CC BY
1ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНО-ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Акбаров Илхом Гуломжанович НамИСИ, PhD, д.ф.т.н, Email: akbarovilho m7777@gmail.com
Аннотация. В данной статье приводятся результаты работ по исследованию особенностей и физико-химических свойств немодифицированных нефтяных битумных материалов.
Аннотация. Ушбу маколада узгартилирилган нефт битумли материалларининг хусусиятлари ва физик-кимёвий хусусиятларини урганиш буйича ишларни натижалари келтирилган.
Annotation. In the article evaluation operation results of peculiarities and physicochemical properties of unmodified oil bituminous materials are presented.
Ключевые слова: резиновый порошок, термомеханическая обработка, битум, размягчение, деструкция, битумно-полимерная композиция.
Kalit so'zlar: резина кукуни, термомеханик ишлов бериш, битум, юмшаши, емирилиши, битум-полимер таркиби.
Key words: rubber powder, thermomechanical treatment, bitumen, softening, destruction, bitumen-polymer composition.
С целью определения оптимальных технологических режимов получения битумно-полимерных композиций были исследованы влияние времени термомеханической обработки, температуры процесса деструкции резинового порошка, и её содержания на степень деструкции резинового порошка, а также температура размягчения исходного битума и их содержания (рисунок 1-5).
Лв
I 114*4
ltEiv-1» ......ГЦ'..... irfinhFiMil. f. V
Рисунок 1. Зависимость степени деструкции резинового порошка от времени термомеханической обработки в насосе - диспергаторе битумно-полимерной композиции
при различной содержания резинового порошкового (1, 2, 3 - 20 масс. ч, 1!, 2*, 3! - 30 масс.ч, 1П, 2П и 3П - 40 масс.ч и температура процесса термомеханической обработки (1, 1 и . 1п - 2300С; 2, 21 и 2П - 2100С; 3, 3* и 3П - 1900С).
На рисунке 1. приведены результаты исследовании зависимости степени деструкции резинового порошка от времени термомеханической обработки в насосе -диспергаторе битумно-полимерной композиции при различной содержании резинового порошка (20 масс. ч; 30 масс. ч; 40 масс.ч) и температуры процесса обработки термомеханической обработки композиции (1900С, 2100С, 2300С).
Из кривых рисунка 1 . видно, что во всех случаях с увеличением времени термомеханической обработки степени деструкции резинового порошка увеличивается у всех температурных режимах термомеханической обработки. При этом степень деструкции увеличивается от 40-68 до 55-88% соответственно. Также показано, что
степень деструкции с повышением содержание резинового порошка уменьшается. Так, при увеличении содержание резинового порошка от 20 до 40 масс. ч. степень деструкции снижается с 88 до 70%. Наиболее степень деструкции резинового порошка влияет температуры процесса термической обработки. Так при увеличение температуры от 1900С до 2300С степень деструкции увеличивается с 68 до 88% при 20% содержании резинового порошка. Как видно наибольшее степени деструкции наблюдается при температуре 200° -2300С и времени обработки 4-6 часов. При этом температуры исходного битума нами были принято 380С по определению КиШ.
Таким образом, оптимальным режимом приготовления модифицированной битумно-полимерной композиции принято температура термомеханической обработки композиции - 2200С, в режиме обработки 5 часов и температуры исходного битума 38 С.
На рисунке 2. приведены результаты исследований зависимости температуры размягчения битумно-полимерной композиции от температуры размягчения исходного битума при различного содержание и размера частиц резинового порошка.
140 130
- 1
///А //Л'//
1 ш
.о
УУ
Рисунок 2. Зависимость температуры размягчения битумно-полимерной композиции от температуры размягчения исходного битума при различном содержании и размере частиц наполнителя - резинового порошка.
1 - 20 масс.ч; 2 - 30 масс.ч; 3 - 40 масс.ч; 11 - 0,3 мм; 21 - 0,6 мм; 31 - 0,9 мм.
Как видно из кривых рисунка 2 с увеличением содержания резинового порошка у всех исследованных параметров как при различных содержаний, так и размера частиц температура размягчения с начало незначительно, а потом, резко повышая, стремится к стабилизации. В связи с этим с учетом технологического и эксплуатационного процесса нами были выбраны температуры размягчения исходного битума в пределе - 38 - 40°С.
Рисунок 3. Зависимость температуры размягчения битумно-полимерных композиций от содержания и размера частиц наполнителя - резинового порошка.
1 - 0,3мм; 2 - 0,6мм; 3 - 0,9 мм. 11 - 20 масс.ч; 21 - 30 масс.ч; 31 - 40 масс.ч.
На рисунке 3. приведены результаты исследований зависимости температуры размягчения битумно-полимерных композиций от содержания и размера частиц резинового порошка. Как видно из кривых рисунка 3. температуры размягчения битумно-полимерных композиций в зависимости от содержания наполнителя имеют
экстремальный характер прохода через максимум, а в зависимости от размера частиц с увеличением дисперсности резинового порошка в начале резко, а потом медленно снижается.
На основе анализа нами были оптимальным размером частиц резинового порошка были приняты 0,6 мм, а её содержание в пределах 28 - 30 масс.ч.
Таким образом, оптимальными составами горячей битумно-полимерной композиции является: Температура исходного битума - 400С, содержание и размер частиц резинового порошка - 28 - 39 мас.ч. и 0,6 мм соответственно.
Тс\1перя1\ра ри »чя1 чем им - Гркб. ч
Рисунок 4. Зависимости степени деструкции резинового порошка от температуры размягчения исходного битума при различного размера частиц и содержания резинового
порошка.
1-0,3 мм; 2-0,6 мм; 3-0,9 мм; 1^20 мас.ч.; 2^30 мас.ч.; 3^40 мас.ч.
На рисунки 4. приведены результаты исследований зависимости степени деструкции резинового порошка от температуры размягчения исходного битума при различного размера частиц и содержания резинового порошка. Из кривых рисунка вид, что степень деструкции снижается с увеличением содержание наполнителя как при различного размера частиц, так и содержания резинового порошка. Как видно высокие деструкции резинового порошка в битумно-полимерной композиции наблюдается при размере частиц 0,3-0,6мм и 20 мас.ч. содержание.
г 50
г 20 25 30 35 40
Рисунок 5. Зависимости степени деструкции резинового порошка от содержания наполнителя -резинового наполнителя при их различной температуры размягчения исходного битума: 1-380С, 2-460С, 3-540С
На рисунках 5 и 6 приведены результаты исследований зависимости степени деструкции резинового порошка в битумно-полимерной композиции от содержания и размера частиц наполнителя при различной температуре и содержания и наполнителя соответственно.
Размер час I пи наполнителя, Ра, мм
Рисунок 6. Зависимости степени деструкции резинового порошка от ее размера частиц при различного содержания резинового порошка: 1-20мас.ч; 2-30мас.ч; 3-40мас.ч.
Из кривых рисунков видно, что с увеличением содержание и размера частиц резинового порошка у всех исследованных образцов деструкция резинового порошка снижается.
На основе комплексного анализа выше полученных результатов, учитывая технологического процесса степени деструкции оптимальным температурам размягчения исходного битума 38-400С, содержание резинового порошков битумно-полимерной композиции 28-30 мас.ч. и размера частиц порошка 0,3-0,6 мм.
Количественные показатели степени деструкции резиновой крошки в битумно-полимерной композиции в зависимости от продолжительности термомеханической активации и температуры размягчения исходного битума подтверждаются и качественными характеристиками структуры, определенными методом ИК -спектроскопии. С этой целью сняты ИК-спектры БРС состава 70% - битум + 30% резиновый порошок исходный битум имел исходную температуру размягчения: 38, 42, 16, 50 и 540С, по КИШ.
Термомеханическую деструкцию БПК проводили при оптимальной температуре в насосе - пластикам в течение 6 ч. Через каждые 2 ч. Отбирали пробы и снимали ИК -спектры. Анализ показал, что наиболее значительные изменения в ИК - спектрах, исследуемых БПК наблюдаются на полосе поглощения (ПП) с частотой 970см"1. Это полоса обусловлена внеплоскостными деформационными колебаниями СН - групп и 1,4-трансдвиойной связи, которая характерна для структуры каучуков. Поэтому относительное содержание двойных связей может служить мерой «растворения» каучука в битуме.
Известно, что пенетрация и температура хрупкости гидроизоляционных и кровельных материалов в определенной мере характеризуют их эластичность. С целью обоснования температуры размягчения исходного битума в битумно-полимерной композиции для покровной композиции рубероида выполнены экспериментальные исследования. Их результаты показали, что наибольшая эластичность битумно -полимерной композиции достигается при использовании битума с исходной температурой равной 38 - и 420С (таблице 1). Поэтому для получения битумно-полимерной покровных кровельных композиций для дальнейших исследований приняты битумно-полимерные композиции, приготовленные на этом исходном битуме.
На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы: - наиболее значимым фактором является температура размягчения исходного битума по КиШ. С увеличением Трисх.бит возрастает и температура размягчения наполненной битумной композиции и за пределами исследуемой области. По техническим
соображениям температуру размягчения исходного битума по КиШ следует ограничить и принять -380С:
Таблица 1.
__Показатели пенитрации и температуры хрупкости БРК. _
№ Т р исходные битума Пен, х 0,1 мм Т х р,-0С
1 38 72 35
2 42 64 30
3 46 54 28
4 50 43 26
5 54 38 24
6 62 33 22
- вторым по значимости фактором является дисперсность (диаметр) резиновой крошки. Полученное значение оптимальной дисперсности резиновой крошки 0,35 мм;
- третьим по значимости фактором, но не менее важным, чем дисперсность резиновой крошки, оказывается степень наполнения модифицированной битумной композиции. В результате получено оптимальное значение степени наполнения композиции равное 28%. Таким образом оптимальными параметрами состава модифицированной битумной композиции следует считать Д = 0,35 мм. Cv = 28% и Трисх.бит -38°С, содержание битума - 72%.
Следовательно, проведенные исследования подтвердили теоретические предпосылке и практические значения о структурообразовании битумно-полимерных композиции как композиционных материалов, позволяющих разработать оптимальных их составов и технологических режимов получения, обеспечивающие которого получать битумно-полимерных композиций с хорошими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками.
Разработанные битумно-полимерные композиции можно использовать самостоятельно как эластичной покровной композиции рубероида, так и для получения гидроизоляционных и кровельных материалах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бердиев М.Ю. Разработка без окислительной технологии получения покровного битума и рубероида на его основе для условий сухого жаркого климата: Автореферат канд.дисс, - Ташкент, 1992. — 20 с.
2. Камалов А.Ф. и др. Способ получения битумно-полимерной композиции.// Авторское свидетельство 2144049. Кл. С08 1. 95/00. Опубл. 10.01.2001 бюл. №:1 с,390
3. Жаббаров У Р. Модификация полимерами покровной композиции рубероида //Ж «Промышленность строительных материалов.» Сер. Промышленность полимерных, мягких кровельных и теплоизоляционных материалов: Обзор. информ ВНИИЕЭСМ; вып.1.-М.: 1991.-48с.
4. Жаббаров У.Р. Долговечность гидроизоляционных материалов плоских крыш в условиях жаркого климата, - Ташкент: ФАН, 1992. - 134 с.
5. Негматов С.С., Собиров Б.Б., Иноятов К.М., Салимсаков Ю.А. Композиционные асфальтобетонные материалы для покрытия дорог. -Ташкент, Узбекистан, 2012. - 108 с.
6. Собиров Б.Б. Создание эффективных композиционных материалов на основе местных и вторичных сырьевых ресурсов для автомобильных дорог, мостов и аэродромов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Тошкент-2011
7. Akbarov I. G., Negmatov S. S., Soliev R.Kh., Razzakov A. Research and Development of Optimal Technological Modes for Obtaining Bitumino-Polymer Compositions // Solid State Technology Volume: 63 Issue: 4 Publication Year: 2020 pp 549-554. USA.
