Содержание к диссертации
Введение
1, Литературный обзор 8
1.1. Основные параметры оценки качества дорожных бигумов 8
1.2. Влияние сырьевых компонентов на качество дорожных би іумов 10
1.3. Получение окисленных битумов 15
1.3.1. Механизм процесса окисления сырья в битумы 15
1.3.2. Кинетика процесса окисления сырья в битумы 17
1.3.3. Температура процесса 18
1.3.4. Способы получения дорожных битумов 19
1.4. Групповой углеводородный состав битумов 21
1.5. Коллоидная структура битумов 26
1.6. Старение битумов 29
1.7. Способы улучшения качества дорожных битумов 33
1.7.1. Разработка производства долговечных дорожных битумов марок БДД 33
1.7.2. Полимерно-битумные композиции как перспективный и)ть улуч іі ієни я качества дорожных битумов 34
1.7.3. Пути улучшения адгезионных свойств дорожных битумов 36
2. Экспериментальная часть. Объекты и методы исследования 38
2.1. Объекты исследования 38
2.2. Методы исследования 41
2.2.1 Метод определения группового углеводородного состава 41
2.2.2.Методика окисления 44
2.2.3. Метод приготовления образцов 45
2.2.4. Анализ сырья и битумов 45
3. Исследование влияния группового углеводородного состава іудронов и нецелевых тяжелых углеводородных продуктов нефтехимии, нефте- и сланцеперсработки на свойства дорожных битумов 48
3.1. Исследование физико-химических свойств и групповою уїлево дородноїо состава гудронов для производства битумов 48
3.1.1. Исследование процесса окисления гудронов 50
3.1.2. Влияние углеводородної о состава сырья окисления на основные качествен шле показатели окисленных битумов 57
3.2. Состав нецелевых углеводородных фракций - компонентов для получения улучшенного дорожної о битума 65
3.2.1. Состав нецелевых углеводородных фракций нефтепереработки 65
3.2.2. Состав побочного продукта сланцепереработки - сланцевою мягчителя 68
4. Результаты исследований по получению битумов улучшенного качесг
4.1. Сопоставительные исследования качества улучшенных дорожных битумов отечественных производителей и окисленных битумов западносибирских нефтей (на примере производства СНПЗ) 71
4.2. Изучение влияния нецелевых тяжелых углеводородных продуктов нефте- и слан цен ереработки, а также нефтехимии в качестве добавок па качество дорожных битумов 80
4.2.1, Исследования по получению улучшенною битума с использованием нецелевых тяжелых углеводородных продуктов нефте переработки и нефтехимии 80
4.2.2. Исследования по повышению качества дорожных битумов с примененной сланцевого мягчителя 92
5 Исследования по улучшению качества битумов посредством их модификации поличерными добавками и адгезионными присадками 100
5.1. Исследования по выбору рецептуры получения полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) 100
5.2. Исследование адгезионных свойств окисленных битумов к образцам минеральных материалов. Сопоставительная оценка эффективности адгезионных присадок 103
Выводы 108
Список литературы 110
Приложение
- Влияние сырьевых компонентов на качество дорожных би іумов
- Влияние углеводородної о состава сырья окисления на основные качествен шле показатели окисленных битумов
- Изучение влияния нецелевых тяжелых углеводородных продуктов нефте- и слан цен ереработки, а также нефтехимии в качестве добавок па качество дорожных битумов
- Исследование адгезионных свойств окисленных битумов к образцам минеральных материалов. Сопоставительная оценка эффективности адгезионных присадок
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из недостатков современной отечественной нефтепереработки является несоответствие современным требованиям качества ряда производимых сю продуктов, в частности, дорожных битумов, и одновременное образование значительных количеств нецелевых углеводородных фракций, таких, например, как экстракты селективной очистки масел (ЭСОМ), асфальт деасфальтизации, крекинг-остаток, тяжелый іазойль каталитического крекинга. Переработка последних представляет значительные трудности и сопряжена с существенными затратами, в результате чею основная их часть используется неквалифицированно. В настоящее время требуется осуществление комплексною подхода, предполагающего максимальное использование нецелевых промышленных продуктов в качестве компонентов при получении товарных битумов повышенною качества. Тот факт, что нецелевые продукты весьма существенно различаются друг от друга по своему химическому составу, делает их гибким инструментом для изменения химическої о состава, а, следовательно, и свойств битума. Известно, что качество битума определяемся в основном тремя факторами: составом сырья окисления, условиями окисления и аппаратурным ею оформлением, а также составом товарного бшума. Как показывает промышленный опыт, важным факторами, определяющими качество товарных битумов, является как химический состав исходного сырья окисления, так и химический состав полученного продукта. Химический состав сырья окисления можно изменять, вводя в исходный гудрон добавки из числа нецелевых продуктов нефтепереработки и нефтехимии требуемого уі'леводородною состава, которые с учетом кинетических закономерностей процесса окисления позволят получить окисленный продукт требуемої о качества. Друї им способом воздействия на состав и качество целевого продукта является введение этих добавок в уже окисленный гудрон. Цель работы.
Цель работы - изучение влияния химического состава гудронов и нецелевых продуктов нефтепереработки и нефтехимии, выступающих в качестве компонентов на различных стадиях получения дорожного битума, на кинетические закономерности процесса окисления и физико-химические свойства окисленных битумов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи: исследовать химический состав сырья окисления - гудромов западносибирской нефти в широком интервале их условной вязкости при 80 С (ВУ80) 13-109 с, а также нецелевых тяжелых продуктов нефтехимии, сланце- и нефтепереработки (сланцевый мягчитель, экстракты селективной очистки масел, асфальт деасфальтизации, крекинг-остаток, тяжелый газойль каталитическою крекинга и тяжелая пиролизная смола); изучить влияние химического состава сырья окисления на скорость окисления, состав окисленного продукта и основные качественные показатели полученного битума; установить зависимости суммарных констант скоросіей окисления іудронов от содержания в них различных групп углеводородов, а также определить константы скоростей окисления иарафино-нафтеновых и ароматических углеводородов; изучить влияние углеводородных добавок к окисленному битуму па качество товарного продукта, разработать и апробировать оптимальные рецептуры составов битумов, стойких к процессам термоокислительного старения.
Научная новизна работы.
Изучены химические составы нецелевых тяжелых углеводородных продуктов нефтс- и сланцепереработки, а также нефтехимии - экстракюв селективной очистки масел, тяжелою газойля каталитического крекиша, асфальта деасфальтизации, крекинг-остатка, сланцевого мяпштеля и тяжелой пиролиз-ной смолы. В качестве концентратов ароматических углеводородов для получения сырья окисления можно рекомендовать экстракты селективной очистки масел, содержащие более 80 % масс, ароматических углеводородов, крекинг-остаток, асфальт деасфальтизации и смолу пиролиза, которые содержат до 60 % масс, ароматических углеводородов и до 40 % масс, структурообразующих смол и асфальтенов в количестве до 10 % масс. В качестве добавки к битуму впервые было предложено использовать сланцевый шгчитель, который содержит до 40 % масс, смол и до 28 % масс, асфальтенов.
Изучено влияние основных групп углеводородов, входящих в состав сырья окисления, на качественные показатели окисленного битума. Установлено, что оптимальным является содержание нарафино-нафтсповых углеводородов 20,0-22,0 % масс, ароматических углеводородов не менее 34,0 % масс, смол не менее 35,0 % масс, и асфальтенов не более 8,5 % масс.
Экспериментально определены зависимости суммарных констант скорости окисления гудрона от содержания в нем парафино-нафтеновых и ароматических углеводородов: с понижением содержания парафино-нафтеновых уїле-нодородов с 27 до 19 % масс, и ростом ароматических углеводородов с 33,4 до 35,6 % масс, суммарная константа скорости возрастает в 3 раза.
Показано, что оптимальными сырьевыми добавками к гудронам являются крекинг-остаток и тяжелая пиролизная смола в концентрации до 5 % масс., позволяющие без изменения условий окисления получить дорожный битум, стойкий к процессам термоокислителыюю старения. Практическая значимость работы
Установлена перспективность использования добавки сланцевого мяг-чителя к окисленному битуму. Показано, что его применение улучшает низкотемпературные свойства и повышает растяжимость би гума.
Разработаны рецептуры получения дорожных биту мои с повышенными показателями качества и стойких к термоокислительному старению. Предложен способ их получения и успешно испытан на ряде предприятий отрасли.
Наработаны представительные образцы битумов, определены их физико-химические характеристики, В специализированных организациях получены заключения об их высоких эксплуатационных свойствах.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: 5-й научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефіе- газового комплекса России" (г. Москва, 2003 г.); Научно-практической конференции "Современное состояние процессов переработки нефти" (г. Уфа, 2004 г.); Всероссийской научно-технической конференции "Коршуновские чтения" (г. Тольятги, 2005 г.); Международной научно-практической конференции "Нефтегазопсреработка и нефтехимия - 2005" (г. Уфа, 2005 г.); 11-й Межд> народной конференции "Окружающая среда для нас и будущих поколении" (г. Самара, 2006 г.); Всероссийской научной конференции "Переработка уїлеводо-родного сырья. Комплексные решения" (Левпитерские чтения) (г. Самара, 2006 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 статьи и тезисы 6 докладов. Получен ] патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 145 страницах, содержит 19 рисунков, 40 таблиц, 8 приложений и списка литературы из 112 наименований публикаций.
Влияние сырьевых компонентов на качество дорожных би іумов
Из мировой практики производства битумов известно, что правильный подбор исходных нефтей обеспечивает высокие качества дорожных бигумов. Поэтому сортировке нефтей, идущих па получение битумов на зарубежных ПІ 13, придается исключительно важное значение. На битумное производство направляются специально отсортированные нефти, обеспечивающие своим химическим составом получение высококачественных битумов [15]. Эги нефти при добыче, транспортировании и переработке не смешивают с другими неф-тями, ухудшающими качество битумов [16,17]. Такая практика пока не принята на наших заводах. По своему химическому составу нефть представляет собой смесь главным образом метановых С„І І2П+2» нафтеновых Сп112п и ароматических С„112я.б у г -ленодородов. Основными химическими элементами, образующими нефть, являются углерод и водород, кроме них в состав нефти входят также: кислород, сера, азот и др. [2]. Для получения битумов значительный интерес в составе нефти представляют сернистые и азотистые соединения. Сернистые соединения нефти весьма разнообразны по своей химической природе, а содержание их достигает максимума в тяжелых нефтяных остатках. При окислении тяжелых нефтяных остатков в процессе производства окисленных битумов происходит количественное перераспределение сернистых соединений, сера ускоряет процесс образования асфальтенов и способствует изменению структуры битума [2]. Химическая природа и строение некоторых сернистых соединений позволяет предполагать, что они могут выполнять роль поверхностно-активных веществ, а, следовательно, улучшать аді езионные свойства битумов. Азот и азотистые соединения в нефтях и битумах находятся в небольших количествах 0,03-0,35%.
Наибольшее количество азота приходится па ас-фал ьто-смол истую часть (около 80%). Азотистые соединения нефти разделяются на две ітіуппьі: а) ароматические, содержащие ядро пиридина или хшюлина; б) гидроароматические или ненасыщенные, не содержащие в ядре двой ных связей. Ароматические азотистые основания являются поверхностно-активными веществами и могут улучшать адгезионные свойства битумов и повышать прочность сцепления их с минеральными материалами [2]. На практике исследованы нефти различных месторождений с точки зрения их пригодности для получения битумов. На основании полученных данных БашНИИНН (Р.С. Ахметова, В.В. Фрязинов) предложил классификацию нефтей применительно к получению из них дорожных битумов [18]. Согласно данной классификации, нефти по степени пригодности для производства высококачественных битумов в зависимости от содержания асфальтснов (А), смол (С) и парафинов (П) разделены на следующие три группы [2,18]: Первая группа - нефти, наиболее приї одные для битумпої о производства, у которых соотношение An С - 2,511 8. Вторая группа - нефти, пригодные для битумного производства. Для них соотношения А+С -2,5И = 0-8 при А+С 6. Третья группа - нефти, непригодные для производства бгпумов у которых А+С - 2,5П 0 при А+С 6. Наилучшим сырьем для производства битумов служат тяжелые асфаль-то-смолистые нефти [18,19], Битумы, полученные из этих нефтей имеют более высокое содержание тяжелой ароматики, смол и характеризуются хорошими адіезиошшми свойствами и высокой растяжимостью [20].
Установлено также, что чем больше нефть содержит ароматических углеводородов, тем лучше и быстрее образуются в нефтяных остатках при перегонке и окислении важнейшие составные компоненты битумов - асфальто-смолистые вещества [2], Таким образом, чем больше содержание асфальто-смолистых компонентов в нефти, отношение асфальтснов к смолам и чем меньше содержание ти ер дых парафинов, тем выше качество получаемых битумов и проще технолої пя их производства [20,21]. Высокопарафинистые нефти являются наихудшим сырьем для получения битумов. Из-за низкого содержания смол при относительно высоком содержании парафино-нафтеповых углеводородов (в т.ч. парафинов) расіяжн-мость битумов, получаемых из этих нефтей, находится на нижних пределах требований стандартов, а, следовательно, ухудшается прилинаемосгь битума к минеральным покрытиям [15]. Ряд предприятий отрасли в настоящее время стабильно получает и перерабатывает смесь западносибирских нефтей, кубовые остатки которой направляются на производство битума [22].
Поскольку западносибирские нефти имеют низкое содержание асфальтенов [23], обеспечивающих теплостойкость битумов [24], то основным способом получения дорожных битумов является процесс окисления вакуумных остатков - гудронои [25], сопровождающийся образованием и накоплением асфальтенов [26]. При использовании для окисления нефтяных остатков, полученных при переработке легких нефтей, основным источником образования смол и асфальтенов являются масла (ароматические углеводороды) окисляемою нефтепродукта. При окислении богатых смолами нефтяных остатков идет їлапньїм образом процесс превращения уже имеющихся смол в окисляемом продукте в ас-фальтены, а процесс образования смол из ароматических углсподородов имеет второстепенное значение. Слсдопательно, на качество битума оказывает влияние химический состав и свойства гудрона [27], так как гудроны различных нефтей ведут себя по-разному в процессе окисления. Более глубокий отбор масляных фракций из гудрона изменяет групповой состав окисленною битума в сторону увеличения смол и уменьшения масел, а это, в свою очередь, изменяет ею физико-механические свойства [2]. Исследование зависимости свойств битума от глубины отбора дистпл
Влияние углеводородної о состава сырья окисления на основные качествен шле показатели окисленных битумов
Серьезный практический интерес представляет исследование зависимости свойств окисленного битума от содержания различных груші )ілеводоро-дов в составе сырья окисления. Масла, входящие в состав гудропов из западносибирских нефтей, состоят на 55 - 65 % масс, из .моно-, би- и полициклических ароматических углеводородов и на 35 - 45 % масс, из парафино-нафтеповых углеводородов. Известно, что действие парафино-нафтеновых углеводородов на свойства битума разнонаправлено с действием ароматических углеводородов, смол и асфальтенов. Повышение концентрации парафино-нафтеновых углеводородов в гудроне за счет снижения содержания ароматических углеводородов, смол и асфальтенов способствует повышению псиетрации, но приводит к понижению растяжимости и температуры хрупкости. Однако, было важно определить количественное влияние этих углеводородов на основные качественные показатели окисленных битумов. Влияние парафино-нафтеновых углеводородов, содержащихся в исходном гудроне, на основные качественные показатели окисленного битума марки 40/60 приведены на рис. 3.7. Видно, что повышение концентрации парафино-нафтеновых углеводородов в маслах гудрона с 35 до 44,5 % масс, существенно снижает температуру хрупкости (Тхр) от минус 15 С до минус 27 С и растяжимость (Д25) со 155 до 23 см получаемого битума, повышают ею пенетрацию как при 25 С (lbs) с 40 до 67-0,1 мч так и при 0 С (П0) с 18 до 36-0,1 мм. Пример зависимости свойств окисленною битума от содержания парафино-нафтсиовых углеводородов для марки 60/90 приведен в приложении 3 рис. 1. Повышенное содержание парафиновых углеводородов вследствие трудности их окисления требует увеличения расхода воздуха и продолжительности окисления, а также отрицательно влияет на структурную однородность битума и адгезию его к минеральным маїериа-лам. Однако, парафино-нафтеновые соединения, являясь разжижителями и пластификаторами, улучшают вязкостно-температурные свойства битума [20],
Поскольку известно, что ароматические соединения, входящие в состав масла, способствуют росту температуры хрупкости и дуктильиости [61], можно сделать вывод, что влияние парафино-нафтеновых углеводородов на свойства битума более сильное, чем ароматических. В связи с этим, важнейшим способом регулирования их содержания в сырье окисления является их отделение от гудрона. Влияние содержания ароматических углеводородов на основные качественные показатели битума марки 40/60 приведены на рис. 3.8. ароматических углеводородов, входящих в состав гудронов Как видно из рисунка, ароматические соединения, входящие в состав масла, способствуют росту температуры хрупкости и растяжимости при 25 С и снижению пенетрации при 25 С и при О С. Пример зависимое і и свойств окисленного битума от содержания ароматических углеводородов для марки 60/90 приведен в приложении 3 рис. 2. Влияние содержания смол и асфальтенов в гудроне на качество окисленною битума марки 40/60 приведено на рис. 3.9 и 3.10 соответственно. При получении битума марки 60/90 характер влияния концентрации смол и асфальтенов в гудроне на свойства битума остаются такими же (приложение 3 рис. 3 и 4). Обращает на себя внимание влияние содержания смол в гудроне на температуру хрупкости. Повышение содержания смол сопровождается повышением температуры хрупкости битума. Также весьма значительно влияние этих yi-леводородов на растяжимоегь: изменение их концентрации в вышеуказанных пределах приводит к двукратному повышению растяжимости при 25 С. Роль смол, таким образом, заключается в уменьшении пенстрапии, увеличении растяжимости, температуры размягчения и вязкости, с одновременным повышением температуры хрупкости. При увеличении концентрации асфальте нов с 5,4 до 8,8 % масс, температура хрупкости повышается на 15 С, а пенетрация при 25 С и О С понижается соответственно на 26 и 20-0,1мм.
Асфальтени играют структурообразующую роль, существенно повышая вязкость, жесткость и прочность би гума. Экспериментальными исследованиями установлено аналої ичное влияние парафипо-нафтеновых и ароматических углеводородов, смол и асфалые-нов, содержащихся в исходном гудроне, при получении всех марок окисленных битумов. Исследования показали, что, действительно, повышение содержания на-рафино-нафтеповых углеводородов на 9,5 % масс, и понижение суммарной концентрации ароматических углеводородов, смол и асфшїьтенов в гудроне на 7,5 % масс, приводит к повышению пенетрации при 25 и О С на 27 и 18-0,1 мм соответственно, понижению температуры хрупкости на 12 С н растяжимости в 6 раз. Полученные данные соответствуют результатам исследований, проведенных в [112], согласно которым на качественном уровне установлено, что масла повышают пенетрацию, увеличивают текучесть и испаряемость, но в то же время снижают температуру размяпения, В процессе окисления масел об
Изучение влияния нецелевых тяжелых углеводородных продуктов нефте- и слан цен ереработки, а также нефтехимии в качестве добавок па качество дорожных битумов
Направлением решения задачи получения из нефтяных остатков высококачественных битумов улучшенного качества являлось использование при окислении специально подготовленного сырья окисления содержащего концентраты ароматических углеводородов с последующим компаундированием окисленного битума исходным сырьем окисления. При этом сырье окисления получали компаундированием более вязкого (ВУ80 60-70 с), по сравнению со стандартным, гудрона с компонентами, обеспечивающими наиболее благоприятный для получения качественных битумов его углеводородный состав. В качестве наиболее пригодных добавок к сырью окисления были выбраны остаточный 3COM, тяжелая пиролизная смола, крекши-осіаіок и асфальт деасфальтизащш. Групповой углеводородный состав исходною сырья окисления, содержащего нецелевые тяжелые продукты нефтепереработки представлен в табл.4.6. Как видно из таблицы, полученные образцы сырья окисления имеют практически схожий групповой углеводородный состав. В полученных образцах содержится достаточное количество как парафино-нафтеновыч и ароматических углеводородов, так и струпрообразующих смол и асфалыенов. Результаты исследований іуд рои а ВУ80 50 с с добавками 3COM ос т. и ЭСОМост.: асфальт деасфалыизации=1:1 представлены R табл. 4,7. При введении в гудрон экстракта селективной очистки масел в концентрации до 5 % масс, наблюдается ухудшение показателей качества окисленных битумов практически по всем параметрам по сравнению с окислением іудрона без добавок. При добавлении 5 % масс. ЭСОМост. выход "черною соляра" увеличивается с 2,21 %масс. (окисление исходного іудрона) до 6,55 % масс.
Температура хрупкости повышается с -20 до -17 С, а растяжимость снижается с 150 см до 115 см, но остается в пределах регламентируемых ГОСТ 22245. Ьитум, полученный в результате окисления гудрона с дооавкой смеси ЭСОМост. : асфальт (1:1) в концентрации до 5 % масс, огличаеіея оі окисленного исходного гудрона более низкой теплостойкоегыо и пенстрациеи при О С. При компаундировании окисленного битума с 10 % масс, исходною сырья окисления, компаунд не удовлетворяет требованиям ГОСТ 22245 по іемпера-туре размягчения (49 С против 51 С но ГОСТ) и индексу ненстрации. При увеличении концентрации исходного сырья окисления до 15 % масс, продолжается ухудшение теплостойкости и рост индекса пенетрации. При увеличении концентрации смеси 3COM : асфальт в исходном сырье окисления до 10 % масс, в окисленном битуме наблюдается повышение растяжимости при 25 С до 102 см, но в то же время, хотя и незначительное, но повышение температуры хрупкости. Компаундирование с 15 % масс, исходною сырья окисления значительно снижает теплостойкость полученных битумов, а индекс пенетрации составляет -1,4. Основным браковочным показателем в спецификациях зарубежных производителей является растяжимость после термостатирования. Полученные ранее образцы не соответствуют перспективным требованиям еще до прогрева.
В связи с этим возникла необходимость дополнительных исследований, направленных на подбор оптимальною сырья для выполнения требований к показателям после термоокислителыюю старения. Растяжимость исследованных образцов, после проірсва в тонкой пленке в течение 5 часов, при температуре 163 С составила 82-85 см, при норме по требованиям зарубежных стандартов не менее 100 см. Это говорит о том, что гудрон с условной вязкостью при 80 С 50 с имеет недостаточное количество смол для получения битума необходимого качества по растяжимости. В табл. 4.8 представлены результаты экспериментов получения компаундированных битумов на основе гудрона с ВУК0 50 с, в который вводили добавку асфальта деасфальтизации, поскольку он содержит достаточное количество структурообразующих смол, в концентрации 7-20 % масс, с получением смесевого сырья - которое окисляли, после чеі о окисленный битум компаунди ровали с сырьем окисления. Смесевое сырье окисляли как с дооавкой ЭСОМ(,сг : асфальт=1:1 в концентрации 3 % масс., гак и без нее. Другая серия экспериментов предполагала окисление гудрона условной вязкостью 61 ее добавкой 3 % масс. ЭСОМоа.: асфальт=1:1 (табл. 4.9). Приведенные в табл. 4.8 и 4.9 результаты исследований свидетельсіву-ют о том, что полученные компаундированные битумы имеют низкую теплостойкость, но после испытания их на старение сохраняют необходимый запас не только пластичности и температуры хрупкости, но и растяжимости, при этом масса после прогрева остается без изменений, что позволяет считать данные битумы термостабильными и тем самым гарантировать их работоспособность в качестве вяжущею в асфальтобетоне. Это объясняется тем, что в составе сырья содержится оптимальное количество парафино-пафтеновых углеводородов (21,5 % масс), отвечающих за температуру хрупкости, и смол (35,4 % масс), отвечающих за растяжимость битумов. Наиболее предпочтительным по ірушювому углеводородному составу сырьем для получения улучшенных битумов является гудрон с условной вязкостью 61 с с сырьевой добавкой (ЭСОМ0СТ:асфальт=1:1) в количестве 3 % масс.
Исследование адгезионных свойств окисленных битумов к образцам минеральных материалов. Сопоставительная оценка эффективности адгезионных присадок
Высокие адіезионньїе свойства битумов являются важным фактором обеспечения водостойкости и эксплуатационной долювечности дорожных покрытий. Нефтеперерабатывающие заводы выпускают битумы в соответствии с ГОСТ 22245, которым сцепление с эталонным мрамором и песком іарашируеі-ся техЕюлої ией и должно соответствовать контрольному образцу №2. Исследование адгезионных свойств товарных битумов проводили по отношению к образцам минеральных материалов различных пород. Гчроме этою проводилась сопоставительная оценка эффективности адгезионных присадок. В работе исследовали адіезионньїе свойства товарных битумов ОАО "СШІЗ", ОАО "НК НПЗ" (ГОСТ 22245), ООО НО "Киришинсфтсорі синтез" (ТУ 0256-096-00151807), вырабатываемых окислением іудрона смеси западносибирских нефтей, битума ОАО "Лукойл-Ухтанефтепереработка" (ТУ 38-1011356), полученною окислением іудрона ярегской нефти, а іакже улуппен-ноі о битума ОАО "Завод битума" г, Челябинск. Результаты исследований адгезионной способности товарных бигумов к различным минералам представлены в табл. 5.3. Изтаолицы видно, что товарные битумы ПК III ІЗ и СІ II ІЗ выдерживают испытания к эталонному мрамору. Улучшенные битумы ООО "Завод битума", г. Челябинск, ОАО "Лукойл-Ухтансфтспсрсработка" и 000 "Киришинефтеоргсинтез" обладают более высокими адіезиоїшьіми свойствами (сцепление соответствует кошрольному образцу №1). Лучшими адгезионными свойствами к песку обладает битум ОАО "Лу-койл-Ухтанефтспсреработка". Сцепление всех исследованных образцов битумов с іранитнмми породами неудовлетворительное и соответствует контрольному образцу ЖЗ. После кипячения на поверхности гранита сохраняется небольшое количество битума в виде мелких вкраплений. Отслоение большей части вяжущего от поверхности .минерального материала кислой породы свидетельствует об отсутствии прочной связи между вяжущим и минеральным материалом. Прочное сцепление битумов с минеральными материалами карбонатной породы обусловлено взаимодействием кислотных и основных компонентов, с образованием химических связей между карбоновими, асфальті еновыми кислотами и их ангидридами, содержащимися в битумах, и катионами щелочных металлов входящих в состав карбонатных пород в частности с катионами кальция.
Из результатов исследований следует, что окисленные и модифицированные полимерами битумы имеют хорошее сцепление с минеральными маїе-риалами карбонатной породы и неудовлетворительное сцепление с минеральными материалами кислой породы. Для повышения прочности сцепления битумов с кислыми минеральными материалами необходимо применение адгезионных присадок. В настоящее время отечественной промышленностью вырабатывается ряд присадок, разработанных и используемых специально для улучшения адіезионньїч свойств битума. Перечень адгезионных присадок, использованных в исследованиях, представлен в табл.5.4 Установлено, что наиболее эффективно повышает сцепление как с основными, так и с кислыми минеральными материалами присадка БП-ЗМ. Введение ее в битум до 1 %масс. позволяет обеспечить отличное сцепление с кислыми породами. Присадки КАП, ДОРОС-АП и ПАД-11 в основном ул чпіаіот адгезионные свойства битума к мрамору. Незначительное ул) чтение сцепления на граните наблюдается для присадки ДОРОС-АП. Ге\нопрогресс-11 улучшает адіезношше свойства битума, как на мраморе, так и на транше. Несмотря на высокую эффективность, обусловленную способностью химически адсорбироваться на поверхности каменною материала, присадки аминної о типа обладают существенным недостатком - низкой термостабильно стыо. Как было показано ранее термостатирование при температуре 160 С образца бтума с присадкой ПП-ЗМ, наиболее предпочтительной для кислых пород, было установлено, что спустя 30 часов битум теряет первоначальные адіе-зионные свойства, что свидетельствует о разложении присадки. Известно, что даже небольшие добавки поверхностно-активных вещее їв приводят к заметным изменениям свойств битумов.
В связи с этим проведены исследования влияния адіезионньїх присадок БМ-ЗМ и ПАД-11 в концентрации 1% масс, на качественные показатели битума марки ВИД 60/90 ОАО "СІ11ІЗ", Результаты исследований представлены в табл. 5.6. Из таблицы видно, что при введении адгезионных присадок улучшаются теплоустойчивость битума на 1-2 С и низкотемпературные свойства: пепетрания и растяжимость при 0 С. В то же время значительно ухудшается растяжимость при 25 С, которая в свою очередь является одним из основных показателей качества, регламентируемых американскими стандартами ( 100 см).
