата, природный битум использовали в качестве цементирующего и водоизолирующего материала.

Органические  вяжущие вещества делят на две  основные группы: битумные и дегтевые.

К битумным материалам относятся следующие:

Природные битумы — вязкие жидкости или твердообразные вещества, состоящие из смеси углеводов и их неметаллических производных. Природные битумы получились в результате естественного процесса окислительной полимеризации нефти. Природные битумы встречаются в местах нефтяных месторождений, образуя линзы, а иногда и асфальтовые озера. Однако природные битумы в чистом виде встречаются редко, чаще они пронизывают осадочные горные породы.

Асфальтовые породы — пористые горные породы (известняки, доломиты, песчаники, глины, пески), пропитанные  битумом. Из этих пород извлекают битум или их размалывают и применяют в виде асфальтового порошка.

Нефтяные (искусственные) битумы, получаемые переработкой нефтяного  сырья, в зависимости от технологии производства могут быть: остаточные, получаемые из гудрона путем дальнейшего  глубокого отбора из него масел; окисленные, получаемые окислением гудрона в специальных аппаратах (продувка воздухом); крекинговые, получаемые переработкой остатков, образующихся при крекинге нефти.

Гудрон —  остаток после отгонки из мазута масляных фракций;

он является основным сырьем для получения нефтяных битумов, используется в виде связующего вещества в дорожном строительстве.

К дегтевым материалам относят различные виды дегтя  и пеки. 

Наиболее широкое  применение органические вяжущие вещества получили в гидротехническом, дорожном, промышленно-гражданском строительстве в виде кровельных, гидроизоляционных материалов, асфальтобетона, асфальтораствора, уплотняющих материалов. Органические вяжущие хорошо совмещаются с резиной и полимерами, что позволяет значительно улучшить качество битумных материалов в соответствии с требованиями современного строительства.

Возникла новая  отрасль, производящая гидроизоляционные  материалы (изол, бризол и др.) из вторичного резинового сырья. Изготовление рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов осуществляется на полностью механизированных поточных линиях непрерывного действия.

Органические  вяжущие вещества — это высокомолекулярные природные или синтетические  вещества, способные: – приобретать  жидковязкую консистенцию при нагревании или при действии растворителей или же имеющие жидковязкую консистенцию в исходном состоянии; – с течением времени самопроизвольно или под действием определенных факторов (температуры, УФ-облучения, веществ-отверди-телей и др.) переходить в твердое состояние.

При этом как  в жидком, так и в твердом  состоянии большинство этих веществ  имеют хорошую адгезию к другим материалам.

В зависимости  от происхождения, химического и  вещественного состава органические вяжущие делят на следующие группы: – черные вяжущие (битумы и дегти); – природные смолы, клеи и полимеры; – синтетические полимерные продукты.

Природные высокомолекулярные вещества применяют как в их естественном состоянии, так и после химической модификации, придающей им необходимые  свойства. Например, целлюлозу применяют в виде эфиров (нитроцеллюлоза, метилцеллюлоза и т. п.). Битумы также часто подвергают модификации.

Самая обширная группа органических вяжущих — синтетические  полимеры. Их получают из низкомолекулярных  продуктов (мономеров) полимеризацией и поликонденсацией. Специфическая группа полимеров — каучуки и каучукоподобные полимеры, обладающие высокоэластичными свойствами — способностью к большим упругим деформациям; их также называют эластомерами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10 Производство нефтяных битумов, битумы вязкие и жидкие, их назначение

     Сырьём  для производства нефтяных битумов  являются остаточные продукты нефтепереработки: гудроны, асфальты деасфальтизации, экстракты  селективной очистки масляных фракций  и др.

     Различают три основных способа получения нефтяных битумов:

1 Концентрированием нефтяных остатков путём перегонки их в вакууме - получают остаточные битумы. Главное назначение этих процессов – извлечение дистиллятных фракций для выработки моторных топлив. В то же время побочные продукты этих процессов – гудрон перегонки и асфальт деасфальтизации – соответствуют требованиям по сырью в производстве битумов или их используют в качестве сырья в производстве окисленных битумов.

2 Основным процессом производства  битумов является окисление –  продувка гудронов воздухом. Окисленные битумы получают в аппаратах периодического и непрерывного действия. Принцип получения окисленных битумов основан на реакциях уплотнения при повышенных температурах в присутствии воздуха, приводящих к увеличению концентрации асфальтенов, способствующих повышению температуры размягчения битумов, и смол, улучшающих адгезионные и эластичные свойства товарного продукта. Аппараты, используемые в производстве битумов – трубчатые реактора (строительные битумы) или окислительные колонны (дорожные битумы).

3 Смешением различных окисленных  и остаточных битумов, а также  нефтяных остатков и дистиллятов  между собой получают компаундированные  битумы.

      Дорожные  битумы разделяют на вязкие и жидкие. Вязкие битумы используют в качестве вяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных покрытий. Вырабатываются вязкие битумы двух типов: БНД и БН. БНД применяют при более низких температурах. Жидкие битумы предназначены для удлинения сезона дорожного строительства. Их получают смешением вязких битумов БНД с дистиллятными фракциями - разжижителями. После укладки покрытия разжижитель постепенно испаряется. Применение жидких дорожных битумов не соответствует современным требованиям к энергосбережению и защите окружающей среды.

№11

Старение  органических вяжущих материалов, методы повышения прочности и работоспособности(№11) 

 Основной  причиной старения органических  вяжущих материалов является воздействие на них природно-климатических факторов, таких, как: солнечная радиация, осадки, ветер и др. В результате старения снижается прочность дорожных покрытий. Поэтому с целью повышения прочности и работоспособности органических вяжущих материалов могут использоваться различные поверхностно-активные вещества (ПАВ), улучшающие связь битума с минеральным порошком, который, в свою очередь, необходим для повышения прочности клея.

         Для повышения надёжности и  долговечности работы покрытий  в настоящее время рекомендуется  использовать битумы, модифицированные  полимерами. Широкое использование модифицированных битумов вместо обычных объясняется их улучшенными свойствами. Полимерные битумы имеют большой диапазон рабочих температур до 100⁰С (обычные битумы до 60⁰C).

         Асфальтобетоны, приготовленные с  использованием полимерных битумов,  имеют высокую устойчивость к деформациям за счёт большой эластичности применяемых битумов. При этом значительно замедляется процесс старения асфальтобетона.

         Для улучшения свойств дорожных  битумов принято использовать  специально изготавливаемые искусственные  материалы. В настоящее время имеется богатый выбор используемых для модификации полимеров. Условно их можно классифицировать следующим образом:

• термопласты (пластомеры);
• эластомеры;
• термоэластичные искусственные материалы.

        Добавка пластомеров повышает  вязкость и жёсткость битумов при нор-

мальных рабочих  температурах (от -30⁰С до +60⁰С). При добавке эластомеров в битум повышается его вязкость, улучшается эластичность. Термоэластичные искусственные материалы размягчаются при температурах выше обычных рабочих температур и хорошо деформируются в этом состоянии.

        Кроме полимеров для улучшения  свойств битума могут использоваться другие модификаторы: неорганические соли, синтетические или природные смолы, а также природные асфальты.

         В условиях России применение пластомерных добавок не рекомендуется по климатическим условиям. При сильном охлаждении и продолжительных морозах асфальтобетоны на основе таких вяжущих подвержены сильному трещинообразованию. 

№12

Основные тенденции  развития земляного полотна Земляное полотно – один из основных элементов автомобильных дорог и аэродромов,от устойчивости, прочности и долговечности которого зависит работоспособность дорожных одежд и всего сооружения. В настоящее время земляное полотно проектируется на срок службы 100 лет. Больше ни один элемент автомобильной дороги не рассчитывается на такой срок. Земляное полотно должно обеспечивать безопасность движения транспортных средств путем сохранения проектного очертания и требуемой прочности в течение заданного срока службы;не допускать просадок и морозного пучения свыше расчетных значений; гармонично вписыватьсяв окружающий ландшафт.