Органические вяжущие (стр. 6 )

Полимербитумное вяжущее ПБВ

Для повышения трещиностойкости асфальтобетонных покрытий необходимо в смесях применять вяжущее повышенной пластичности и эластичностью при отрицательной температуре, что осуществляется введением в вязкий битум добавок полимеров.

В РФ в качестве полимерной добавки применяют блоксополимеры бутадиена и стирола типа СБС (стирол-бутадиен - стирол) - ДСТ -30—01 (дивинил-стирольный термоэластопласт).

В качестве пластификатора добавляют индустриальные масла.

Технические требования к ПБВ

Таблица

Наименование показателей	Нормы по маркам
ПБВ 300	ПБВ 200	ПБВ 130	ПБВ 90	ПБВ 60	ПБВ 40
1	2	3	4	5	6	7
1. Глубина проникания иглы, 0,1мм, не менее
при 25 оС	300	200	130	90	60	40
при 0 оС	90	70	50	40	32	25
2. Температура размягчения по кольцу и шару, оС, не ниже:	45	47	49	51	54	56
3. Растяжимость, см, не менее:
при 25 оС	85	85	85	85	80	80
при 0 оС	30	30	30	30	25	15
4. Температура хрупкости, оС, не выше	-40	-35	-30	-25	-20	-15
5. Эластичность, %, не менее
при 25 оС	75	75	75	75	70	70
при 0 оС	25	25	20	15	11	8
6. Изменение температуры размягчения после прогрева, оС, не более	5	5	7	7	6	6
7. Температура вспышки, оС, не ниже	220	220	220	220	230	230
8. Сцепление с мрамором или песком	Выдерживает по контрольному образцу № 2
9. Однородность	Однородно

Битум БНД с добавкой ДСТ в количестве 3-4% называется полимербитумным вяжущим ПБВ, повышающим трещиностойкость асфальтобетона.

Технические требования к ПБВ приведены в таблице

§ 6. ПРИРОДНЫЙ БИТУМ

Битумы природные и битумосодержащие породы.

Природные битумы образовались из нефти в верхних слоях земной коры в результате медленного испарения из нее легких и средних фракций, природной деасфальтизации нефти, а также процессов взаимодействия ее компонентов с кислородом или серой.

Природные битумы по своему химическому составу и свойствам сходны с нефтяными битумами. Они бывают твердые, вязкие и жидкие. Твердые природные битумы называют асфальтитами. В зависимости от состава и свойств асфальтиты подразделяют на грегемиты, гильсониты и кериты. Асфальтиты с мелкими минеральными примесями горных пород называют зольными асфальтитами, вязкие природные битумы с минеральными примесями - асфальтами, а жидкие природные битумы - мальтами. Разведанные мировые запасы природных битумов составляют 300 млрд. т.

На территории Российской Федерации природные битумы входят в состав различных битумосодержащих пород и в чистом виде встречаются редко.

Месторождения битумов бывают четырех типов:

·  пластовые,

·  линзовые,

·  жильные

·  и поверхностные.

Наибольшее количество битума содержится в пластовых и линзовых месторождениях. Жильный тип месторождений в нашей стране встречается редко. Значительное количество природного битума приходится на поверхностные месторождения.

В пластовых месторождениях находятся осадочные горные породы, преимущественно известняки, доломиты и песчаники, пропитанные битумом. В линзовых месторождениях битумосодержащие осадочные горные породы имеют чечевицеобразную форму залегания. В жильных месторождениях битум находится в крупных пустотах и трещинах горных пород и залегает в виде трубок.

В пластовых и жильных месторождениях содержатся преимущественно асфальтиты и асфальты (до 15% от массы горных пород).

Поверхностные месторождения образовались в результате вытекания нефти на поверхность земли. Нефть пропитывала грунты, загустевала и превращалась в битум. Пески, супеси и суглинки, пропитанные природным битумом, называют кирами. Содержание битума в них колеблется от 5 до 80%, но чаще всего оно составляет 10 -25% от массы горной породы.

По содержанию серы и кислорода природные битумы делят на две группы: высокосернистые с малым содержанием кислорода и высококислородные с незначительным содержанием серы. К первой группе относят асфальтиты, асфальты и мальты пластовых и линзовых месторождений. Во вторую группу входят битумы поверхностных месторождений.

Большие месторождения асфальтита находятся в Оренбургской области. Там добывают практически чистый асфальтит с содержанием минеральных примесей до 5% и зольный, в котором примесей более 25%.

В среднем асфальтит состоит из 25% масел, 20% смол и 55 % асфальтенов. Плотность асфальтита 1,10-1,20 г/см3 , температура размягчения 145-215оС. Значительные месторождения асфальтитов имеются в Татарстане, республиках Коми и Якутия, Камчатской и Актюбинской обл. Их содержание в горных породах колеблется от 1 до 20%.

Асфальтиты обладают повышенными адгезионными свойствами из-за большого содержания в их составе природных поверхностно-активных веществ - асфальтогеновых кислот и их ангидридов. Асфальтиты устойчивы к старению при воздействии солнечной радиации и кислорода воздуха. Из асфальтитов можно получить дорожный битум повышенного качества путем пластификации их, например, экстрактами селективной очистки масляных фракций.

Асфальты содержатся в составе различных битумосодержащих пород, но встречаются и в чистом виде. В поверхностных месторождениях асфальты содержатся в кирах или находятся в чистом виде.

На Сахалине имеется Охинское озеро с природным вязким битумом - асфальтом, содержащим лишь 2% минеральных примесей. Этот асфальт состоит из 37,8% масел, 19,4% смол и 42,8% асфальтенов. Глубина проникания иглы при 25оС составляет 10-15, температура размягчения по кольцу и шару равна 70-75оС. Плотность асфальтов 1,03 - 1,10 г/cм3 . Асфальты содержат поверхностно-активные вещества, улучшающие прилипание битума к поверхности каменного материала и устойчивы к старению.

К месторождениям поверхностного типа относят и залежи киров. Большие месторождения киров разведаны на территории Казахстана. Киры состоят преимущественно из мелких пылеватых песков, смешанных с вязкими и жидкими природными битумами.

Асфальты, содержащиеся в кирах, содержат примерно 35% масел, 35% смол и 30% асфальтенов. В составе масел преобладают парафино-нафтеновые углеводороды. Асфальты целесообразно использовать как добавку к нефтяным битумам для улучшения их качества или пластифицировать и использовать как высококачественный дорожный битум.

Природные жидкие битумы - мальты - иногда встречаются в чистом виде, но чаще всего в составе битумосодержащих горных пород - преимущественно киров. Значительные месторождения горных пород, содержащие мальты, имеются в Татарстане и Башкирии, Ульяновской, Самарской и Оренбургской обл., в Краснодарском крае, на Северном Кавказе и в Сибири.

Плотность мальт 0,96 - 1,03 г/см3 . Они содержат в среднем 55% масел, 30% смол и 15% асфальтенов. Компоненты мальт состоят из 76% углерода, 10 % водорода, 10% кислорода, 1% серы, 1% азота и 1% других элементов.

В верхних слоях киров количество битума не превышает 5-7% и киры здесь плотны и прочны, разработку их ведут взрывным способом.

По мере углубления количество битума увеличивается, вязкость его снижается и на глубине 4-5 м кир становится липким, поэтому его экскаваторная разработка затрудняется и требует специальных механизмов.

Качество битума различно, но в основном оно близко к качеству жидких битумов вязкостью более 100 с.

Особая разновидность природного битума - тринидадский асфальт.

Это битумное озеро на острове Тринидад. Тысячи лет тому назад, когда вулканическая деятельность на острове была активной, излившаяся из глубин земли нефть стала наполняться вулканическим пейлом.

Природное углеводородное вещество, с наполнителем - пеплом образовала асфальт - прочную и плотную породу, свойства которой как вяжущего для асфальтобетона настолько высоки, что ее называют асфальт-цементом.

§ 7. БИТУМЫ СЛАНЦЕВЫЕ.

Сланцевые битумы представляют собой органический вяжущий материал, получаемый из остатков от переработки горючих сланцев. Горючие сланцы - это осадочная органогенная горная порода, содержащая кероген. Кероген - органическое вещество, сходное по своему элементному составу с нефтью. Он состоит из 65 -80% углерода, 8 -11% водорода, 5 -12% кислорода и других элементов.

Месторождения горючих сланцев находятся в Поволжье, на Урале и в Сибири.

Основную часть добываемых сланцев используют как топливо для электростанций, а остальную часть перерабатывают, получают газ и сланцевую смолу. Переработку горючих сланцев производят в основном в газогенераторах и значительно реже - в камерных печах.

Газогенераторы (рис. представляют собой вертикальные печи, в верхней части которых при 500-550 оС происходит сушка и полукоксование горючего сланца. При полукоксовании выделяется парогазовая смесь. Она поступает в конденсационную систему, где ее охлаждают и разделяют на смолу, газ и воду.