Битумные вяжущие вещества

 Давление  в зоне реакции при его повышении  интенсифицирует процесс, и качество  окисленного битума улучшается. В частности, повышается пенетрация битума при неизменной температуре размягчения. Обычно давление колеблется от 0,3 до 0,8 МПа.

 Принципиальная  схема получения окисленного  битума показана на рисунке 2.

Рис.2. Принципиальная схема установки получения окисленных битумов

1 – окислительная  колонна; 2 – отпарная колонна (промежуточный сепаратор); 3 – сборник соляра (сепаратор); 4 – скруббер; 5 – печь; 6 – теплообменник; 7 – насосы; потоки: I - гудрон, II – лёгкие продукты окисления с отработанным воздухом, III – битум на отпарку, IV – готовый битум, V – пары стабилизации битума, VI – отработанный воздух, VII – очищенный отработанный воздух, VIII – свежий воздух, IX - соляр, X - вода, XI – загрязнённая нефтепродуктом вода, XII – водяной пар, XIII – рециркулят

 Основным  аппаратом является окислительная  колонна диаметром 3400 мм и высотой  21 500 мм.

 Технологический  режим процесса следующий:

 температура,  °С:

 сырья  на выходе из печи …………………… 180 – 250

 в  окислительной колонне, не выше  ……….. 290

 битума  на выходе из холодильника  ……….. 170 – 200

 налива  битума в цистерны …………………. 170 – 180

 давление  в окислительной колонне, МПа  …….. 0,3 – 08

 расход  воздуха, м3 / т битума ………………….. 50 – 400

 тепловой  эффект процесса, кДж / кг битума ….. 168 – 502

 содержание  кислорода в газообразных

  продуктах окисления, % …………… 3 -11

 отношение  рециркулят : сырьё ………………… 6 : 1

 Наконец, третий способ получения  битумов – это компаундирование. Способ этот является завершающей  стадией получения битумов и  использует в качестве компонентов  как битумы, полученные в виде  остатков вакуумной перегонки,  так и окисленные битумы. Кроме  того, одними из важных компонентов  компаундов являются экстракты  селективной очистки дистиллятных масел и деасфальтизаты, так как, являясь концентратом полициклической многокольчатой ароматики, они придают битуму эластичность и хорошую растяжимость.

 Технологический  режим такой установки:

 температура, 0С:

 сырья  на входе в установку ……………………. 100 – 120

 окисления  в реакторах …………………………. 260

 битума  после холодильников ………………….. 170

 давление, МПа:

 воздуха  на входе в смесители ………………….. 0,9

 смеси  на входе в реактора ……………………… 0,8

 расход  воздуха, м3 / м3  продукта …………………… 100 – 150

 отношение  рециркулят : сырьё ………………………. 6 : 1

Мощность установок производства битума – от 120 до 500 тыс. т / год.

Вязкие природные битумы получают путем извлечения их из известняков, доломитов или песчаников, пропитанных  природными битумами. Природные битумы по ряду показателей их свойств (погодоустойчивости, высокой адгезии) превосходят нефтяные. Применение природных битумов в  строительстве ограничивается высокой  стоимостью и относительно малым  объемом их производства. Вязкие природные  битумы используются главным образом  в химической и лакокрасочной  промышленности. При переработке  асфальтовых горных пород могут  быть получены асфальтовый порошок, асфальтовая мастика или асфальтовый  бетон для холодной укладки. Асфальтовый  порошок получают путем измельчения  карбонатных пород, если содержание природного битума в них не превышает 2 -  3% по массе. Он имеет широкое  применение для изготовления асфальтовых  бетонов и растворов. Асфальтовая  мастика — продукт объединения  асфальтового порошка с природным  или нефтяным битумом.

К недостаткам природных и нефтяных битумов можно отнести их повышенную хрупкость при отрицательных  температурах.

В строительстве в качестве природных  жидких битумов используются тяжелые, высокосмолистые нефти.

1.4 МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ БИТУМОВ

Основное применение битумные вяжущие  вещества получили при производстве кровельных и гидроизоляционных материалов.

Рулонные материалы. Кровлю из рулонных материалов делают из нескольких слоев, составляющих кровельный ковер. В низ ковра укладывают подкладочные материалы (беспокровные), а верхний слой устраивают из покровных материалов, имеющих слой из тугоплавкового битума (дегтя) и посыпку: крупнозернистую (К), мелкозернистую (М) или пылевидную (П). Допускается выпуск кровельного рубероида с чешуйчатой посыпкой (РКЧ).

Выпускают основные и безосновные рулонные материалы. Основные материалы изготовляют путем обработки основы (кровельного картона, асбестовой бумаги, стеклоткани и др.) битумами, дегтями и их смесями. Безосновные получают в виде полотнищ определенной толщины, применяя прокатку смесей, составленных из органического вяжущего (чаще битума), наполнителя (минерального порошка или измельченной резины) и добавок (антисептика, пластификатора) .

Рубероид изготовляют, пропитывая кровельный картон расплавленным легкоплавким битумом с последующим покрытием с одной или с обеих сторон тугоплавким нефтяным битумом с наполнителем и посыпкой. Кровельный картон получают из тряпья, бумажной макулатуры и древесной целлюлозы. Крупнозернистая цветная посыпка не только повышает атмосферостойкость рубероида, но и придает ему привлекательный вид. Производство рубероида включает: подогрев пропиточной и покровной массы до 180 — 200°С; пропитку полотна картона в пропиточной ванне; отжим валками машины излишнего битума;

рис. 3. Схема рубероидной машины:

1 - бобины картона; 2 - размоточный станок; 3 – сушильный станок; 4 – магазин запаса картона; 5 - сушильные цилиндры; 6 -  пропиточная ванна; 7-10 -  отжимные вальцы: 8 - камера допропитки; 9 - покровная ванна; 11-13 -  посыпочные бункера; 14 — холодильные барабаны; 14 - намоточный станок

 

 

 

рис. 4. Устройство изоляции из наплавляемою рубероида на горизонтальной поверхности с помощью огневых форсунок

протягивание пропитанного картона через другую ванну более тугоплавким битумом для нанесения покровного слоя; посыпку минеральным порошком или другим посыпочным материалом с одной или обеих сторон; охлаждение материала на цилиндрах водой или с помощью иного устройства; резку ленты на куски стандартной длины и считывания их в рулоны (рис.3).

Рубероид подвержен гниению в этом его недостаток, поэтому освоено производство антисептированного рубероида.

Для районов с холодным климатом выпускают рубероид РЭМ-350 с эластичным покровным слоем битума, модифицированным полимерами. Добавка полимера снижает температуру хрупкости покровного битума до — 50'С. Долговечность кровли увеличивается в 1,5 — 2 раза; рубероид с эластичным покровным слоем обладает повышенной погодоустойчивостью.

Направляемый рубероид. Его главное преимущество в том, что при устройстве кровли наклейка осуществляется без применения кровельной мастики — расплавлением утолщенного нижнего, покровного слоя (пламенем горелки или другим способом). В результате удешевляются кровельные работы, улучшаются условия труда (рис.4) и повышается на 50 % производительность труда.

Пергамин - рулонный беспокровный материал, получаемый пропиткой кровельного картона расплавленным нефтяным битумом с температурой размягчения не ниже 40°С. Является подкладочным материалом под рубероид и используется для пароизоляции.

Стеклорубероид и стекловойлок -  рулонные материалы, получаемые путем двухстороннего нанесения битумного (битумно-резинового или битумно-полимерного) вяжущего на стекловолокнистый холст или на стекловойлок и покрытия с одной или двух сторон сплошным слоем посыпки. Применяют стеклорубероид для верхнего и нижних слоев кровельного ковра и для оклеенной гидроизоляция, Сочетание биостойкой основы и пропитки с повышенными физико-механическими свойствами позволило получить стеклорубероид долговечностью около 30 лет.

Гидростеклоизол - гидроизоляционный рулонный материал, предназначенный для гидроизоляция железобетонных обделок тоннелей (марка Т), пролетных строений мостов, путепроводов и других инженерных сооружений (марка М). Гидростеклоизол состоит из стеклоосновы (тканой или нетканой сетчатой, дублированной стеклохолстом), покрытой с обеих сторон слоем битумной массы, составленной из битума, минерального наполнителя (около 20 %): молотого талька, магнезита и пластификатора. Рулон длиной 10 м имеет ширину 0,85-1,15 м. Гидростеклоизол наклеивают без применения мастик - равномерным оплавлением его поверхности пламенем газовоздушной горелки, не допускаю сосредоточенного нагрева всей толщины гидроизоляционного слоя.

Асфальтовые армированные маты получают путем покрытия предварительно пропитанной стеклоткани с обеих сторон гидроизоляционной битумной мастикой. Используют для оклеенной гидроизоляция и уплотнения деформационных швов.

Фольгоизол — рулонный двухслойный материал из топкой рифленой или гладкой алюминиевой фольги, покрытой с нижней стороны защитным битумно-резиновым составом. Он предназначен для устройства кровель и паро-гидроизоляции зданий и сооружений, герметизации стыков. Длина рулона 10 м, ширина 1 м. Внешняя поверхность фольгоизола может быть окрашена в различные цвета атмосферостойкими лаками. Фольгоизол — долговечный материал, не требующий ухода в течение всего периода его эксплуатации.

Фольгорубероид — гидроизоляционный материал из алюминиевой фольги, покрытой с обеих сторон битумной мастикой, выпускают двух марок, отличающихся толщиной алюминиевой фольги. Он имеет высокую прочность на разрыв и долговечность. Применяют для гидроизоляции подземных и гидротехнических сооружений.

Гидроизол — рулонный беспокровный гидроизоляционный материал, полученный путем пропитки асбестового картона нефтяным битумом. Он предназначается для устройства гидроизоляционного слоя в подземных и гидротехнических сооружениях, а также для защитного противокоррозионного покрытия.

Изол и бризол не имеют специальной основы в виде картона или ткани, ее роль выполняют волокна асбеста, вводимые в битумно-резиновое вяжущее в качестве дисперсной арматуры.

Бризол изготовляют, прокатывая массу, полученную смешиванием нефтяного битума, дробленой резины (от изношенных автопокрышек), асбестового волокна и пластификатора. Бризол стоек к серной кислоте при концентрации до 40% и к соляной кислоте при концентрации до 20% и температуре до 60°С. Его применяют для защиты от коррозии подземных металлических конструкций и трубопроводов. Приклеивают к поверхности битумно-резиновой мастикой.

Изол — безосновный рулонный гидроизоляционный и кровельный материал, изготовляемый прокаткой резинобитумной композиции, полученной термомеханической обработкой девулканизированной резины, нефтяного битума, минерального наполнителя, антисептика и пластификатора. Изол долговечнее рубероида более чем в 2 раза, эластичен, биостоек, незначительно поглощает влагу. Его выпускают в рулонах шириной 800 и 1000 мм, толщиной 2 мм общей площадью полотна 10 — 15 м². Изол применяют для гидроизоляция гидротехнических сооружений, бассейнов, резервуаров, подвалов, антикоррозионной защиты трубопроводов, для покрытия двух- и трехслойных пологих и плоских кровель. Приклеивают изол холодной или горячей мастикой с тем же названием.

Также битумные вяжущие вещества используют при производстве мастик, эмульсий, лакокрасочных покрытий и асфальтовых  бетонов и растворов.

2. Подбор состава тяжелого бетона

 

Подбор состава тяжелого бетона марки R_б=20МПа; подвижность бетонной смеси ОК=3-4 см.

Характеристики исходных материалов: портландцемент активностью R_ц=35МПа, насыпная плотность цемента ρ_н.ц.=1200 кг/м³, насыпная плотность кварцевого песка ρ_н.п.=1500 кг/м³, гранитного щебня ρ_н.щ.=1600 кг/м³, их истинная плотность ρ_ц=3100 кг/м³, ρ_п=2630 кг/м³, ρ_щ=2800 кг/м³, пустотность щебня V_п.щ.=0,42, наибольшая крупность зерен щебня Д_наиб=40 мм, влажность песка W_п= 3%, влажность щебня W_щ=2%.

Подбор состава:

1. Водоцементное отношение определяем по формуле:

R_б=А R_ц(Ц/В-0,5)

После преобразования отношение В/Ц формула примет вид:

В/Ц=А R_ц/( R_б+0,5А R_ц)=0,65·35/(20+0,5·0,65·35)=0,725

Значение А=0,65 выбираем по табл. 9.1 [4] как для высококачественных материалов.

2. Расход воды на 1 м³ бетонной смеси определяем по табл. 9.2 [4], учитывая заданную осадку конуса бетонной смеси ОК=3-4 см. Для получения крупного заполнителя щебня с наибольшей крупностью зерен 40 мм, расход воды на 1 м³ бетонной смеси должен составлять В=175 кг.
3. Расход цемента на 1 м³ бетона:

Ц=В/(В/Ц)=175/0,725=241,38 кг.

4. Расход щебня в сухом состоянии на 1 м³ бетона

Щ=1/( V_п.щ.·α/ ρ_н.щ.+1/ ρ_щ)=1/(0,42·1,335/1600+1/2800)=1414,22 кг

Значение коэффициента раздвижки  зерен α=1,335 выбрано по табл. 9.3[4].

5. Расход песка в сухом состоянии на 1 м³ бетона: