Навигация
Технологическая схема и описание производства битума
30218
знаков
0
таблиц
0
изображений
2. Технологическая схема и описание производства битума
Битумные вяжущие представляют собой сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных (соединений углеводородов с серой, кислородом, азотом). Различают природные и искусственные нефтяные битумы. Природные битумы извлекают из асфальтовых горных пород органическими растворителями или вываривают их в горячей воде. Искусственные битумы представляют собой остатки, получаемые при переработке нефти. При нормальной температуре битумы встречаются как в твердом, так и в вязкожидком состоянии. При нагревании они размягчаются (разжижаются), а при охлаждении вновь возвращаются в первоначальное состояние. Обладая аморфным строением, битумы в отличие от кристаллических тел не имеют определенной температуры плавления. Существует некоторый температурный интервал размягчения, т.е. постепенный переход от твердого состояния в вязкожидкое.
Битумы гидрофобны (не смачиваются водой), водостойки, имеют плотное строение, их пористость практически равна нулю, поэтому они водонепроницаемы и морозостойки. Эти свойства позволяют широко использовать битумы для устройства кровель и гидроизоляции. Битумы стойки к водным растворам многих кислот, щелочей, солей и большинству агрессивных газов, но растворяются частично или полностью в различных органических растворителях (хлороформе, этиловом спирте, бензине, бензоле, ксилоле, скипидаре, ацетоне и др.). Поэтому их можно применять для приготовления некоторых мастик, лаков и красок. Расплавленные битумы при остывании сохраняют некоторую пластичность и лишь при сравнительно низкой температуре становятся хрупкими.
Для улучшения свойств битумных вяжущих их сплавляют с резиной; получаемые при этом материалы называют резинобитумными; добавляют полимеры, после этого их называют битумно-полимерными
К химическим свойствам материалов относятся химическая и биологическая стойкость, растворимость.
Химическая стойкость – способность материалов противостоять разрушающему действию кислот, щелочей, растворенных в воде солей и газов, органических растворителей (ацетона, бензина, масел и др.). Химическая стойкость характеризуется потерей массы материала при действии на него агрессивной среды в течение определенного времени.
Кислотостойкими являются материалы, представляющие собой соли сильных кислот (азотной, соляной, кремнефтористой), а также некоторые синтетические материалы. Кислотостойкими материалами являются поливинилхлоридные и специальные керамические плитки, а также стекло (но оно не обладает стойкостью к действию фтористоводородной и плавиковой кислот). Кислотостойкими материалами отделывают некоторые промышленные сооружения, например отстойники.
Щелочестойкими должны быть материалы, которыми отделывают промышленные сооружения, подвергающиеся воздействию щелочей, а также пигменты (красители), употребляемые для окрашивания кровли.
Материалы, применяемые в жилищном строительстве, должны быть стойкими в основном к углекислому газу и сероводороду, так как эти газы могут содержаться в воздухе в больших количествах, особенно вблизи промышленных предприятий. Поэтому для окрашивания металлических кровель нельзя употреблять пигменты, в состав которых входят свинец или медь; такие пигменты вступают в реакцию с сероводородом и чернеют.
Биологическая стойкость – свойство материалов и изделий сопротивляться разрушающему действию грибков и бактерий. Органические материалы или неорганические на органических связках под действием температурно-влажностных факторов могут разрушаться вследствие развития в них микроорганизмов, вызывающих гниение и разрушающих материалы в процессе эксплуатации. Так, в Средней Азии материалы, содержащие битум, разрушаются под действием микроорганизмов, которые для своего развития поглощают органические составляющие битума. Для придания кровельным материалам биологической стойкости в их состав при производстве вводят специальные химические вещества – антисептики. В процессе транспортирования и хранения материалы должны быть защищены от увлажнения.
Растворимость – способность материала растворяться в воде, масле, бензине, скипидаре и других растворителях. Растворимость может быть и положительным, и отрицательным свойством. Например, если в процессе эксплуатации синтетический облицовочный материал разрушается под действием растворителя, растворимость материалов играет отрицательную роль. При приготовлении холодных битумных мастик используется способность битумов растворяться в бензине. Это дает возможность наносить материал на поверхность тонким слоем, и поэтому растворимость в данном случае является положительным свойством.
Трещиностойкость гидроизоляционного слоя – его способность сохранять сплошность (однородность) при образовании и раскрытии трещин на поверхности основания. Трещиностойкость характеризуется коэффициентом Ктр – отношением ширины перекрываемой трещины в основании к толщине покрытия без нарушения сплошности и состояния покрытия над ней.
Целью общепринятых методов испытания качества битумов является определение их консистенции, чистоты и теплостойкости. Для определения консистенции предложено много методов, позволяющих установить ее зависимость от вязкости. Битумы характеризуют и сравнивают по степени текучести при определенной температуре или по температуре определения некоторых свойств.
К таким показателям, характеризующим свойства твердых битумов, относятся глубина проникания стандартной иглы (пенетрация), температура размягчения, растяжимость в нить (дуктильность), температура хрупкости. Эти исследования, строго говоря, не эквивалентны прямому определению вязкости, но находят широкое практическое применение, потому что позволяют быстро характеризовать консистенцию битума. К основным показателям, характеризующим свойства битумов, можно также отнести адгезию, поверхностное натяжение на границе раздела фаз, когезию, тепловые, оптические и диэлектрические свойства. К числу сопоставимых показателей, кроме того, можно отнести потерю массы при нагревании и изменение пенетрации после него, растворимость в органических растворителях, зольность, температуру вспышки, плотность, реологические свойства.
Некоторые показатели определяют как для исходного битума, так и для битума после прогрева, который имитирует процесс старения. Стандартами задаются определённые значения показателей качества, что отражает оптимальный состав битума. Этот состав может быть различным для разных областей применения битумов.
Пенетрация – показатель, характеризующий глубину проникания тела стандартной формы в полужидкие и полутвердые продукты при определенном режиме, обусловливающем способность этого тела проникать в продукт, а продукта – оказывать сопротивление этому прониканию. Пенетрацию определяют пенетрометром, устройство которого и методика испытания даны в ГОСТ 11501–78; за единицу пенетрации принята глубина проникания иглы на 0,1 мм. Пенетрация дорожных нефтяных битумов различных марок при 25°С, нагрузке 100 Г., в течение 5 сек составляет 40–300*0,1 мм, а при 0°С, нагрузке 200 Г., в течение 60 сек – от 13 до 50*0,1 мм. Таким образом, в зависимости от температуры, нагрузки и длительности проникания иглы значение пенетрации существенно изменяется. Поэтому условия ее определения заранее оговаривают. Пенетрация косвенно характеризует степень твердости битумов. Чем выше пенетрация битума при заданной температуре размягчения и при заданной пенетрации – температура размягчения битума, тем выше его теплостойкость. Получить битумы с высокой теплостойкостью можно соответствующим подбором сырья, технологического способа и режима производства.
Температура размягчения битумов – это температура, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в жидкое. Методика определения температуры размягчения условна и научно не обоснована, но широко применяется на практике. Испытание проводят по ГОСТ 11506–73 методом «кольцо и шар» (КиШ), а также иногда методом Кремер – Сарнова.
Индекс пенетрации – показатель, характеризующий степень коллоидности битума или отклонение его состояния от чисто вязкостного. По индексу пенетрации битумы делят на три группы.
1) Битумы с индексом пенетрации менее -2, не имеющие дисперсной фазы или содержащие сильно пептизированные асфальтены (битумы из крекинг-остатков и пеки из каменноугольных смол). Эластичность таких битумов очень мала или практически равна нулю.
2) Битумы с индексом пенетрации от – 2 до +2 (остаточные и малоокисленные).
3) Битумы с индексом пенетрации более +2 имеют значительную эластичность и резко выраженные коллоидные свойства гелей. Это окисленные битумы с высокой растяжимостью.
Температура хрупкости – это температура, при которой материал разрушается под действием кратковременно приложенной нагрузки. По Фраасу – это температура, при которой модуль упругости битума при длительности загружения 11 сек для всех битумов одинаков и равен 1100 кГ/см2 (1,0787–108 н/м2). Температура хрупкости характеризует поведение битума в дорожном покрытии: чем она ниже, тем выше качество дорожного битума. Окисленные битумы имеют более низкую температуру хрупкости, чем другие битумы той же пенетрации.
Температура хрупкости дорожных битумов обычно колеблется в пределах от –2 до – 30°С. Для ее определения применяют метод, описанный в ГОСТ 11507–78 с дополнением по п. 3.2.
Дуктилъностъ (растяжимость) битума характеризуется расстоянием, на которое его можно вытянуть в нить до разрыва. Этот показатель косвенно характеризует также прилипаемость битума и связан с природой его компонентов. Дорожные нефтяные битумы имеют высокую растяжимость – более 40 см. Повышение растяжимости битумов не всегда соответствует улучшению их свойств. По показателю растяжимости нельзя судить о качестве дорожных битумов, так как условия испытания (растяжение со скоростью 5 см/мин) отличаются от условий работы битума в дорожном покрытии.
Растяжимость битумов при 25°С имеет максимальное значение, отвечающее их переходу от состояния ньютоновской жидкости к структурированной. Чем больше битум отклоняется от ньютоновского течения, тем меньше его растяжимость при 25°С, но достаточно высока при 0°С. Битум должен обладать повышенной растяжимостью при низких температурах (0 и 15°С) и умеренной при 25°С.
Вязкость битумов более полно характеризует их консистенцию при различных температурах применения по сравнению с эмпирическими показателями, такими, как пенетрация и температура размягчения. Ее легко и в более короткий срок можно измерить при любой требуемой температуре производства и применения битума. Желательно, чтобы битум при прочих равных показателях обладал наибольшей вязкостью при максимальной температуре применения и имел как можно более пологую вязкостно-температурную кривую. При температуре ниже 40°С битум подобен твердообразным системам, при температурах от 40 до 140°С – структурированным жидкостям, при температуре выше 140°С – истинным жидкостям. Битумы ведут себя как истинная жидкость, когда их вязкость понижается до 102–103 пз.
Вязкость битумов определяют в вискозиметрах Энглера, Сейболта и Фурола, методом падающего шара, в капилляре Фенске, на ротационном вискозиметре, реовискозиметре, консистометре и др.
Реология (от греч. rheos – течение, поток), наука о деформациях и текучести вещества. Реология рассматривает процессы, связанные с необратимыми остаточными деформациями и течением разнообразных вязких и пластических материалов (неньютоновских жидкостей, дисперсных систем и др.), а также явления релаксации напряжений, упругого последействия и т.д.
Реология битумов изучена недостаточно. Основными показа¬телями, определяемыми при исследовании реологических свойств битумов в диапазоне температур приготовления и укладки смеси, а также эксплуатации покрытия, являются вязкость и деформативные характеристики битума (модуль упругости, модуль деформации). Поведение битума под действием внешних деформирующих сил определяется комплексом механических свойств, к которым относятся вязкость, упругость, пластичность, хрупкость, усталость, ползучесть, прочность. Каждое свойство зависит от температуры и характера напряженного состояния и связанно с межмолекулярными взаимодействиями и наличием структуры. Реологические свойства не должны значительно изменяться при нагреве битума в битумных котлах, приготовлении и укладке смеси и в течение длительного времени службы.
Растворимость. В основе большинства существующих методов анализа битумов лежит различие в растворимости их компонентов в ряде органических растворителей. Впервые деление, основанное на этом принципе, предложил Ричардсон, раз¬деливший битумы на растворимые в бензине мальтены и нерастворимые в этом растворителе асфальтены. Впоследствии Маркуон с помощью адсорбции на фуллеровой земле разделил мальтены на масла и смолы. В основном эта методика сохранилась и до настоящего времени, но появилось большое количество ее разновидностей, позволяющих получить более узкие, но менее представительные фракции.
Применение битума как одного из наиболее известных инженерно-строительных материалов основано на его адгезионных и гидрофобных свойствах. Область применения битума достаточно широка: он применяется при производстве кровельных и гидроизоляционных материалов, в резиновой промышленности, в лакокрасочной и кабельной промышленности, при строительстве зданий и сооружений и т.д. Кровельные битумы применяют для производства кровельных материалов. Их разделяют на пропиточные и покровные (соответственно для пропитки основы и получения покровного слоя). Изоляционные битумы используют для изоляции трубопроводов с целью защиты их от коррозии.
Главным же потребителем битума является дорожное строительство (около 90%), в первую очередь, из-за того, что нефтяной битум является самым дешевым и наиболее универсальным материалом для применения в качестве вяжущего при устройстве дорожных покрытий. Использование битумов в дорожном строительстве позволяет покрытию дорог выдерживать повышенные статические и динамические нагрузки в широком интервале температур при сохранении длительной жизнеспособности и погодоустойчивости.
Вязкие битумы, применяемые в дорожном покрытии, используются как вяжущее между каменными материалами. Долговечность дорожного покрытия во многом зависит от марки применённого битума и его качества. При строительстве и ремонте дорог битум может быть разжижен растворителем (керосиновая фракция). Разжиженные битумы разделяются на быстро-, средне- и медленно затвердевающие марки. Для предварительной обработки поверхностей применяют битумные эмульсии, которые готовят с применением коллоидных мельниц, добавляя к битуму воду и эмульгаторы. Более подробно рассмотрим битумы различного назначения.
Дорожный. Качество дорожного битума в основном определяет долговечность дорожных покрытий. Появление трещин на дорожном покрытии означает, что оно на 85% исчерпало срок службы. Установлено, что показатель «температура хрупкости» битума характеризует время до начала интенсивного трещинообразования дорожного полотна, так как его определение показывает наиболее опасное состояние дорожного покрытия при резких перепадах температур в зимнее время. Соотношение физико-химических показателей битумов БНД обеспечивает дорожному покрытию наибольшую сдвигоустойчивость, трещиностойкость, длительную водо- и морозостойкость.
Долговечность дорожного покрытия во многом зависит от марки применённого битума и его качества.
Строительный. Битумы строительных марок БН, применяемые для гидроизоляции фундаментов зданий, отличаются малой пенетрацией и дуктильностью и высокой температурой размягчения (от 37 до 105), т.е. они тугоплавкие и твёрдые.
Кровельный. Примерно такие же показатели качества установлены и для кровельных битумов БНК, но для них нормируется ещё и температура хрупкости. Их используют как пропиточные (для получения толя и рубероида) и для покрытия крыш.
Изоляционный. Изоляционные битумы БНИ применяются для изоляции трубопроводов с целью предотвращения их от коррозии. При малой пенетрации и малой дуктильности они должны быть достаточно тукоплавкими (особенно для аккумуляторных мастик). Кроме того, для мастик нормируется растворимость в толуоле или в хлороформе (не менее 99,5%, т.е. почти полная растворимость). Доскональная информация по нормированию качества изоляционных битумов приведена в таблице ниже.
Хрупкие. Существуют две марки хрупких битумов, которые размягчаются при 100–110°С и 125–135°С, имеют мизерную пенетрацию и более жёсткие нормы по растворимости. Они используются в лакокрасочной, шинной и электротехнической промышленности.
Под гидроизоляционными работами подразумевается комплекс мероприятий по защите от воды и влаги основных элементов и узлов конструкции. Сегодня уже разработано и внедрено в производство множество способов защиты от воды. Дело в том, что вода является агрессивной средой для дома, возводимого из любого материала. В итоге, здание теряет свою прочность, оседает и может разрушиться. Чтобы этого не случилось, применяют современные материалы – гидроизоляторы.
На данный момент одним из самых продвинутых гидроизоляторов является битумная мастика. Основой ее является битум. Битум – это материал, производство которого основано на переработке нефтепродуктов. Этот материал уже много лет используется в строительном деле. Но сегодня, при современных технологиях, удалось синтезировать новые сорта битумной мастики, применение которой востребовано практически во всех отраслях строительного производства. Технические характеристики битума позволяют применять его как высококачественный гидроизолятор. Это все потому, что мастика из битума обладает отличной водоотталкивающей способностью, надежно заполняет все пустоты поверхности, не гниет под воздействием воды. Технология производства битумной мастики сегодня представляет собой практически полностью автоматизированный процесс. Для того чтобы получать на выходе только высококачественный материал, технология производства битумной мастики подразумевает применение только качественного сырья. Практически полная автоматизация производства позволяет производить автоматическую упаковку битума.
Автоматическая упаковка битума очень важна при массовом его производстве. Ведь это немаловажно, так как каждый день требуется поставлять на объекты большое количество этого нужного гидроизолятора. При упаковке битума необходимо обращать пристальное внимание на технические характеристики битума. В том числе это касается и материала для упаковки. Ведь сам битум достаточно агрессивен и при нежной упаковке может произойти ее разрыв. Также один из основных моментов – технология хранения битума. Порой на складах скапливается большое его количество. Чтобы битум при хранении не потерял свои свойства необходимо тщательно следовать технологии хранения битума. В большей степени это касается температурного режима. Вообще, химический состав дорожного битума достаточно сложный. Ведь дорожное строительство – это очень дорогое и ответственное мероприятие. Только самые лучшие материалы должны в нем применяться. Поэтому химический состав дорожного битума содержит в себе только апробированные в научно-производственных лабораториях компоненты.
На сегодняшний день в Украине производится большое количество качественного битума. Его хватает не только для своих нужд, но и на продажу. Экспорт битума – немаловажная статья доходов химической промышленности. К тому же, экспорт битума – шаг в мировую интеграцию. Наряду с производством, возрастает и продажа кровельного битума.
Остаточная пористость определяется расчетом на основании предварительно установленных истинной ρист и средней ρср плотностей битума.
Определяем по формуле:
,
где: 
– средняя плотность битума;
– истинная плотность битума.
кг/м3.
Список используемой литературы:
1. Рыбьев А.Н. «Гидроизоляционные материалы» – М.: Высш. Шк., 1990.
2. Бормистров О.Л. «Кровельные гидроизоляционные материалы» – М.: Высш. шк., 1989.
Похожие работы
... расчет величины затрат необходимых для внедрения этого проекта в производство. Оценить изменение себестоимости продукции получаемой в цехе первичной переработки нефти и получения битума. В цехе установлено две печи: для нагрева нефти П-1 и для подогрева мазута и пара П-3, после реконструкции должна быть установлена печь, которая полностью заменит обе печи П-1 и П-3. Производительность печи по ...
... т - габаритные размеры в рабочем положении: длина 16.64 м ширина 4 м высота 12.75 м - масса 13.2 т Кабина управления ДС-95 2.4. Решение генерального плана асфальтобетонного завода Разработка складских помещений , где: n- норма запасов материала на складах, в днях по ж/д n=10-15 дней, по ...
... природную среду; на ряде карьеров из-за недостатка земель отвалы отсевов дробления препятствуют развитию горных работ. 2. Хозяйственная характеристика предприятия Дробильно-сортировочная фабрика расположена рядом с карьерной площадкой ОАО «Стойленский ГОК», месторасположение очень выгодно, потому что сырьё доставляется беспременно и его доставка осуществляется с наименьшими затратами. В ...
... работ по устройству земляного полотна необходимо соблюдать правила техники безопасности, приведенные в соответствующих разделах и «Правил техники безопасности при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог» и СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве». Постоянно следить за дислокацией дорожных знаков согласно согласованной с ГИБДД схеме. Общая длина захватки (участка), ...
0 комментариев