CC BY
3УДК 691.168
КОМПОЗИЦИОН АСФАЛЬТОБЕТОН МАТЕРИАЛЛАРНИ ИШЛАБ ЧИЦИШДА МАХАЛЛИЙ ВА ИККИЛАМЧИ ХОМ АШЁЛАР АСОСИДА ОРГАНОМИНЕРАЛ ИНГРЕДИЕНТЛАР ЦУЛЛАШ ОРЦАЛИ ФИЗИК КИМЁВИЙ
ХУСУСИЯТЛАРНИ ТАДЦИЦ ЭТИШ
Maxkamov Dilshod Ismatillayevich NamMQI. dotsent [email protected]. +998993627801
Xabibullayev Alimardon Hidoyatillayevich NamMQI .dotsent [email protected]. +998972574656
Qo'ysinaliyev Nuriddin Zafarali o'g'li NamMQI.o'qituvchi [email protected], +998994922726
Nurxonov Davronbek Xursand o'g'li NamMQI.o'qituvchi [email protected] +998977755569
Аннотация: Маколада биринчи марта турли заводлардан олинган госсипол смолалари узларининг физик-кимёвий хусусиятлари буйича асфальтбетон копламалар хассаларини шакиллантиришда хал килувчи рол уйнайди, асфальтбетон копламаларнинг физик механик ва эксплуатацион хусусиятларини шакллантиришда энг катта таъсир курсатадиган госсипол смолаларнинг ИК-ютилиш спектрида утказилган тадкикотлар натижаси келтирилган
Abstract. The article presents the results of studies for the first time in the IR absorption spectrum of gossypol resin. gossypol resins from various plants in terms of their physicochemical characteristics play a decisive role in the formation of the properties of asphalt concrete pavements. we have studied some of the physicochemical properties of gossypol resins, which have the most influence when formation of physical and mechanical and operational characteristics of asphalt concrete pavements.
Калит сузлар: Сирти фаол моддалар (СФМ), аннионли СФМ, катионли СФМ, амфотерли СФМ, госсипол смола, ИК-спектр, композиция, тулдирувчи, кул, кислота сони, доира ва халкали харорат камайтиргич, ут олиш харорати, асфальтбетон композиция
Key words: Surfactants. anionic surfactants. cationic surfactants. amphoteric surfactants, gossypol resin. IR spectrum. composition. fillers. ash content. acid number. ring and ball softening point. flash point. caustic and soda ash. asphalt concrete compositions.
Введение. Стратегические действия по дальнейшему развитию Республики Узбекистан отмечены важные задачи по поощрению научно-исследовательской и инновационной деятельности и созданию эффективных механизмов, направленных на практическое внедрение научных и инновационных успехов. В этом аспекте разработка деформационно-сдвигоустойчивых композиционных асфальтобетонных материалов для покрытий дорог путем механохимической модификации органоминеральных компонентов является актуальной проблемой и служит основным направлением.
Цель исследования. Исследование физико-химических характеристик поверхностно-активных веществ (ПАВ) на основе органоминеральных ингредиентов из местного и вторичного сырья применительно к разработке композиционных асфальтобетонных материалов
Объект и метод исследования. Объектами исследования являются вязкотекучие госсиполовые смолы Андижанского, Каттакурганского, Ферганского и Янгиюльского масложиркомбинатов и композиции на их основе. [1-2].
Методы исследований. Физико-химические свойства исследованы с помощью ИК-спектроскопии.
-внешний вид - вязкотекучая масса; -цвет - от темно-коричневого до черного; -кислотное число, мг КОН; -содержание золы, мас.%; -содержание влаги и летучих веществ, %; -растворимость в ацетоне, мас.%; -удельная масса, г/см3;
-число омыления, мг КОН. [1].
Результаты исследований и их обсуждение. Для повышения деформационно-сдвигоустойчивости и физико-механических свойств асфальтонных покрытий автомобильных дорог в настоящее время строители автомобильных дорог вынуждены по своей инициативе использовать различные компоненты, подобные поверхностно-активным веществам ПАВ. Однако эти продукты недостаточно эффективны и не обладают комплексом свойств, обеспечивающих повышение технических и технологических свойств композиционных дорожно-строительных материалов (ДСМ). Одним из направлений повышения сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий и соответственно, качества и долговечности автомобильных дорог, уменьшения расхода вяжущих материалов, повышения удобоукладываемости является использование определенных ПАВ на основе органических вяжущих и олигомеров с улучшенными свойствами, а также эффективных ПАВ полифункционального действия из промышленных и вторичных продуктов и отходов различных производств органических веществ.
Поверхностно-активными веществами (ПАВ) называют химические соединения, которые при растворении и диспергировании в жидкости избирательно абсорбируются на поверхности раздела фаз, что и определяет совокупность их физико-химических свойств. Все ПАВ дифильны, то есть состоят из гидрофобной (водоотталкивающей) и гидрофильной (водорастворимой) части. Гидрофобная часть молекулы ПАВ чаще всего состоит из остатка насыщенного углеводорода (алкила), содержащего от 8 до 20 атомов углерода: СНз(СШ) [1].
Гидрофильная часть молекулы ПАВ обычно обусловлена наличием функциональных групп: ОН-гидрооксильной; СООН-карбоксильной; S0з - сульфатной; ЫН - аминной; КНСО - амидной; -СН2-О-СН2 - оксиэтильной.
ПАВ, в зависимости от свойств, проявляемых ими в воде, делят на ионные (анионактивные); катионные (катионактивные); амфотерные (амфолитные); неионные (неионогенные).
Анионные ПАВ в водных растворах диссоциируют с образованием отрицательно заряженного иона (аниона) органического остатка молекулы (например, алкилсульфат-натриевая соль сернокислого эфира): ЯОБОз Ш+ШО ЯОБОз +
Катионные ПАВ в водных растворах диссоциируют с образованием положительно заряженного иона - катиона органического остатка молекулы:
Я-К(Я1 Я2 Яз)+ +Х- (Х-- сульфат, хлорид, бромид, ацетат или ОН-ионы).
Амфотерные ПАВ в водных растворах, в зависимости от среды диссоциируют с образованием органического остатка молекулы аниона или катиаона - КК+НШСОО-. В кислой среде они проявляют катионные свойства, в щелочной - анионные.
Неионные ПАВ в водных растворах не образуют ионы. Растворимость их обусловлена наличием функциональных групп, имеющих сильное сродство к воде, например RCH2О(C2H4О)nH - полиэтиленгликолиевый эфир жирного спирта, где п = 3-18. Наиболее распространены анионные ПАВ: аллилы жирных кислот RCOONa, алкилсульфаты жирных кислот ROSOзNa.
Эффективность физико-химической активации минеральных материалов, в том числе природных песков и озокерита, главным образом зависит от удачного выбора ПАВ и средств механоактивации.
Физико-химические факторы связаны с модификацией исходных компонентов асфальтобетонной композиции (битума и минеральных материалов), интенсифицирующей контактные связи на границе раздела фаз указанных материалов.
В настоящее время контактные взаимодействия битума с поверхностью частиц каменных материалов сравнительно хорошо изучены. В последние годы различные аспекты этого вопроса получили обобщение в работах [1].
В обычных условиях адсорбция битума является в основном полярной, физической. Опыты показывают, что часто можно достичь полной десорбции чистого битума из асфальтовых материалов. Однако опыты подтверждают и наличие обменной гетерополярной адсорбции битума, характеризуемой частичной необратимостью, медленно устанавливающимся равновесием, и даже хемосорбцией, при которой образуются полностью необратимые химические соединения, прочно связывающие минеральную матрицу с органическим вяжущим в пограничных слоях.
ПАВ существенно изменяют условия смачивания поверхностей частиц минеральных материалов битумом, что положительно сказывается на технологии устройства асфальтобетонных дорожных покрытий. Это проявляется, прежде всего, в ускорении процесса смешения минеральных компонентов с битумом, в повышении уплотняемости асфальтобетонных смесей, снижении их температуры на всех этапах производства и применения. При этом, кроме повышения качества покрытий, наблюдается рост производительности смесителей и линейных уплотняющих механизмов. На основе выше изложенного, нами, в качестве поверхностно - активного вещества ПАВ для дальнейшего исследования были изучены местные и вторичные сырьевые ресурсы -вязкотекучая госсиполовая смола, являющаяся отходом масложиркомбинатов, и её модифицированные порошкообразные водорастворимые производные.
Типичный состав госсиполовой смолы характеризуется следующими показателями: 97,29 % органических веществ; 2,71 % неорганических веществ; 100 % эфирорастворимых веществ; кислотное число 65,3 мг КОН; йодное число (по Ганусу) 99; число омыления 199 мг КОН/г; эфирное число 91 %; 64 % жирных кислот, высвобождаемых при омылении; 36 % нежирных веществ; 0,2165 % фосфора (в пересчете на Р2О5); 8,55 % кальция в кальциевых солях госсиполовой смолы.
Согласно ГОСТ 18-114, госсиполовая смола отвечает нижеследующим требованиям:
1) внешний вид - вязкотекучая масса;
2) цвет - от темно-коричневого до черного;
3) кислотное число, мг КОН - 50-100;
4) содержание золы, мас.% - 1,0-1,2;
5) содержание влаги и летучих веществ, % - до 4;
6) растворимость в ацетоне, мас.% - 70-80;
7) удельная масса, г/см3 - 0,98-0,99;
8) число омыления, мг КОН - 80-130.
Нашими исследованиями по методике авторов [3] установлено, что в госсиполовой смоле содержится от 52 до 64 % синтетической жирной кислоты (СЖК) и её производных, остальная часть - продукты конденсации и полимеризации госсипола и его превращения, образующиеся при извлечении масла, главным образом, в процессе дистилляции жирных кислот из соапстоков. В госсиполовой смоле обнаружено 1 2% азотсодержащих соединений, 36 % продуктов превращения госсипола и 52 % жирных и оксижирных кислот, что подтверждается и результатами исследований ИК -спектроскопическим методом анализа (рис. 1).
он
Волновое число, см-1 Рисунок 1. ИК-спектр госсиполовой смолы
Как видно, в ИК-спектре поглощения госсиполовой смолы - 1,1',6,6',7,7' -гексаокси 3.3'-диметил - 5,5' - ди-изо-пропил-2,2'-динафтил - 8,8'1 - диальдегид (С30Н30О8) обнаружены частоты при частоте 3751, 3725, 3711, 3670, 3648, 3628, 3608, 3357, 2923, 2853, 1712, 1645, 1634, 1557, 1464, 1456, 1377, 1280 1110, 967, 842 и 723 см-1 [3].
Ниже, в таблицах 1 и 2, приводятся важнейшие характеристики вязкотекучих госсиполовых смол Андижанского, Каттакурганского, Ферганского и Янгиюльского масложиркомбинатов.
Как видно из данных таблицы 1, госсиполовые смолы различных заводов по своим физико-химическим характеристикам в определенной степени отличаются друг от друга. Это отличие особенно заметно в таких показателях, как зольность, кислотное число, молекулярная масса.
Таблица 1
Характеристика госсиполовых смол_
Госсиполовая смола масложиркомбината
Показатели Янгиюл Ферган- Андижан- Каттакурган-
ский ский ский ский
Растворимость в ацетоне, 78,6-79,2 76,0-76,2 70,0-71,3 71,0-77,0
%
Зольность, % 1,2-1,3 0,7-1,13 0,89-1,05 1,53-1,76
Кислотное число, мг- 84,3-86,4 93,51-94,5 67,0-68,0 70,4-78,6
КОН/г
Молекулярная масса, 600,8-640,3 620,6-624,8 784,7-800,0 658,4-799,97
рассчитанная по
кислотному числу
Продукт окисления и 30-32 31-32 28-31 33-35
превращения госсипола, %
Жирные кислоты в виде
лактонов, полимериров 58,6-59,0 55,4-56,0 57,0-58,0 54,0-56,0
смол, %
Наиболее высокие показатели физико-химических свойств наблюдаются у госсиполовой смолы Андижанского МЖК. В проведенных исследованиях влияния госсиполовой смолы на прочностные характеристики асфальтобетонных композиционных материалов, то есть, на предел прочности при сжатии и сдвиге, была использована вязкотекучая госсиполовая смола этого предприятия. Однако она не растворяется в воде, особенно трудно транспортируется.
В силу того, что эти показатели, на наш взгляд, играют определяющую роль в формировании свойств асфальтобетонных покрытий, нами были исследованы некоторые физико-химические свойства госсиполовых смол, которые больше всего оказывают влияние при формировании физикомеханических и эксплуатационных характеристик асфальтобетонных покрытий, результаты которых приведены в таблице 2.
Таблица 2
Физические свойства госсиполовой смолы
Показатели Госсиполовая смола
Янгиюль-ский Коканд-ский Андижанский Каттакурган ский
Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60 0С 93 95 100 98
Температура размягчения по кольцу и шару 0С, не ниже 12 13 15 14
Температура вспышки, 0С 225 226 230 228
Из данных таблицы 2 видно, что и по физико-химическим свойствам смолы различных заводов в определенной степени отличаются друг от друга. КПГС в своем составе кроме госсиполовой смолы содержит каустическую и кальцинированную соды, отвердитель алюмак (являющийся отходом производства и переработки вторичных цветных металлов), которые способствуют переводу вязкотекучей госсиполовой смолы в порошкообразное в состояние.
Физико-химические характеристики и технологические параметры КПГС подробно описаны в работах [4].
Для сравнительного анализа также была выбрана вязкотекучая госсиполовая смола (ГС) Андижанского МЖК, кубовый остаток фурфуролового спирта (КОФС) Ферганского гидролизного завода.
Заключение.
Установлено, что при механоактивировании природных песков на диссмембраторной установке, также происходит активация за счёт поляризации частиц на молекулярном уровне, сопровождающаяся появлением, с одной стороны, гетерогенных дипольных моментов, образованием химических связей (водородных) как с катионно -активными, так и анионно-активными веществами, какими являются модифицированная порошкообразная госсиполовая смола и кубовый остаток фурфурилового спирта. С другой - улучшением адгезионных взаимодействий субстрат-адгезив органоминеральных ингредиентов. В результате можно получать эффективные составы асфальтобетонных композиционных материалов с требуемой деформационно-сдвигоустойчивостью и долговечностью покрытий автомобильных дорог.
ЛИТЕРАТУРА
1. Makhkamov Dilshod Ismatillayevich, Inoyatov Qaxramon Muydinovich, Abdurazakov Mirzokhid Abdurakhmonxujayevich, O'ktamov Sardor Makhmudjanovich. Physical and mechanical properties of composite materials filled with mechanoactivated ingredients, applied for roads, bridges and aerodromes. International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology Vol. 7, Issue 11 , November 2020
2. Sobirov A.B., Rahmonov B.Sh., Abdullayev A.X., Inoyatov K.M., Salimsakov Y.A., Mahkamov D.I., Soliyev R.X. Study of composition and technology of highly filled composite polymeric materials for asphalt roads, which can be used in hot climates and increasing their operation life. European polymer congress in 2011. XII congress of the specialized group of polymers., / Congress program, june 26 - jule 1, 2011, Granada, Spain.
3. Makhkamov Dilshod Ismatillayevich, Inoyatov Qaxramon Muydinovich, Abdurazakov Mirzokhid Abdurakhmonxujayevich, O'ktamov Sardor Makhmudjanovich. Use of mechanically activated components in road construction. An international multidisciplinary research journal.Vol. 10, issue 5, may 2020. p.1558-1566 India.
4. Sayibjan Negmatov, Kakhramon Inoytov, Lochin Oblakulov, Shukhrat Bozorboyev, Bahodir Sobirov, Bakhrom Rakhmonov, Jahongir Negmatov, Dilshod Makhkamov, Rustam Soliev, Andrey Lisenko. Research And Development Of Technologies Of Obtaining The Mechanically Activated Powder Based On Natural Ingredients And Dune Sand For Production Of Sealing Composite Cements And Composite Materials For Various Purposes. International Porous and Powder Materials Symposium and Exhibition, PPM 2013, September 3-6, 2013 в г. Измире.
5. Махкамов Д. И. и др. Механоактивации минеральных порошковых ингредиентов и их влияние на прочностные свойства композиций для герметизирующих мастик и асфальтобетонных покрытий автомобильный дорог. - 2020.
6. Махкамов Д. И. и др. Механоактивация минеральных порошковых ингредиентов и их влияние на прочностные свойства композиций для герметизирующих мастик и асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог //Экономика и социум. - 2020. - №. 10. - С. 599-608.
7. Abed, N. S., Makhkamov, D. I., Negmatov, S. S., Khusanov, N. S., Rakhmonov, B. S., & Inoyatov, K. M. (2017). Asphalt-concrete composite materials for road surfacing. Monograph. Tashkent: Fan va tarakkiyot.
8. Ismatillayevich M. D. et al. Use of mechanically activated components in road construction //An international multidisciplinary research journal. - 2020. - Т. 10. - №. 5. - С. 1558-1566.
9. Dadaxodjayev, A., Mamajonov, M., Ergashv, M., & Mamajonov, M. (2020). Automated drawing of roads in credo complex program. Экономика и социум, (11), 16731676.
10. Ergashev M. M., Inoyatov Q. M., Inamov A. N. Avtomobil yo'llarida geoaxborot tizimlari //O'quv qo'llanma, Namangan-2019, NamMQI. - Т. 146.
11. Инамов, А., Эргашев, М., Назиркулова, М., & Сайдазимов, Н. (2021). Геоахборот технологиялари асосида автомобиль йуллари карталарини яратиш ва давлат кадастрини юритиш. Общество и инновации, 2(10/S), 84-90.
12. Ergashev M. et al. ANALYSIS OF ROAD INFORMATION IN GEOINFORMATION SYSTEMS //ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ.
- 2021. - С. 90-94.
13. Murodjon M., Mirzokhid K., Muhammadyusuf E. GAT dasturiy ta 'minotidan foydalanib avtomobil yo 'llari ma 'lumotlar bazasini yaratish» uzacademia scientific-methodical journal republican number 3 on the subject «Increasing the innovative activity of youth, improving the spirituality and achievements in science» collection of materials august 31, 2020 part 12 pages 536-538 //ISSN (E)-2181-1334.-2020.
14. Ergashev M., Abdurakhimov V. The use of basic gps stations, which are situated in Namangan, in the field of automobile roads //Экономика и социум. - 2020. - №. 5-1. - С. 2833.
15. Ergashev M., Mamajonov M., Kholmirzayev M. Automation and modulation of highways in gis software //Теория и практика современной науки. - 2020. - №. 5. - С. 9-14.
16. Dadaxodjayev A. et al. Creating a road database using gis software //Интернаука. -2020. - №. 43-2. - С. 30-32.
17. Ergashev M. et al. АВТОМОБИЛЬ ЙУЛЛАРИ СО^АСИДА ДОИМИЙ ФАОЛИЯТ КУРСАТУВЧИ БАЗАВИЙ GPS СТАНЦИЯЛАРИДАН ФОЙДАЛАНИШ //Academic research in educational sciences. - 2021. - Т. 2. - №. 11. - С. 52-61.
18. Ergashev M. et al. ANALYSIS OF ROAD INFORMATION IN GEOINFORMATION SYSTEMS //ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ.
- 2021. - С. 90-94.
19. Ахмаджонов М. А., Хусанханов Ю., Хамдамов Д. Старший преподаватель //Международный научно-практический электронный журнал «МОЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ КАРЬЕРА». Выпуск № 31 (том 2)(декабрь, 2021). Дата выхода в свет: 31.12. 2021. - С. 104.
20. Dadaxodjayev A. GAT DASTURIY TA'MINOTIDAN FOYDALANIB AVTOMOBIL YO'LLARI MA'LUMOTLAR BAZASINI YARATISH.
21. Inamov A. N. et al. DIAGNOSIS OF SPATIAL PHOTO ERRORS IN GEOPHYSICAL CONNECTION.
22. Negmatov S. et al. Research And Development Of Technologies Of Obtaining The Mechanically Activated Powder Based On Natural Ingredients And Dune Sand For Production Of Sealing Composite Cements And Composite Materials For Various Purposes //International Porous and Powder Materials Symposium and Exhibition, PPM. - 2013. - С. 3-6.
23. Ахмедов Р. М., Махкамов Д. И., Абдуразаков М. А. Методы прогнозирования объемов финансирования ремонта и строительства автомобильных дорог //Экономика и социум. - 2020. - №. 3. - С. 221-223.
24. Mutalibov, I., Maxkamov, D., Qo'Ysinaliyev, N., & Xabibullayev, I. (2021). AVTOMOBIL YO'LLARIDA SEMENTBETON QOPLAMALARNI MUSTAHKAMLIGINI OSHIRISH TEXNOLOGIYASINI TAKOMILLASHTIRISH. Academic research in educational sciences, 2(10), 681-686.
25. Ismatillayevich M. D. et al. Use of mechanically activated components in road construction //An international multidisciplinary research journal. - 2020. - Т. 10. - №. 5. - С. 1558-1566.
26. Махкамов Д. И. и др. РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, НАПОЛНЕННЫХ МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫМИ ИНГРЕДИЕНТАМИ, ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ДОРОГ //Экономика и социум. - 2020. - №. 5-1. - С. 844-851.
