CC BY
20
№ 2 (71)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
февраль, 2020 г.
СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕМОДИФИЦИРОВАННЫХ НЕФТЯНЫХ БИТУМНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Акбаров Илхомжон Гуломжанович
ст. преподаватель Наманганского инженерно-строительного института,
Узбекистан, г. Наманган
Негматов Сойибжон Содикович
д.т.н. профессор ГУП «Фан ва Тараккиёт» при ТГТУ.
Ташкент. Узбекистан
Бойдадаев Муротбек Бойдада угли
ст. преподаватель Наманганского инженерно-строительного института,
Узбекистан, г. Наманган Email: murotboy@mail. ru
RESEARCH OF PECULIARITIES AND PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF UNMODIFIED OIL BITUMINOUS MATERIALS
Ilhomjon Akbarov
Senior Lecturer, Namangan Institute of Civil Engineering,
Uzbekistan, Namangan
Soyibjon Negmatov
Doctor of Technical Science, State Unitary Enterprise "Fan va Taraqqiyot", Tashkent State Technical University,
Uzbekistan, Tashkent
Murotbek Boydadayev
Senior Lecturer, Namangan Institute of Civil Engineering,
Uzbekistan, Namangan
АННОТАЦИЯ
В данной статье приводятся результаты работ по исследованию особенностей и физико-химических свойств немодифицированных нефтяных битумных материалов.
ABSTRACT
In the article evaluation operation results of peculiarities and physicochemical properties of unmodified oil bituminous materials are presented.
Ключевые слова: битум, технологическое оборудование, температура размягчения, температура хрупкости, эластичность.
Keywords: bitumen; technological equipment; softening temperature; brittle temperature; elasticity.
Как известно битум в основном, производится в нефтеперерабатывающих заводах. В республике Узбекистан битум выпускается Ферганским, Бухарским, Чиназским и другими нефтеперерабатывающими заводами.
Необходимо отметить, что свойства битума существенно зависит от способа их получения в нефтеперерабатывающем заводе, поэтому нами в первую
очередь были проведены контрольные исследования свойств битумов, полученных различными способами и установками.
В таблице 1.1 приведены характеристики битумов, полученных в различных реакторах.
Библиографическое описание: Акбаров И.Г., Негматов С.С., Бойдадаев М.Б. Исследование особенностей и физико-химических свойств немодифицированных нефтяных битумных материалов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 2(71). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8809
№ 2 (71)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
февраль, 2020 г.
Таблица 1.
Характеристика битумов, полученных в различных реакторах
Показатели Глубина проникновения иглы при 25°С, мм-3
100 50 20 100 50 20 100 50 20
трубчатый реактор бескомпрессорный реактор барботажный реактор
Температура размягчения, 0С по КиШ 4 9,5 62,5 100 49, 0 58, 5 87 4 9,0 58,5 80
Глубина проникания иглы при х10мм 3 0 21 14 27,0 1 9 13 2 4 16 12
Температура хрупкости, 0С -22 -16,5 - - 16, 5 - -20, 0 -75, 5 -
Далее нами были исследованы изменения темпе- изменения этих характеристик от времени проведе-ратуры и глубина проникновения иглы битума в про- ния процесса. цессе окисления. На рис. 1. приведены зависимости
Время процесса, час
Рисунок 1. Изменение температуры размягчения по кольцу и шару (1) и глубина проникания иглы 0,1 мм,
при 250С (2) в процессе окисления битума
Результаты исследования (рис 1.) показывают, что в начальный период окисления (первые 2 ч) температура размягчения битума изменяется мало, что обусловлено значительным отгоном легких фракций, снижающих концентрацию кислорода и тем самым замедляющих процесс окисления.
В дальнейшем скорость повышения температуры размягчения увеличивается. Глубина проникания иглы, соответственно, в начале резко уменьшается интенсивно, а затем изменяется незначительно.
Полученный битум намного превышает требование ГОСТа на кровельные битумы по глубине проникания иглы при 25 ^ (30-31х0,1 мм при 90°С по КиШ, по ГОСТ - не менее 20х0,1 мм) (рисунок 1).
Битум с температурой размягчения 104°С по КиШ имеет температуру хрупкости - 11,5°С (по Фра-асу), температуру вспышки 305-310сС. Эти данные показывают, что масла в битуме предельно окисленные, не полимеризуются и трудно окисляются, что является признаком лучшего качества битума и его долговечности (рис. 2).
Высокая эластичность полученного битума объясняется, возможно, тем, что окисление в эмульсионном состоянии происходит при высоких скоростях смеси (30-40 м/с), при этом создается большая поверхность контакта газа с жидкостью, хорошая интенсивность ее обновления, и тем самым исключается возможность образования крупных (агрегированных) асфальтенов.
Структуру полученных битумов исследовали методом ИК-спектроскопии для выявления зависимости их химического состава от глубины окисления. ИК-спектры регистрировали на автоматическом спектрофотометре Цй-Ю фирмы Карл-Цейс в области частот 400-4000см-1 с призмами KBr, №Ои LiF.
Образцы готовили в виде пленок, получаемых из разбавленных растворов битума в хлороформе после испарения растворителя.
ИК-спектры четырех образцов-битумов (исходного гудрона, после окисления в течение 1, 3 и 4 ч) имеют одинаковые полосы поглощения, характеризующие общий состав веществ, взятых на анализ, и отличаются друг от друга интенсивностью полосы
№ 2 (71)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
февраль, 2020 г.
поглощения с частотой 1700 см-4. Интенсивность полосы возрастает с увеличением глубины окисления (повышением температуры размягчения по КиШ).
Такая частота характерна для валентных колебаний карбонильной группы С=0.
1 - масса; 2 - бензольные смолы; 3 - спиртобензольные смолы; 4 - асфальтены Рисунок 2. Изменение группового состава битума в зависимости от его температуры размягчения
Таким образом, с повышением температуры размягчения увеличивается содержание кислородосо-держащих структур в битуме. Остальные полосы поглощения (ПП) практически одинаковы для всех образцов. ПП свидетельствуют о сложности состава битума, куда входят метанонафтеновые структуры, ароматические и гетеросоединения.
Контрольными исследованиями установлено, что битумы, в основном, состоят из химических элементов, мас.%: углерод -80-87, водород - 10-12, кислород- 5-10, сера -2-5, азот - 2-3. Кроме этого, молекулы веществ, входящих в состав битумов, содержат также активные функциональные группы как ОН-, СООН-, СН-СН-, и другие.
Результаты комплексных исследований битума, полученного из гудрона ферганской нефти на окислительной установке имеет аналогичные свойства битумом марки БНД-60/90, БНД-40-60, БН-70/30, БН-90/10, что, дает основание рекомендовать их к применению в данной работе для дальнейших исследований с целью разработки модифицированных битумных композиций.
В мировой практике с целью улучшения свойств битумов для их модификации применяется различные полимеры и поверхностно активные вещества -ПАВ [62,63,65]. Применение полимерных материалов для получения модифицированных битумных
композиций в отечественной кровельной промышленности крайне ограничено, что обусловлено дефицитом, высокой стоимостью полимеров и их плохой совместимостью с битумами.
Тенденция развития производства полимерных модификаторов существующих ПАВ в странах СНГ из-за высокой стоимости не позволяет надеяться на полное удовлетворение потребностей кровельной промышленности в указанном сырье в ближайшее время. В этой связи предлагается сосредоточить внимание на использовании вторичных полимерных ресурсов и отходов производства и ПАВ на основе вторичных сырьевых ресурсов и отходов производств.
Как указывалось выше, из вторичных полимерных модификаторов наиболее перспективным, доступным и дешевым сырьем является отходы различных органических производств, в том числе, резиновая крошка резинотехнических производств и амортизированных автопокрышек. Благодаря содержанию в ней 50-60% каучука резиновая крошка, а также поверхностно активное вещество ПАВ композит на основе госсиполовой смолы, являющийся отходом масложирового производства при соответствующей термомеханической обработке битумно-полимерной смесью может служить хорошим модификатором для получения эффективных кровельных и гидроизоляционных композиционных материалов.
Список литературы:
№ 2 (71)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
февраль, 2020 г.
1. Гранев В.В. и др. Определение потенциального срока службы кровельных битумно-полимерных наплавляемых рулонных материалов //Ж. «Промышленное и гражданское строительство.»- № 1. М. 2001, -С.39-41.
2. Билетов К.Б. и др. Основные причины разрушения кровельного рулонного материала покрытий в условиях сухого жаркого климата // В кн.: Расчет естественного освещения в светоклиматических условиях Узбекистана. - Ташкент, Т. 2008. с.28-31
3. Жаббаров У.Р. Долговечность гидроизоляционных материалов плоских крыш в условиях жаркого климата, - Ташкент: ФАН, 1992. - 134 с.
4. Жаббаров У.Р. Исследования физико-химических, эксплуатационных свойств полимербетумных композиций и перспективность их применения в кровельных покрытиях //Ж. «Вестник ТашГТУ» Ташкент, 2002, № 1,-С.77-78.
