CC BY
11УДК 691.16
DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-764-10-49-52
Л.И. МАЛЯНОВА, канд. техн. наук (malyanova.00@mail.ru)
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (428015, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Московский пр., 15)
Модифицированный битум с кубовыми остатками при производстве анилина (АСД)
Проведено исследование по приготовлению и разработке модифицированного вяжущего на основе использования кубовых остатков (АсД) при производстве анилина, разработана технология изготовления модифицированного битума, а также рассмотрена возможность использования модифицированного битума для изготовления горячего щебеночного асфальтобетона типа Б с отходами дробления известняков (ОДИ) из местных месторождений Чувашской Республики путем замены минерального порошка, дробленого песка на ОДИ. Проведены предварительные испытания. Рассмотрены количественные и качественные показатели в лабораторных и производственных условиях асфальтобетонов типа Б, которые полностью соответствуют требованиям действующего ГОСТ 9128-13 "Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов". Применение конструкционного материала для покрытия дорожной одежды лесовозных автомобильных дорог и дорог общего назначения обеспечивает уменьшение расхода вяжущего и снижение себестоимости асфальтобетонной смеси.
Ключевые слова: битум, кубовые остатки (АсД) при производстве анилина, гидрофобность, гидрофильность, гидратация, коагуляция, дисперсность, разрядно-импульсная технология, сваи ЭРТ.
Для цитирования: ФИО. Модифицированный битум с кубовыми остатками при производстве анилина (АСД) // Строительные материалы. 2018. № 10. С. 49-52. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-764-10-49-52
L.I. MALYANOVA, Candidate of Sciences (Engineering) (malyanova.00@mail.nj)
I.N. Ulianov Chuvash State University (15 Moskovsky Prospect, Cheboksary, 428015, Chuvash Republic, Russian Federation)
Modified Bitumen with Stillage Bottoms When Producing Aniline (ASD)
A study of the preparation and development of a modified binder on the basis of the use of stillage bottoms (ASD) in the production of aniline was conducted, the technology of modified bitumen manufacturing was developed, the possibility of using modified bitumen for the manufacture of hot crushed asphalt concrete of B type with waste of limestone crushing (ODI) from the local deposits of the Chuvash Republic by replacement of mineral powder, crushed sand by ODI is also considered. Preliminary tests have been carried out. The quantitative and qualitative indicators of the asphalt concrete of B type under laboratory and production conditions, which fully meet the requirements of the current GOST 9128-13 "Mixtures of asphalt concrete, polymer asphalt concrete, asphalt concrete, polymer asphalt concrete for roads and airfields." are considered. The use of structural material to cover the pavement of logging roads and general-purpose roads provides the reduction in consumption of the binder and in the cost price of asphalt concrete mix.
Keywords: bitumen, stillage bottoms of aniline, hydrophobicity, hydrophilicity, hydration, coagulation, dispersion, discharge-impulse technology, ERT-piles.
For citation: Malyanova L.I. Modified bitumen with stillage bottoms when producing aniline (ASD). Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 10, pp. 49-52. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-764-10-49-52 (In Russian).
Асфальтобетоны, применяемые для строительства покрытий автомобильных дорог, в том числе расположенных в зонах интенсивного перемещения лесоматериалов лесовозными автопоездами, имеют сравнительно высокую себестоимость, которая постоянно растет. С целью удешевления разработаны асфальтобетоны, в которых взамен минерального порошка и некоторой части мелкого заполнителя используются отходы дробления известняков (ОДИ). При этом наблюдается возрастание требуемого расхода битума для их приготовления. Известно, что одним из эффективных путей для уменьшения расхода битума и улучшения физико-механических свойств асфальтобетонов (АБ) является введение в них небольшого количества различных поверхностно-активных веществ (ПАВ). В ходе предварительных исследований выявлено, что введение кубовых остатков (АсД) при производстве анилина (в количестве 0,5—1% по массе) оказывает положительное влияние на физико-механические свойства битумов: увеличиваются значения сцепления с поверхностью минеральных материалов, пенетрации, растяжимости, сопротивляемости старению при высоких температурах, температура размягчения. Температура хрупкости также увеличивается при отрицательной температуре. Поэтому в настоящее время поиск недорогих веществ из числа местных источников, в частности среди отходов и побочных продуктов местной промышленности, пригодных для применения в качестве активирующих,
является актуальной задачей. Известно, что на Новочебоксарском химическом заводе Чувашской Республики вырабатываются кубовые остатки при производстве анилина, которые могут быть применены в качестве модифицирующей добавки в асфальтобетоны с отходами дробления известняков.
Цель исследований — изучение влияния добавок АсД на физико-механические свойства битума нефтяного дорожного марки БНД 90/130 (ОАО «ЛУКОЙЛ», «Нижегороднефтеоргсинтез»). Взятые к изучению составы образцов и результаты испытаний приведены в табл. 1. Образцы битума испытывались по стандартным методикам ГОСТ 11501—78 «Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы. Методы испытаний»; ГОСТ 11505—75 «Битумы нефтяные. Метод определения растяжимости. Методы испытаний»; ГОСТ 11506—73 «Битумы нефтяные. Метод определения температуры размягчения по кольцу и шару. Методы испытаний»; ГОСТ 11507—78 «Битумы нефтяные. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу. Методы испытаний»; ГОСТ 22245—90 «Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия».
Анализируя результаты исследований, приведенных в табл. 1, можно сделать вывод, что небольшое количество добавки АсД существенно влияет на физико-механические характеристики битума БНД 90/130. Результаты испытаний показывают, что при введении АсД вязкость битума уменьшается. Однако в то же время
Таблица 1
Результаты испытания образцов битума при добавлении АсД
Наименование показателей битума Битум вязкий БНД 90/130 (100% от массы минеральной части) при добавлении АсД, % от массы битума
ГОСТ 22245-90 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Глубина проникания иглы, 0,1 мм, при температуре, оС: +25 ±0 91-130 не менее 28 102 31 106 30 111 31 116 31 117 30 123 28 129 28
Растяжимость при температуре, оС: +25 ±0 65 4 74 4,2 72 4,3 70 4,3 70 4,3 69 4,2 67 4,1 66 4
Температура размягчения, оС Не ниже 43 46 46 47,2 47 46 45 43
Температура хрупкости, оС Не выше -17 -17 -18 -19 -19 -18 -17 -16
Температура вспышки, оС Не ниже +230 275 270 275 275 265 265 268
Изменение температуры размягчения после прогрева, оС Не более 5 4,5 4,5 4,3 4,3 4,5 4,7 4,8
Индекс пенетрации От -1 до +1 -0,5 -0,3 +0,2 +0,2 0 -0,1 -0,6
Таблица 2
Технологическая схема приготовления модифицированного вяжущего на основе кубовых остатков анилина (АсД)
Рабочая операция Ед. изм. Источник обоснования Объем работ Производительность Необходимое количество машино-смен Время работы, ч
расч. прин. Ки
Подготовка установки к пуску
Разогрев вязкого битума марки БНД 90/130 в котлах битумных стационарных емкостью 15 тыс. л т ГЭСН 27 - 10- 003-1 15 14,88 1 2 0,5 4
Приготовление модифицированного вяжущего (ГОСТ 22245-90) т ГЭСН 27 - 10- 003-1 15 32,19 0,37 1 0,37 2,96
при содержании добавки в количестве 1% происходит увеличение температуры размягчения на один градус и понижение температуры хрупкости на два градуса. В абсолютных значениях это соответствует температуре размягчения Тр=+47,2оС и температуре хрупкости г = - 19оС.
Одним из перспективных направлений применения модифицированного битума с использованием кубовых остатков при производстве анилина является применение их в асфальтобетонных смесях для верхних слоев дорожных покрытий.
В состав работ по приготовлению модифицированного вяжущего с использованием кубовых остатков при производстве анилина входят следующие операции (табл. 2): предварительный подогрев вязкого битума; введение добавки анилина и битума в установку по приготовлению модифицированного вяжущего; приготовление модифицированного вяжущего [1—9].
Расчеты к технологической карте по приготовлению модифицированного вяжущего с использованием кубовых остатков при производстве анилина приведены ниже. Подготовка установки к пуску представлена в виде алгоритма.
1. Определение производительности битумных котлов емкостью 15 тыс. л.
Производительность котла определяем согласно ГЭСН 27-10-003-1 «Государственные элементные сметные нормы»: Время работы на захватке составляет:
п^=^=1зЖ = 14'88т/см . (1)
Количество машино-смен равно:
МСМ=1=Щ8=1М/СМ, (2)
где Q — объем работ; П — производительность котла:
Мпр = 1; Ки = Мсм / Мпр = 1
Время работы на захватке составляет:
Тзах= Тцриг -Ки = 8 • 1 = 8 Ч. (3)
2. Приготовление модифицированного вяжущего в установке.
Производительность установки (ГЭСН 27-10-003-1 «Государственные элементные сметные нормы»):
(4)
где Тсм — время работы в смену; Нвр — норма времени. Количество машино-смен равно:
МСМ=П = Щ9=0'37М/°М; (5)
Мщ, = 1; Ки = Ме^Мщ, = 0,37. (6)
Тзах=Т11ригКи = 8-0,37 = 2,96ч, (7)
где Тприг - время работы; Ки = М^ / МПр.
Следует особо обратить внимание на тот факт, что безопасность дорожной одежды является комплексным фактором, включающим качество дорожной одежды и надежность основания. Надежность основания предполагает его деформативность в пределах допустимых величин. В геотехнической практике очень часты случаи, когда при качественно запроектированной и построенной дорожной одежде происходят прогибы и провалы дорожного полотна.
Для предотвращения возможных деформаций оснований их следует армировать. Наиболее приспособленными для этого являются буровые сваи, изготавливаемые по электроразрядным технологиям (сваи ЭРТ) [10-16].
Список литературы
1. Патент РФ 2503633. Способ получения горячей щебеночной асфальтобетонной смеси с отсевами дробления известняков марки 400/ Салихов М.Г., Малянова Л.И., Иливанов В.Ю. Заявл. 18.11.2011. Опубл. 10.01.2014. Бюл. № 1.
2. Патент РФ 2654954. Способ определения скорости и интенсивности старения асфальтобетонов / Салихов М.Г., Веюков Е.В., Сабиров Л.Р., Малянова Л.И. Заявл. 13.02.2017. Опубл. 23.05.2018.
3. Малянова Л.И. Изучение возможности использования модифицирования дорожных битумов отходами местной химической промышленности Чувашии. Материалы международной научно-практической конференции «Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе» Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и Российской академии транспорта (РАТ). 2013. Пермь: ПНИПУ, 2013. С. 267-272.
4. Малянова Л.И., Салихов М.Г. Модифицированные битумы и экспериментальные исследования их физико-механических свойств. В кн.: Дорожно-транспортый комплекс: состояние, проблемы и перспективы развития. Чебоксары: ВФ МАДИ, 2016. С. 155-161.
5. Малянова Л.И. Модифицированный асфальтобетон с отходами дробления известняков в дорожных одеждах // Строительные материалы. 2018. № 7. С. 24-27. DOI: 10.31659/0585-430Х-2018-761-7-24-27.
6. Салихов М.Г. Малянова Л.И. Изучение влияния модифицированной добавки на некоторые свойства асфальтобетона с отсевами дробления известняков для покрытий лесовозных дорог // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер. Лес. Экология. Природопользование. 2013. № 1 (17). С. 64-71.
7. Салихов М.Г., Малянова Л.И. Изучение долговечности модифицированных мелкощебенистых асфальтобетонов в условиях воздействия агрессивных сред. Материалы 7-й Всероссийской научно-практической конференции: Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования. Омск: СибАДИ, 2012. С. 438-442.
8. Салихов М.Г., Малянова Л.И. Влияние добавок кубовых остатков при производстве анилина на температурную устойчивость вязких дорожных битумов и асфальтобетонов с отходами дробления известняков // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер. Лес. Экология. Природопользование. 2016. № 2 (30). С. 74-81. DOI: 10.15350/2306-2827.2016.2.74
Выводы
Результаты исследований свидетельствуют о том, что введение кубовых остатков при производства анилина и замена дорогостоящего минерального порошка и песка на отходы дробления известняков из местных карьеров способствуют снижению расхода дорогостоящего вяжущего и в то же время увеличению прочностных характеристик в сравнении с ГОСТ 9128—2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов», а также удешевлению нового состава асфальтобетона [1—8].
2. Использование буроинъекционных свай ЭРТ способствует надежной эксплуатации оснований конструкции дорожной одежды.
References
1. Patent RF 2503633. Sposob polucheniya goryachej shche-benochnoj asfal'tobetonnoj smesi s otsevami drobleniya izvestnyakov marki 400 [Way of receiving hot crushed-stone asphalt concrete mix with eliminations of crushing of limestones of brand 400]. Salikhov M.G., Malyano-va L.I., Ilivanov V.Yu. Declared 18.11.2011. Published 10.01.2014. Bulletin No. 1. (In Russian).
2. Patentes RF 2654954. Way of determination of speed and intensity of aging of asphalt concrete [Sposob opredeleniya skorosti i intensivnosti stareniya asfal'tobetonov]. Salikhov M.G., Veyukov E.V., Sabirov L.R., Milyanova L.I. Declared 13.02.2017. Published 23.05.2018. (In Russian).
3. Malyanova L.I. Studying the possibility of using the modification of road bitumen with the waste of the local chemical industry of Chuvashia. Materials of the international scientific-practical conference "Modernization and research in the transport complex" of the Perm National Research Polytechnic University (PNRPU) and the Russian Academy of Transport (PAT). 2013. Perm: PNRPU. 2013, pp. 267—272. (In Russian).
4. Malyanova L.I., Salikhov V.F. Modificirovannye bitumy i ehksperimental'nye issledovaniya ih fiziko-me-khanicheskih svojstv. V kn.: Dorozhno-transportyj kom-pleks: sostoyanie, problemy i perspektivy razvitiya [Research in Transport a Complex: state, problems and prospects of development]. Cheboksary: VF MADI. 2016, pp. 155-161. (In Russian).
5. Malyanova L.I. Modified asphalt concrete with limestone crushing waste in road pavement. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018, No. 7, pp. 24-27. DOI: 10.31659/0585-430Х-2018-761-7-24-27. (In Russian).
6. Salikhov M.G., Malyanova L.I. Research of the modified additive impact onto certain properties of bitumen concrete waste products with limestone fragmentation used in timber road construction. Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Ser.: Les. Ekologiya. Prirodopolzovanie. 2013. No. 1 (17), pp. 64-71. (In Russian).
7. Salikhov M.G., Malyanova L.I. Studying of durability of the modified melkoshchebenisty asphalt concrete in the conditions of influence of hostile environment. Materials of the 7th All-Russian scientific and practical conference: Development road транспортого a complex and construction infrastructure on the basis of rational environmental management. Omsk: SibADI. 2012, pp. 438-442. (In Russian).
8. Salikhov M.G., Malyanova L.I. The impact of stillage residues gained as a result of aniline production on the thermal stability of bitumen petroleum viscous and bitumen concrete with waste products of limestone fragmentation. Vestnik Po-volzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universite-ta. Ser.: Les. Ekologiya. Prirodopolzovanie. 2016. No. 2 (30), pp. 74-81.DOI: 10.15350/2306-2827.2016.2.74. (In Russian).
9. Colwill D.M. Et alii modified binders for asphalts // Proceeding of the institution of civil engineering. 1988. Vol. 84, No. 2, pp. 177-180.
10. Соколов Н.С., Викторова С.С., Смирнова Г.М., Федосеева И.П. Буроинъекционная свая ЭРТ как заглубленная железобетонная конструкция // Строительные материалы. 2017. № 9. С. 47-49.
11. Соколов Н.С., Соколов С.Н., Соколов А.Н., Федоров П.Ю. Использование буроинъекционных свай ЭРТ в качестве оснований фундаментов повышенной несущей способности // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 9. C. 66-70.
12. Соколов Н.С. Технология обеспечения устойчивости ограждения котлована // Строительные материалы. 2018. № 1-2. С. 81-91.
13. Соколов Н.С., Соколов А.Н., Соколов С.Н., Глуш-ков В.Е., Глушков А.В. Расчет буроинъекционных свай ЭРТ повышенной несущей способности // Жилищное строительство. 2017. № 11. С. 20-25.
14. Соколов Н.С., Алексеева Г.Н., Викторова С.С., Смирнова Г.М., Федосеева И.П. Исследование и разработка установки для электрогидравлической обработки бетона буровых свай // Вестник Чувашского университета. 2018. № 1. С. 69-79.
15. Соколов Н.С., Никонорова И.В. Строительство и территориальное освоение оползневых склонов Чебоксарского водохранилища // Жилищное строительство. 2017. № 9. С. 13-20.
16. Соколов Н.С., Соколов С.Н., Соколов А.Н. Мелкозернистый бетон как конструкционный строительный материал буроинъекционных свай-ЭРТ // Строительные материалы. 2017. № 5. С. 16-19.
9. Colwill D.M. Et alii modified binders for asphalts. Proceeding of the institution of civil engineering. 1988. Vol. 84, No. 2, pp. 177-180.
10. Sokolov N.S., Viktorova S.S., Smirnova G.M., Fedose-eva I.P. Bored-injection pile-ERT as a buried reinforced concrete structure. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 9, pp. 47-49. (In Russian).
11. Sokolov N.S., Sokolov S.N., Sokolov A.N., Fedo-rov P.Yu. Use the Boredinjection pile-ERT as foundations of the bases of the increased bearing ability. Promyshlennoe I Gragshdanskoe stroitelstvo. 2017. No. 9, pp. 66-70. (In Russian).
12. Sokolov N.S. Technology for ensuring the stability of excavation shoring. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 1-2, pp. 81-90. (In Russian).
13. Sokolov N.S., Sokolov A.N., Sokolov S.N., Glush-kov V.E., Glushkov A.V. Calculation of bored-injection piles of improved bearing capacity. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 11, pp. 20-25. (In Russian).
14. Sokolov N.S., Alekseeva G.N., Viktorova S.S., Smirno-va G.M., Fedoseyeva I.P. Installation research and development for electrohydraulic processing of concrete of boring piles. Vestnik Chuvashskogo Universiteta. 2018. No. 1, pp. 69-79. (In Russian).
15. Sokolov N.S., Nikonorova I.V. Foundation of increased bearing capacity constructed with use of bored-injection edt-piles with multiple enlargements. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 9, pp. 25-28. (In Russian).
16. Sokolov N.S., Sokolov S.N., Sokolov A.N. Fine Concrete as a structural building material of bored-injection piles EDT. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 5, pp. 16-19. (In Russian).
Актуальные направления развития строительного материаловедения
22 ноября 2018 г., АСИ УГНТУ, Уфа, ул. Менделеева, 195
Тематика конференции
Общие тенденции строительного материаловедения на современном этапе
Перспективные направления научных исследований в области строительных материалов различного назначения (современные бетоны, гипсовые материалы, строительная керамика, силикатные изделия
и АГБ, нанотехнологии, материалы для дорожного строительства и др.)
Внедрение результатов научных разработок в реальное производство строительных материалов и строительство Опыт внедрения научных разработок в строительство Республики Башкортостан
Мастер-класс по подготовке рукописей статей для публикации в журналах международного уровня на примере требований журнала «Строительные материалы»®
К участию в конференции приглашаются ученые, преподаватели, магистранты и аспиранты высших учебных заведений, представители промышленности строительных материалов, строители и все заинтересованные лица.
Организаторы конференции:
Строительные Материалы
Научно-технический журнал «Строительные материалы»®
Архитектурно-строительный институт Уфимского государственного нефтяного технического университета
Заявки для участия принимаются по эл. почте mail@rifsm.ru, svetlana6363@mail.ru Менеджер проекта - зам. гл. редактора журнала «Строительные материалы»® Светлана Юрьевна Горегляд, м.т. +7 916 123 9829 Тел./факс: (499) 976-22-08, 976-20-36 www.journal-cm.ruwww.rifsm.ru
52
октябрь 2018
ы ®
