Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Существующие способы получения и применения битумных эмульсий и задачи разработки технологий их производства 12
1.1 Обзор существующих способов получения и использования битумных эмульсий 12
1.2 Классификация эмульсий 19
1.3 Современные представления о физической природе влияния вида и характеристик эмульгаторов на свойства битумных эмульсий 21
1.4 Современное представление о механизме распада эмульсий 29
1.5 Современное представление о влиянии ПАВ на свойства битумов 33
1.6 Области применения битумных эмульсий 37
1.7 Разработка отечественных технологий производства водно- 42
битумных эмульсий для дорожного строительства и эмульгаторов для их получения. Задачи исследований
Выводы по главе I 44
ГЛАВА II. Методики проведения исследований 45
2.1 Обоснование принятой схемы проведения исследований и экспериментов 45
2.2 Обоснование выбора эмульгатора для исследования 47
2.3 Обоснование выбора вида эмульсий и битума 50
2.4 Выбор определяемых свойств, методов их определения и конкретизация схемы проведения экспериментов 53
2.5 Используемые приборы и оборудование 70
2.6 Планирование экспериментов по оптимизации составов битумных эмульсий 73
2.7 Характеристика использованных материалов 75
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II 78
ГЛАВА III Результаты экспериментального исследования характеристик свойств и структуры полученных эмульгаторов 79
3.1 Разработка технологии получения эмульгатора 79
3.2 Характеристика состава и структуры полученных эмульгаторов 81
3.3 Характеристика свойств полученных эмульгаторов 84
Выводы по главе III 85
ГЛАВА IV. Изучение влияния технологических параметров на свойства битумных эмульсий 87
4.1 Разработка технологии получения эмульсий 87
4.2 Результаты экспериментального изучения свойств и структуры полученных эмульсий 89
4.3 Изучение влияния состава битумной эмульсии на процессы старения эмульсионно-минеральных смесей 95
4.4 Изучение влияния предварительной механоактивации (электрофизического воздействия) нефтебитума на его долговечность 98
4.5 Изучение сцепления битумной эмульсии с поверхностью минеральных материалов 100
4.6 Оптимизация состава битумных эмульсий 103
Выводы по главе IV 108
ГЛАВА V. Разработка рекомендаций по приготовлению и применению эмульгаторов и эмульсий 111
5.1 Технология получения эмульгаторов 111
5.2 Технология приготовления катионной прямой битумной эмульсии 116
5.3 Рекомендации по устройству слоев износа с шероховатой поверхностью 121
5.4 Рекомендации по устройству подгрунтовки 123
5.5 Рекомендации по обеспыливанию покрытий из неукреплённых материалов 124
Выводы по главе V 127
Общие выводы и предложения список использованной литературы 128
- Обзор существующих способов получения и использования битумных эмульсий
- Обоснование принятой схемы проведения исследований и экспериментов
- Разработка технологии получения эмульгатора
- Результаты экспериментального изучения свойств и структуры полученных эмульсий
Введение к работе
Актуальность исследований. Объём мирового строительства достигает трёх триллионов долларов, что выше общемировых затрат в других сферах деятельности, в том числе и на военные цели. В странах Европейского Союза (ЕС) на строительный сектор приходится 11% валового внутреннего продукта, а на все промышленные отрасли стран ЕС 40%. В целом строительный сектор составляет четверть общего промышленного потенциала. Учитывая это, международный конгресс "Строительство и окружающая среда" (1998г.) постановил считать важнейшими задачами на ближайшие 20-25лет снижение энергоемкости строительства, в том числе дорожного, и уменьшение количества отходов и загрязнений окружающей среды на 50% [58].
Особенностями дорожного хозяйства России как отрасли народного хозяйства в настоящее время являются [2]:
Расширение сети автомобильных дорог, что требует значительных дополнительных затрат энергоресурсов на строительство дорог. В соответствии с "Концепцией государственной транспортной политики РФ" объем работ по строительству и коренной реконструкции магистральных федеральных дорог должен быть доведен до 1300-1500 км в год, территориальных дорог- до 13-15 тыс. 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 дорог должен быть доведен до 6-7 тыс. км в год, территориальных дорог - до 60-70 тыс.км.
Необходимость резкого повышения качества строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог, что требует использования новых, современных технологий и материалов, обладающих высокими потребительскими качествами.
В дорожной отрасли РФ в последние годы наметилась следующая тенденция: наиболее энергоемкое производство, связанное с разогревом отдельных компонентов, сокращается, а затраты энергии на дорожные работы, выполняемые с использованием более мощных машин и механизмов, повышаются. В условиях Сибирского региона, в частности Новосибирской области (НСО), проблема энергосбережения стоит особенно остро. Одним из способов решения названных проблем является переход на использование новых, менее энергоёмких материалов, в том числе и битумных эмульсий.
Темпы строительства автомобильных дорог во многих регионах России сдерживаются высокой стоимостью, либо отсутствием кондиционных дорожностроительных материалов. Добыча нефти осуществляется в отдаленных регионах страны, что приводит к увеличению дальности ее транспортирования, необходимости устройства коммуникационных путей, инфраструктуры этих регионов. Связанное с этим повышение стоимости нефти вынуждает нефтеперерабатывающие предприятия производить более глубокую ее переработку, что приводит к ухудшению качества нефтяных гудронов и, как следствие, к ухудшению качества нефтяных битумов
Одним из путей уменьшения стоимости автомобильных дорог может быть применение эмульсионно-минеральных смесей. Однако вопросы технологии приготовления эмульгаторов на основе местных материалов, эмульсий и эмульсионно-минеральных смесей на их основе до настоящего времени изучены недостаточно. Существующие технологии предусматривают в основном применение эмульгаторов зарубежного производства. При этом остаются неиспользованными значительные объемы отходов производства, побочных продуктов промышленности, бытовых отходов, содержащих материалы, пригодные для получения эмульгаторов. Эти отходы не могут быть использованы вследствие несовершенства существующих технологий, ориентированных на использование традиционных исходных материалов и эмульгаторов.
С другой стороны в связи с надвигающимся кризисом углеводородного топлива будет формироваться его дефицит и постоянное повышение цен на битум. Научные исследования должны быть нацелены на создание принципиально новых, экономически выгодных технологий и использование местных материалов, обеспечивающих выполнение поставленных задач [37]. Реализация этих принципов привела к разработке нового отечественного эмульгатора. При применении отечественного эмульгатора и эмульсии на его основе существенно снижается стоимость поведенных работ. Использование катионоактивных битумных эмульсий с применением полученного отечественного эмульгатора позволит существенно сократить затраты при работах по подгрунтовке покрытий, при ремонтных работах, обеспыливание дорог переходного тип, устройства ямочного ремонта, устройству слоев типа «сларри-сил» и «микросюфейсинг».
Одним из способов решения названных проблем является использование битумных катионоактивных эмульсий на отечественных эмульгаторах, что предопределяет актуальность и своевременность исследований по выбранной автором теме диссертационной работы.
Выполненная работа входит в перечень приоритетных НИОКР согласно «Концепции Национальной программы модернизации и развития автомобильных дорог Российской федерации до 2025 года», утверждённой в 2004 году и «Плана важнейших научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ дорожного хозяйства на 2005-2006 гг» раздела 2.3. «Совершенствование дорожных технологий, конструкций и материалов».
Целью работы является разработка катионных эмульсий и эмульсионно-минеральных смесей на основе эмульгатора «ИК», полученного из отходов, содержащих жирные кислоты растительных масел или смоляных кислот, входящих в состав таловых масел, и удовлетворяющих требованиям действующих нормативных документов.
Объект исследования - свойства эмульгатора на основе жирных кислот растительных масел, или смоляных кислот, входящих в состав таловых масел, являющихся отходами пищевого производства и битумные эмульсии на его основе.
Научная новизна работы заключается в следующем.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения эмульгаторов, содержащих смесь политиленполиамина и жирных кислот растительных масел или смоляных кислот, входящих в состав таловых масел, являющихся отходами пищевого производства.
Установлено, что обработка водного раствора эмульгатора различными кислотами и последующее совмещение с битумом способствует получению дорожной катионной прямой битумной эмульсии. Получены экспериментальные данные физико-механических свойств дорожных битумных эмульсий и доказано их соответствие требованиям действующих нормативных документов.
Доказано, что применение разработанных эмульгаторов позволяет снизить интенсивность избирательной фильтрации компонентов нефтяного битума в поры и капилляры минеральных материалов, а также улучшает сцепление вяжущего с их поверхностью.
Результаты исследований показали, что использование эмульсии на основе предлагаемого эмульгатора приводит к снижению интенсивности образования асфальтенов в эмульсионно-минеральных смесях и, соответственно, к увеличению срока службы покрытий из битумоминеральных смесей.
Практическая значимость работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана и апробирована технология получения эмульгатора из жирных кислот растительных масел или смоляных кислот, входящих в состав таловых масел, являющихся отходами пищевого производства.
Разработана и апробирована технология получения дорожных прямых катионных битумных эмульсий на основе полученных эмульгаторов.
Разработан и апробирован на конкретной автомобильной дороге технологический регламент использования полученной битумной эмульсии для обеспыливания обочин и подгрунтовки поверхностей.
Особенностью данной работы является комплексность изучения свойств материалов для приготовления эмульгаторов, эмульсий, эмульсионно-минеральных смесей и оценка их информативности с позиций работы эмульсии в условиях приближенных к реальным.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, подтверждена сходимостью результатов теоретических, лабораторных и опытно-производственных работ, выполненных на основе современных методов исследований с применением аттестованного лабораторного оборудования, обеспечивающих достаточный уровень надежности результатов.
Использованные в работе современные методы исследований (хромато-масс-спектрометрия, ИК-спектроскопии, ЭПР-спектроскопии, кислотный и щелочной гидролиз) и обработка полученных результатов методами математической статистики подтверждают достоверность полученных данных и сделанных выводов.
Достоверность основных результатов работы подтверждена также использованием стандартных методов исследования, проведением экспериментальных измерений с контролируемой точностью, статистической обработкой экспериментальных результатов, использованием современных компьютерных технологий, обеспечивающих заданный уровень надёжности результатов расчётов.
Достоверность рекомендаций по технологиям приготовления эмульгатора, эмульсий и эмульсионно-минеральных смесей подтверждена результатами опытно-производственного внедрения.
Научные положения, выносимые на защиту:
технология получения эмульгатора на основе жирных кислот растительных масел, или смоляных кислот, входящих в состав таловых масел, являющихся отходами пищевого производства;
экспериментальные данные, характеризующие свойства полученных эмульгаторов и катионных эмульсий на их основе, и оценка их соответствия требованиям действующих нормативных документов;
экспериментальные данные, доказывающие, что применение разработанных эмульгаторов позволяет снизить интенсивность избирательной фильтрации компонентов нефтяного битума в поры и капилляры минеральных материалов;
экспериментальные данные, доказывающие, что использование разработанных эмульгаторов улучшает сцепление вяжущего с минеральным материалом;
результаты исследований, доказывающие, что использование эмульсии на основе предлагаемого эмульгатора приводит к снижению интенсивности образования асфальтенов в эмульсионно-минеральных смесях и, соответственно, к увеличению срока службы покрытий из битумоминеральных смесей.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на конференциях различного территориального, регионального и федерального уровней:
научно-технической конференции ЗАО СИБЦНИИТС. в г. Новосибирске, 2005;
Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы повышения надёжности и долговечности автомобильных дорог и искусственных сооружений на них», Барнаул, 2003;
научно-технических конференциях Кемеровского технологического института пищевой промышленности в г. Кемерово, 2002, 2003, 2004.
Разработанные способы получения эмульгатора, эмульсий и эмульсионно-минеральных смесей на его основе прошли опытно -производственную проверку при проведении капитального ремонта автомобильной дороги М-53 «Байкал»:
> в 2003г на участках км 35-40 и км 40+45 для подгрунтовки
поверхностей нижележащих слоев;
> в 2004 г. на участке км 380-385 для обеспыливания обочин.
Отдельные результаты исследований включены в «Технологический
регламент на обеспыливание автомобильных дорог с переходными типами покрытий битумной эмульсией», переданных для издания в ФУ АД «Сибирь».
Результаты исследований опубликованы в 4 статьях и используются в учебном процессе при чтении лекций и выполнении курсовых и дипломных работ в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности.
По теме диссертации автором получен патент № 2200173, Россия, Российское агентство по патентам и товарным знакам,/ Катионоактивная битумная 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 проводились в лабораториях Кемеровского технологического института пищевой промышленности, Института химии нефти, Института катализа, испытательного аналитического центра Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения РАН, лаборатории «Химического анализа воды», Института проблем жилищно-коммунального хозяйства в районах Севера, Сибири и Дальнего Востока, БелдорНИИ (Минск, Белоруссия), ООО Кузбасский центр дорожных исследований, ООО «Профсервис» (Кемерово).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 121 наименований, в том числе 67 на иностранных языках, приложений. Результаты исследований представлены на 155 страницах машинописного текста, включающего 17 рисунков, 32 таблицы, приложения занимают 20 страниц.
Обзор существующих способов получения и использования битумных эмульсий
Использование нетрадиционных технологий, базирующихся на применении достижений современной науки, имеет целью улучшение свойств получаемых для строительства материалов, в том числе композиций на основе органических вяжущих. Одним из эффективных методов улучшения свойств нефтяных битумов является их эмульгирование, применение в процессе приготовления эмульсионно-минеральных смесей материалов, содержащих в своем составе активные компоненты, в том числе поверхностно - активные вещества.
Изучению процессов происходящих в эмульсионно-минеральных смесях посвящено большое число различных исследований. Битумные эмульсии применяются в различных странах, таких как Франция, Германия, США, Япония, Англия, Китай, в том числе и странах бывшего СССР - России, Украине, Белоруссии.
Достаточно большой объём исследований основан на использовании и развитии теоретических положений в области структурообразования и технологии производства нефтяных битумов, битумных эмульсий, эмульсионно-минеральных смесей. Эти исследования проведены коллективами научных работников под руководством отечественных учёных Л.Б.Гезенцвея, Н.В.Горелышева, Р.Б. Гунна, В.А.Золотарева, И.В.Королева, М.И.Волкова, А.М Богуславского, A.M. Руденского, Ф.Г. Унгера и зарубежных учёных Krenkler К., Canter, L.W.,Cherp О., Glasson, J., Therivel, R., Chadwick, A., Lee, N., Taylor, S.,Brand W. и других. Исследования в области технологии производства эмульгатора, битумных эмульсий опирались на научные положения о свойствах и структуре нефтяных битумов, ПАВ разработанные под руководством и при участии отечественных учёных А;Е.Мерзликина, Я.Н.Ковалева, Г.А.Бонченко. В.В. Фрязинова, А.С. Колбановской, Н.Б. Урьева и зарубежных Шинода К., Какагова Т., Тамамуси Б., Исемура Т., Фриц Гесс, Бехер П. и других.
Известно, что битум в различной форме используется как связующий материал при строительстве дорог. При комнатной температуре битум представляет собой вязкую жидкость, непригодную для применения. Она может быть приведена в рабочее состояние тремя способами [81]: - нагревом; - смешиванием с нефтяным растворителем (асфальтовые лаки); - эмульгированием в воде для образования битумной эмульсии. Первый из способов обычно используют для получения горячих смесей при выполнении работ при строительстве дорожных одежд в объёме более 20 км. в год [58], и в случае, когда имеется оборудование для нагрева, хранения и нанесения битума.
Второй способ, как правило, дороже из-за весьма дорогостоящих растворителей, которые никакой функциональной нагрузки в связующем материале не несут. Кроме того, при последующем испарении растворители загрязняют окружающую среду и пожароопасные. Поэтому он находит ограниченное применение, преимущественно при разжижении битумов.
Третий способ, с использованием битумной эмульсии, не требует нагрева, и обладает рядом существенных преимуществ, а именно [6]: снижается расход битума на 25-30% без ущерба прочности материала за счет того, что на поверхности минеральных зерен образуется более тонкая пленка вяжущего; повышается однородность эмульсионно-минеральных смесей за счет улучшения смачивания зерен эмульсией, ее растекания по поверхности зерен, равномерного распределения эмульсии в перемешиваемом объеме смеси; возможность приготовления и укладки смесей при неблагоприятных погодно-климатических условиях, что в условиях Сибири весьма существенно; возможность применения мобильного оборудования и приготовления смеси на месте строительства (снижение транспортных расходов); частично решаются экологические проблемы за счет уменьшения выбросов вредных веществ, образующихся при применении «горячих» технологий; битумные эмульсии позволяют улучшить качество, повысить технологичность и скорость проведения дорожно-строительных и ремонтных работ.
Достоинства битумных эмульсий, как правило, рассматривают в сравнении с широко используемым вязким дорожным битумом, разогретым (для обеспечения технологичности и снижения вязкости) до довольно высоких температур.
При использовании вязкого битума в дорожном строительстве и ремонте сложно достичь требуемого качества дорожных работ ввиду следующих причин [27,28]: недостаточное склеивание битума с поверхностью основания (плохая адгезия); неравномерное распределение по поверхности; необходимость полного отсутствия влаги на очищенной поверхности; высокая энергоемкость, обусловленная необходимостью поддержания высоких температур; сложность работы, связанная с использованием битума, нагретого до температуры 160 С.
Обоснование принятой схемы проведения исследований и экспериментов
На сегодняшний день сущность эмульгирования определяют в том, что на поверхности частичек, образованных в результате механического размешивания, осаждается эмульгатор и так, что длинноцепочечная гидрофобная группа в виде слоя проникает в водонерастворимое вещество, а гидрофильная группа находится на разделе на границе водной фазы [118].
У ионных эмульсий для достижения этого выравнивания к эмульсирующей воде добавляется продукт противоположенного заряда, то есть в случае кислотной группы - щелочь, а в случае группы основания - кислота. Общеизвестно, что присутствие кислот либо щелочей или солей в дисперсионной среде эмульсий влияет на их устойчивость из-за образования двойных ионных слоев. Свойства двойного электронного слоя оказывают большое влияние на стабильность и вязкость эмульсии [67, 88].
Тщательный выбор эмульгатора является существенным для придания эмульсии требуемых характеристик.
Эмульгатор можно добавлять либо к битуму, либо к воде. Необходимая для эмульгирования кислота или щелочь находится в водной фазе. Ее можно добавлять либо сразу к общему объему воды, либо дозировать в установках непрерывного действия, храня отдельно в концентрированном виде. При добавлении эмульгатора к водной фазе и сопоставимой стабильности эмульсии меньше потребность в эмульгаторе.
Избыток эмульгатора должен быть минимальным. Однако, на практике можно получить эмульсии с одинаковой скоростью распада применяя различное количество эмульгаторов. Это зависит от того какую степень развития поверхности имеют молекулы эмульгатора. Чем объемистей гидрофильная часть молекулы на поверхности раздела, тем меньше требуется эмульгатора.
Для эмульгирования битума может быть использовано огромное количество химических соединений, но, вследствие технических и экономических причин, лишь немногие из них нашли широкое применение. Эти соединения могут быть использованы как самостоятельно, так и в сочетании с другими химикатами. Они также могут быть подвергнуты различного вида модификациям в целях получения особых свойств. Хороший эмульгатор, кроме придания эмульсии особых свойств, должен быть экономичным и, предпочтительно, безопасным и простым в обращении.
Эти теоретические рассуждения подтверждены экспериментами, из которых явствует, что третичные амины и соединения четвертичного аммониевого основания весьма пригодны для использования в качестве эмульгаторов, так как весьма экономичны в использовании.
Этим рекомендациям соответствует полиэтиленполиамин (ПЭПА) по ТУ 2413-357-00203447-99 (Производитель - ОАО «Уральская химическая компания», г. Нижний Тагил), применяемый в качестве отвердителей эпоксидных смол, в производстве ионообменных смол, присадок, а также в других целях (таблица 4).
Ещё более экономичен предложенный нами [61] катионоактивный эмульгатор с четвертичным атомом азота, представляющий собой смесь полиэтиленамина NH2C2H4(NHC2H4)nNH2, где n = 1-5 и: солей полиамина с органическими жирными кислотами общей формулы CmH2m.iCOOH или CmH2m+iCOOH или CmH2m.3COOH, где m = 10-20, или жирных кислот, входящих в состав растительных масел, или смоляных кислот входящих, в состав таловых масел.
Талловые жирные кислоты - маслянистая жидкость светложелтого цвета, состоящая из смеси высокомолекулярных ненасыщенных органических кислот (Сі8 - С2о). В состав смеси входят олеиновая, линолевая, линолиновая кислоты и их изомеры. В качестве нежелательных примесей присутствуют смоляные кислоты (до 2%), неомыляемые вещества (до 2%), а также насыщенные жирные кислоты: пальметиновая, стеариновая, их изомеры и др. Талловые жирные кислоты, получаемые при ректификации таллового масла, предназначены для применения в лакокрасочной и полиграфической промышленности, а также в качестве флотореагента.
Уже при 0,05 % продуктов, указанных выше, в пересчете на объем эмульсии можно получить быстрораспадающуюся эмульсию [62].
Однако, минимального количества катионоактивного эмульгатора может оказаться недостаточно для решения других вопросов - хорошего смачивания поверхности горной породы и хорошей адгезии [62].
Разработка технологии получения эмульгатора
Решение оптимизационной задачи для конкретной системы в условиях неполноты информации построена на математической модели представляющее собой формально-знаковое описание объекта, позволяющее получать новую информацию. Критерием истинности служит период распада эмульсии, её стабильность, содержание битума в эмульсии и площадь поверхности сцепления с минеральным материалом.
Выявлено (см. главу I и II), что основными определяющими и регулируемыми факторами при проектировании эмульсий и эмульсионно-минеральных смесей являются содержание эмульгатора в эмульсии и эмульсии в смесях. При решении задачи по оптимизации состава, в связи с этим требуется найти количество эмульгатора (хг) необходимого для получения битумной эмульсии, а также определить процент эмульсии (xi) вводимой в эмульсионно-минеральные смеси.
Исследуется зависимость функций отклика yj (условная вязкость и однородность эмульсии, площадь сцепления битума с поверхность минерального материала, содержание битума в эмульсии) от двух количественных факторов.
Считаем, что система является стохастической т.е. наряду с необходимостью действует случайность (стохастический - случайный, вероятный), так как помимо учтённых факторов на систему влияют и другие в том числе и неизвестные на момент проведения исследований. Помимо этого заданные значения величин факторов обеспечиваются с какой - то вероятностью, что и предопределяет случайный характер процесса.
В качестве исходного, принят двухфакторный квадратичный ортогональный композиционный план. Поскольку все факторы управляемы, то в полной мере можно ставить активный эксперимент. В исходной точке принято количество эмульгатора равное 1%, количество эмульсии равное 1%. В качестве достоверного источника, для определения интервалов варьирования были приняты рекомендованные действующими НД. При этом ставилась задача перекрытия рекомендованных [51] значений: Для содержания эмульгатора - от 1 до 3 процентов; Для содержания эмульсии в эмульсионно-минеральных смесях - от 2,5 до 8 процентов.
Решение оптимизационной задачи для конкретной системы в условиях неполноты информации построена на математической модели представляющей собой формально-знаковое описание объекта, позволяющее получать новую информацию. Критерием истинности служат условная вязкость и однородность эмульсии, площадь сцепления битума с поверхность минерального материала, содержание битума в эмульсии.
При решения задачи по оптимизации состава требуется найти количество ПАВ необходимого для получения эмульгатора, а также определить процент эмульгатора вводимого в битумную эмульсию.
В качестве исходного, принят двухфакторный квадратичный ортогональный композиционный план. Поскольку все факторы управляемы, то в полной мере можно ставить активный эксперимент.
Из числа производимых в РФ битумов, использован в работе для эмульгирования битум производства ООО «ЛУКОЙЛ» - Пермнефтеоргсинтез, характеристики свойств, определённые нами, представлены в таблице 7.
Результаты определения свойств, представленные в таблице 7, показывают, что использованный битум соответствует требованиям ГОСТ 22245-90, предъявляемым к нефтяным дорожным вязким битумам марки БНД 90/130, пригодных для получения катионных эмульсий.
Таловое масло, являющиеся отходом производства (Братский целлюлозно-бумажный комбинат), паспортные характеристики свойств которого представлены в таблице 8, является трудногорючей жидкостью, класса опасности - 4, с плотностью - 0,94 - 0,96 г/смЗ, нерастворимую в воде, с температурой: - кипения 180 -230, - самовоспламенения 304-311, -воспламенения 215-230, - вспышки 162 -222.С и теплотворной способностью -8780 ккал/кг.
Результаты экспериментального изучения свойств и структуры полученных эмульсий
На основе изготовленных по [59] эмульгаторов были получены и исследованы следующие составы битумных эмульсий: 1 состав. В 3,8 кг воды растворяли 100 г эмульгатора, содержащего 35% триэтилентетраамина и 65% его соли со стеориновой кислотой С17Н35СООН, добавляли соляную кислоту до значения рН раствора 2-4. Полученный раствор нагревали до 80С и смешивали с 6 кг битума, нагретого до 110С, в аппарате для приготовления битумных эмульсий «Атомикс». 2 состав. В отличии от 1-го состава использован эмульгатор содержащий 30% триэтилентетраамина и 70% его соли со олеиновой кислотой С7Н33СООН. З состав. В отличии от 1-го состава использован эмульгатор содержащий 35% триэтилентетраамина и 65% его соли со пальмитиновой КИСЛОТОЙ С15Н31СООН. 4 состав. В отличии от 1-го состава использован эмульгатор содержащий 35% триэтилентетраамина и 65% его соли со министиновой кислотой С13Н27СООН. 5 состав. В отличии от 1-го состава использован эмульгатор содержащий 40% диэтилентриаамина и 60% его соли со олеиновой кислотой СпНззСООН. 6 состав. В отличии от 1-го состава использован эмульгатор содержащий 35% триэтилентетраамина и 65% его соли с жирными кислотами растительного масла. 7 состав. В отличии от 1-го состава использован эмульгатор содержащий 35% полиэтиленполиаминов и 65% их соли со стеариновой КИСЛОТОЙ С17Н35СООН. 8 состав. В отличии от 1-го состава использован эмульгатор содержащий 35% полиэтиленполиаминов и 65% их солей со смесью жирных и смоляных кислот талового масла. 9 состав. В отличии от 1-го состава в водный раствор дополнительно водился 1% хлорида кальция, а вместо соляной кислоты использовалась фосфорная. 10 состав (сравнительный). В отличие от 1-го состава в качестве эмульгатора использован известный представляющий собой смесь диамина C17H33NH(CH2)NH2 иамидоамина Ci7H33CONH(CH2)2NH2
Результаты оценки свойств полученных эмульсий представлены в таблице 16. Анализ данных представленных в таблице 16, показал, что полученные эмульсии (составы 1-9) соответствуют требованиям действующих НД и, в соответствии с рекомендациями [51] и главы I данной диссертационной работы, пригодны для обеспыливания, устройства подгрунтовок и приготовления холодных эмульсионно - минеральных смесей.
Для сравнительного анализа свойств полученных эмульсий часть образцов проб эмульсии были переданы в БелдорНИИ, ООО Кузбасский центр дорожных исследований и Институт катализа СО РАН.
Пробы эмульсии битумной катионной, изготовлены 5.10.2000г в лаборатории дегидратирования института катализа СО РАН. На основе синтезированного там же эмульгатора, условно названного «ИК».
Испытания проведены по методикам, представленным в главе II данной работы, 20.12.2000 г. Результаты испытания и сопоставления с эмульсией приготовленной с использованием французского эмульгатора «индулин» представлены в таблице 17.
Анализ данных, представленных в таблице 17, показал, что образец пробы содержащий 1% эмульгатора РІК соответствует всем требованиям ГОСТ, а два других, включая эмульсию приготовленную с использованием французского эмульгатора «индулин», не удовлетворяют требованиям по сцеплению с минеральными материалами.
Пробы с различным содержанием эмульгатора, отобраны предприятием ООО «Профсервис» 20.11.2000 г. и 16.03 2001 г. Пробы испытаны в лаборатории контроля качества работ ООО «Кузбасский центр дорожный исследований» 26.12.2000 г.
