Введение к работе
Актуальность проблемы
Битум является основным вяжущим материалом при строительстве и ремонте автомобильных дорог. При использовании он обладает необходимой жесткостью, придает асфальту единственные в своем роде гибкие свойства и гарантирует их, вследствие своей высокой прочности и пластичности, на долгий срок эксплуатации.
Однако для применения, его необходимо перевести из твердого или вязко-пластичного в жидкое или вязко-текучее состояние, для чего имеется множество технологических способов. Один из этих способов - эмульгирование битума в воде и получение водобитумных эмульсий (ВБЭ). Применение ВБЭ, используемых для всех основных дорожных ремонтно-строительных работ, имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными «горячими» технологиями:
снижение энергоемкости (не требуется нагрев);
возможность использования ВБЭ с влажными минеральными материалами (продление строительного сезона, снижение зависимости от погодных условий);
более равномерное распределение битума на поверхности минеральных материалов (снижение его расхода и повышение точности дозирования);
высокая адгезионная способность (улучшение сцепления битума) с поверхностью минерального материала.
Важнейшим параметром ВБЭ является их устойчивость при хранении и транспортировании (стабильность) и применении (скорость распада при взаимодействии с материалом).
Несмотря на то, что в настоящее время существует стандартный метод определения устойчивости ВБЭ при хранении (ГОСТ Р 52128), он имеет серьёзный недостаток, связанный с длительностью проведения исследования (от 7 до 30 дней).
Цель и задачи работы
Целью настоящей работы являлись разработка экспресс-методики количественной оценки устойчивости ВБЭ в условиях их хранения и транспортирования и изучение закономерностей влияния на этот показатель компонентов ВБЭ и некоторых технологических параметров их приготовления. Основными задачами при этом являлись: выбор и оценка влияния основных параметров, влияющих на оценку устойчивости ВБЭ; разработка экспресс-методики количественного определения устойчивости ВБЭ; исследование влияния состава на их устойчивость и вязкость; адаптация и использование метода фото-микроскопии для оценки дисперсности ВБЭ; изучение закономерностей влияния модификации битумной и водной фазы ВБЭ различными методами на их устойчивость.
Научная новизна работы
-
Обоснована и создана экспресс-методика количественной оценки устойчивости ВБЭ с использованием метода центрифугирования;
-
Установлены количественные зависимости между дисперсностью катионных ВБЭ и их устойчивостью;
-
Выявлены количественные закономерности изменения устойчивости водобитумных эмульсий для условий их хранения и транспортирования при изменении состава и свойств дисперсной фазы и дисперсионной среды, природы и количества эмульгатора;
-
Показано, что повышением кислотности битумной фазы водобитумных эмульсий, повышающей, как ранее установлено, их адгезионную способность, можно одновременно регулировать их устойчивость для условий хранения и транспортирования.
Практическая значимость
Разработанная методика дает производителям и потребителям ВБЭ возможность количественной экспресс-оценки их устойчивости для условий их хранения и транспортирования.
Установленные закономерности влияния кислотности водной фазы ВБЭ позволяют их производителям обоснованно регулировать их устойчивость в зависимости от предполагаемого времени транспортирования и хранения.
Улучшение же адгезионных свойств ВБЭ регулированием кислотности битумной фазы также имеет, как установлено в работе, некоторые ограничения, связанные с изменением их устойчивости.
Актуальность и практическая ценность полученных результатов исследований подтверждены заключением АНО «Научно-исследовательский институт транспортно-строительного комплекса» ФГУ «РОСАВТОДОР».
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Технологии переработки нефти» РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина в 2009 и 2010 г.г., на 7-ой Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2007г., на ІУ международной конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем», М., РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2008 г., на 64-й международной научной студенческой конференции «НЕФТЬ И ГАЗ - 2010», Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2010г.
Публикации. По материалам работы с участием автора опубликовано 6 печатных работ, в т.ч. 4 тезиса докладов и 2 статьи (1 статья - в печати) в ведущих научно-технических журналах, включенных в список ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованной литературы, включающей 87 наименований и 1 приложение. Изложена на 128 страницах, включает 49 рисунков и 16 таблиц.
