Модификация свойств дорожных вяжущих материалов полимерами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат наук Самсонов, Михаил Витальевич

• Самсонов, Михаил Витальевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Самсонов, Михаил Витальевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Дорожные битумы и битумные материалы. Литературный обзор

1.1. Состав, свойства и структура нефтяных битумов

1.2.Современные технологии производства дорожных битумов

1.3.Необходимость модификации свойств битумов

1 АПолимеры, используемые для производства ПБВ

1.5.Целесообразность использования резиновой крошки в битумном производстве

l.ó.Cepa как модификатор свойств дорожных вяжущих

Глава 2. Экспериментальная часть. Объекты и методы исследования

2.1. Объекты исследования

2.2. Свойства объектов, методы исследования и методики приготовления композиций

Глава 3. Разработка рецептуры рентабельных дорожных вяжущих

3.1. Исследования возможности модификации свойств дорожных битумов полиэтиленом и пластификаторами

3.2. Модификация свойств дорожных гудроновых вяжущих элементнойсерой

3.3. Разработка технологических основ производства серосодержащих полимергудроновых композиций

3.4. Разработка технологических основ производства резиносодержащих гудроновых композиций

3.5. Создание резиносодержащих полимергудроновых композиций

3.6. Исследование возможности создания резино- и серосодержащих полимергудроновых композиций

Глава 4. Испытания асфальтобетонной смеси, приготовленной на основе полимергудронового вяжущего. Оценка рентабельности промышленного производства полимергудронового вяжущего

4.1. Испытания асфальтобетонной смеси, приготовленной на основе полимергудронового вяжущего

4.2. Оценка рентабельности промышленного производства полимер-гудронового вяжущего

Общие выводы

Список сокращений и условных обозначений

Литература

Приложение А

Приложение Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модификация свойств дорожных вяжущих материалов полимерами»

Введение

Нефтяные битумы были и остаются основным видом вяжущих материалов, применяемых в дорожном строительстве. Непрерывное возрастание требований потребителей к долговечности дорог, а, соответственно, и к качеству битумов, усиление внимания к вопросам экологичности производства стимулируют развитие новых и совершенствование существующих технологий их производства. Производимые сегодня дорожные вяжущие 4-го поколения, то есть битумы, модифицированные полимерами (например, ПБВ - на основе битумов и блок-сополимеров типа СБС по ГОСТ Р 52056-2003),обеспечивают высокий уровень эксплуатационных показателей, таких как: трещиностойкость, теплостойкость, сдвигоустойчивость, долговременная прочность и сопротивление низкотемпературному растрескиванию.

К числу основных эксплуатационных недостатков применения полимерно-битумных вяжущих по ГОСТ Р 52056-2003 (помимо высокой себестоимости и определённой склонности к расслоению в период «жизненного цикла») следует отнести и использование в качестве основы окисленных битумов по ГОСТ 22245-90, что увеличиваетсебестоимость вяжущих и снижает их качество. Этот недостаток можно отнести ко всем выпускаемым сегодня российским полимерно-битумным вяжущим материалам. Кроме того, недостатком российских полимерно-битумных вяжущих является использование дорогостоящих пластификаторов (товарного индустриального масла И-40) и в качестве полимеров (и это зафиксировано в стандарте) - только термоэластопластов типа стирол-бутадиен-стирольных каучуков (СБС).

В связи с вышеизложенным была сформулирована основная цель работы -разработать вяжущее для дорожных асфальтобетонных покрытий, котороебы отличалось использованием более дешевых и доступных компонентов по сравнению с ПБВ, и по уровню своих основных эксплуатационных показателей было бы максимально приближено к значениям нормативных требований к ПБВ по ГОСТ Р 52056-2003, обеспечивающих их надёжную эксплуатацию в составе асфальтобетонных смесей.

Глава 1 Дорожные битумы н битумные материалы. Литературный обзор

1.1. Состав, свойства и структуранефтяных битумов.

1.1.1Химический состав битумов

Нефтяные битумы - это сложная смесь взаиморастворимых высокомолекулярных компонентов нефти и их гетеропроизводных, содержащих кислород, азот, серуа также ряд металлов [1]. В состав битумов входят как алифатические соединения, так и высокоароматические конденсированные вещества с гетероциклическими фрагментами.

Битумы имеют следующий примерный элементный состав (% мае.): углерод - 8085; водород - 8,0-11,5; кислород - 0,2-0,4; сера - 0,5-7,0; азот -0,2-0,5. Кроме того, в их состав входят микроколичества различных металлов [2].

Нефтяные битумы - это продукты черного цвета, имеющие низкую тепло- и электропроводность, достаточно стойкие к действию различных химических реагентов, водо- и газонепроницаемые, устойчивые к действию различных видов излучения [3,4].Основным сырьем для производства окисленных битумов являются нефтяные остатки вакуумной перегонки нефти - полугудроны, гудроны, а также побочные продукты масляного производства - асфальтиты деасфальтизации, крекинг-остатки [2,3,4,5]. Нефтяные остатки представляют собой дисперсные системы, в которых дисперсная фаза состоит из ассоциатов высокомолекулярных органических и гетероатомных соединений (преимущественно асфальтенов и парафиновых соединений).

Из-за сложности строения битумов трудно выделить какие-либо индивидуальные соединения за исключением парафинов. Поэтому битумы разделяют по методике ВНИИНП-СоюзДорНИИ на группы компонентов, отличающихся по растворимости [2]. Битумы состоят из асфальтенов, смол и масел. Сумму масел и смол часто называют мальтенами.

Масла в битуме понижают температуру его размягчения, твердость, увеличивают текучесть и испаряемость.

Масласостоят из:

— парафиновых соединений, представленных гомологическими рядами нормальных и разветвленных алканов, с числом углеродных атомов 26 и более, имеющие температуру кипения в пределах 350-520°С, температуру плавления 56-90°С, плотность 790-820кг/м3;

— нафтеновых структур с числом углеродных атомов от 20 до 35, имеющиеплотность 820-870кг/м3;

— ароматических соединений: моноциклические, имеющие молекулярнуюмассу 450620, бициклические - 430-600, полициклические - 420-670.Припереходе от моно- к полиароматическим соединениям боковые углеводородные цепи укорачиваются.

Смолы придают битуму твердость, пластичность и растяжимость. Это высокомолекулярные органические соединения циклической и гетероциклической структуры высокой степени конденсации, связанные между собой алифатическими цепями. В состав смол кроме углерода (79-87%) и водорода (8,5-9,5%) входят азот (до 2%), кислород (1-10%) и сера (1-10%). Молекулярная масса смол составляет от 300 до 2500, а плотность колеблется в пределах 990-1100кг/м . Смолы считают промежуточной формой между маслами и асфальтенами, химический состав которых до настоящего времени мало изучен [3,4,5].

Асфсгльтены- это концентрат наиболее высокомолекулярных соединений нефти, как правило, гетероатомных. Асфальтены являются основным структурообразующим компонентом битумов. Благодаря полярности они склонны к ассоциации. Молекулы асфальтенов образуют ассоциаты в виде пачек параллельно расположенных плоских молекул. Сольватная оболочка из масел и смол не дает слипаться частицам асфальтенов [4-8]. Молекулярная масса ассоциатов-от 1500 до 4000, однако истинная молекулярная масса асфальтенов - 400-500 [8,9]. Асфальтены представляют собой продукты дальнейшего уплотнения смол: твердые, неплавящиеся, хрупкие вещества черного или бурого цвета, нерастворимые в углеводородах нормального строения, спиртах и спирто-эфирных смесях, но хорошо растворимые в бензоле и его гомологах, сероуглероде, хлороформе и четыреххлористом углероде.

Асфальтогеиовые кислоты и их ангидриды - это вещества коричнево-серого цвета, густой смолистой консистенции, хорошо растворимые в спирте или хлороформе, но трудно растворимые в бензине. Имеют плотность более 1000кг/м .

Карбелы и карбоиды - это высокоуглеродистые продукты высокотемпературной переработки нефти и ее остатков. Карбенынерастворимы в четыреххлористом углероде, карбоиды - в сероуглероде.

Важно отметить, что по общепринятой методике ВНИИНП разделение гудронов и битумов на группы соединений имеет условный характер, так как колоночная препаративная хроматография не позволяет четко отделить одну группу соединений от другой. В настоящее время предлагается групповое разделение битумов методом тонкослойной хроматографии в комбинации с пламенно-ионизационным детектором (ТЬС/РЮ- метод) [10]. Кроме того, предлагается использовать гель-хроматографию и экстракцию для разделения нефтяных остатков на фракции, содержащие компоненты дисперсной фазы и дисперсионной среды [11].

Среди гетероатомных соединений нефти наиболее распространены серосодержащие органические соединения [7]. Основными типами сероорганических соединений нефти являются меркаптаны, сульфиды, дисульфиды и тиофены. С ростом температуры кипения фракций изменяется химический состав сернистых компонентов нефти. Высокомолекулярные серосодержащие соединения нефти преимущественно представлены производными тиофенов и, отчасти, сульфидными, тиациклановыми соединениями [8,12]. Следует отметить, что для серосодержащих компонентов характерны полифункциональные соединения, доля которыхзначительно увеличивается при переходе к тяжелым нефтяным остаткам. Поэтому соединения, включающие атомы серы, присутствуют в составе концентратов как азот-, так и кислородсодержащих высокомолекулярных соединений нефти [8,12].

Азотсодержащие соединения в основном сконцентрированы в тяжелых нефтяных остатках (ТНО), в смолисто-асфальтеновых фракциях. Существует мнение, что большая часть атомов азота включена в состав полиароматических блоков молекул смол и асфальтенов, а остальное их количество связано с ними в виде донорно-акцепторных ассоциатов. Установлено, что состав экстрагируемых

сильноосновных азотсодержащих соединений выражается общими формулами СпН2п.7 и CnH2n-zNS. Соединения первого типа преобладают: 62,5%. Преимущественно они представлены производными пиридина, хинолина, бензо- и дибензохинолина.

Групповой состав высокомолекулярных кислородсодержащих соединений дистиллятных фракций представлен карбоновыми кислотами, фенолами, сложными эфирами, кетонами, ангидридами и др. Около 60% кислорода, в тяжелых нефтяных остатках, связано в виде сложноэфирных групп.

В составе нефтяных кислот идентифицированы соединения, содержащие совместно азот и кислород, либо серу и кислород, причем атомы азота и серы находятся в гетероциклах. Значительная часть полифункциональных соединений входит в состав смолисто-асфальтеновых веществ (CAB) нефти [1].

Известно, что все нефти и родственные природные объекты (нефтяные битумы) наряду с основными составляющими элементами (C,H,S,N,0) содержат незначительное количество (10"7-10'IO% масс.) других элементов - металлов и неметаллов [2,4]. К настоящему времени в нефтях обнаружено присутствие более 60 микроэлементов. Основная часть всех микроэлементов сконцентрирована в наиболее высококипящих фракциях нефтей [8], причем более 50% металлов от их общего количества в нефти сконцентрировано в асфальтенах [3]. Часть металлов в нефтях находится в форме солей органических кислот и хелатных комплексов, в которых атом металла размещен в центре порфиринового цикла или в пустотах конденсированных ароматических фрагментов. Основная масса металлов содержится в виде сложных полидентатных комплексах [12]. Из всего многообразия металлов, содержащихся в нефтях, наибольшая информация имеется о ванадии и никеле, что, по-видимому, связано с их сравнительно большими концентрациями. Существует предположение [8,12], что Уи N i входят в состав асфальтенов в виде соответствующих ванадий- и никельпорфириновых комплексов, которые являются частью структуры молекул асфальтенов и концентрируются во фракциях, выкипающих при температуре выше 350°С.

Металлы (Fe, Mg, V, Nin др.) присутствуют в битумах в небольших количествах [4,13]. В настоящее время недостаточно изучено влияние присутствующих металлов на

процесс получения битумов (окисление гудронов), а также их технические показатели.

В состав тяжелых нефтяных остатков входят парафино-нафтеновыесоединения [1-3]. Содержание парафино-нафтеновой фракции в высокомолекулярной части нефти может меняться от 13,9 до 61,5%. В нефтяных остатках имеются насыщенные углеводороды нормального строения (парафины) и изо-строения. Парафиновые углеводороды могут включать в молекулу насыщенные циклические структуры. По своему химическому строению нафтены различаются в первую очередь по количеству циклов в молекуле. С ростом молекулярной массы нафтенов повышается содержание в них полициклических молекул. Максимальное число циклов в нафтенах, идентифицированных в виде индивидуальных соединений, равно пяти. В тяжелых нефтяных остатках обнаружены моноциклические, бициклические,трициклические итетрациклические нафтены.

Ароматическая часть тяжелых нефтяных остатков представлена moho-, би- и полициклоароматическими компонентами[4,9,12]. Моноциклоароматические компоненты включают в состав своих молекул одно бензольное ядро и алкильные боковые цепи (ал кил бензолы), а также нафтеновые кольца (инданы, ди-, три-, и тетранафтенобензолы и др.). Во фракцию бициклоароматических соединений попадают как гомологи нафталина, так и гомологи бензола, содержащие два изолированных ароматических кольца. В

полициклоароматическихсоединенияхструктурным элементом является нафталиновое ядро. Ароматические кольца входят в состав гибридных конденсированных структур включающих ядра в три и более циклов (перилен, пирен, трифенилен и т.д.).

1.1.2 Структура нефтяных битумов

Впервые мнение о том, что битум это — коллоидная система, высказал Неллейштейн, теперь оно стало общепринятым. По современным представлениям тяжелые нефтяные остатки и битумы являются двухфазной системой с дисперсной фазой из асфальтенов (преимущественно, реже - из высокомолекулярных

парафиновых компонентов) и с дисперсионной средой -из масел и смол. От их взаимодействия и зависят структура и свойства дисперсной системы - битума.

По степени взаимодействия между частицами дисперсной фазы битумы, как было предложено А.С.Колбановской [3] и Л.М.Гохманом [14](рисунок 1.1.1),подразделяют на следующие структурные типы: гель (I тип), золь-гель (III тип) и золь (II тип).Рассчитано[14], что значение первой критической концентрации Cv* для битумов из товарной смеси западносибирских нефтей составляет 0,487, а вторая критическая концентрация Cv** равна 0,613.

Гель характеризуется наиболее прочной, часто кристаллизационной структурой, дисперсные частицы которой связаны друг с другом в единый сплошной каркас с иммобилизованной дисперсионной средой. Битумы этой структуры содержат, как правило, свыше 25% мае. асфальтенов, менее 24% мае. смол и более 50% мае. полициклоароматических соединений.

При этом доля асфальтенов в общей сумме CAB составляет более 0,5, а соотношение количества асфальтенов к сумме концентраций смол и ПЦА соединений - более 0,35. Обычно к такому типу структуры относятся битумы строительных марок.

Золь - дисперсная фаза битумов представлена частицами с минимальными размерами (наименьшая степень ассоциации асфальтенов), практически не взаимодействующими друг с другом и хаотически распределенными в дисперсионной среде. Битумы этого типа содержат не более 18% мае. асфальтенов, свыше 36% мае. смол и не более 48% мас.ПЦА соединений. Доля асфальтенов в общей сумме CAB составляет менее 0,34, а по отношению к сумме ПЦА соединений и смол - менее 0,22.

» /7о (системы) Т] = —;--приведенная наибольшая пластическая вязкость;

7/0 (дисперциоиной _ среды)

?7о- наибольшая пластическая вязкость (вязкость условно-неразрушенной структуры); Су-объем частиц дисперсной фазы в единице объема/

Рисунок 1.1.1 Кривая структурообразования в битумах

Такие коагуляционныеструктуры характерны для свободнодисперсных систем типа гудронов, битумов кровельных марок и др.

Золь-гель - такая структура имеет промежуточные размеры дисперсных частиц, взаимодействующих друг с другом. Между ними устанавливаются также определённые силы межмолекулярного взаимодействия (ММВ), обуславливающие некоторый уровень структурно-механической прочности всей нефтяной дисперсной системы (НДС) в целом. Такой тип структуры является предпочтительным для дорожных марок битумов.

Таким образом, в основе классификации структурных типов нефтяных битумов лежит различие в распределении в них дисперсных частиц по размерам и силе ММВ.

1.2 Современные технологии производства дорожных битумов

История развития технологий производства дорожных битумов (на их долю в России приходится до 80% мае. всего производства битумов) прошла в несколько этапов - от периодического окисления в кубах и безкомпрессорных реакторах до современных автоматизированных комбинированных производств, включающих окислительные блоки непрерывного действия колонного типа различной конструкции и мощных блоков компаундирования сырья и готовой продукции[15].

Дорожные битумымарок БН (ныне выведенных за рамки нормативных документов),которые получаютпрямым окислением гудрона,как правило, не обладали ни высокой пластичностью, ни необходимыми низкотемпературными характеристиками. Такая технология производства не выдвигала никаких требований к качеству гудроновдля дальнейшего производства битумов. Принципиальные схемы технологий производства дорожных битумов марок БНД приведены на рисунке 1.2.1.

а)

б)

Рисунок 1.2.1 Принципиальные схемы производства дорожных битумов 1-го поколения: 1-я технология: прямое окисление гудрона (а); 2-я технология: окисление гудрона, стабилизированного (по вязкости) добавками (б).

Дорожные битумымарок БНД по ГОСТ 22245-90удовлетворяют более высоким

нормам требований стандарта. В этот период обеспечение стабильности качества

выпускаемых битумов марок БНД (в том числе пластичности, низкотемпературных

показателей и устойчивости к старению) было тесно связанос проблемой переработки

высокопарафинистых нефтей и необходимостью контролирования ГХС сырья

окисления - гудронов [30].При этом некоторые предприятия пытались найти пути

стабилизации фракционного и ГХС перерабатываемого сырья добавлением в него

11

утилизируемых полупродуктов, обогащённыхасфальтенами (например, асфальтита процессадеасфальтизации гудронов), смолами и ароматическими соединениями («слоп», ТГКК, экстракты селективной очистки масел и др.) [16].Некоторые нефтеперерабатывающие заводы пытались оптимизировать ГХС выпускаемых дорожных битумов путем компаундирования сырья с глубокоокисленным гудроном. Принципиальные схемы технологий производства дорожных битумов марок БНД путём компаундирования с глубокоокисленным гудроном представлены на рисунке 1.2.2.

Известно, что даже небольшие колебания состава сырья оказывают значительное влияние на качество получаемых дорожных битумов. Этопривело к пониманию необходимости создания на ведущих НПЗ РФ специального блока подготовки сырья к окислению.Появление долговечных дорожных битумов было связано и с ужесточением в последние годы требований потребителей (прежде всего Федерального Дорожного Агентства Минтранса России) к качеству дорожных битумов по прочностным и низкотемпературным показателям.Разработанная в России технология производства битумов повышенной долговечности марок «НОВОБИТ» базируется на регулировании соотношения объёмов дисперсной фазы и дисперсионной среды и их природы за счет оптимизации ГХС гудронов и битумов[17].

а)

С

Гудрон

— 78%

Асфал ьти х

(^ЛОП^}-

> — 20%

Компаунди рование „1

ч ~ 2% "1

б)

Рисунок 1.2.2 Принципиальные схемы производства дорожных битумов 2-го поколения: 3-я технология: компаундирование сырья с глубокоокисленным гудроном

(а); 4-я технология: окисление гудрона, стабилизированного по фракционному и ГХС

(б).

В работе [18] была показана технология производства битумов повышенной долговечности, базирующаяся на технологических решениях оптимизации ГХС гудронов и битумов. Такая оптимизация приводит к повышению уровня низкотемпературных и пластичных, в сочетании с прочностными, свойств дорожных битумов.Разработанная технология производства битумов марок БДД включает блокподготовки сырья с использованием утяжеленных гудронов и комбинированных стабилизаторов состава, основной блок окисления и блок (стадию) компаундирования окисленного подготовленного гудрона с неокисленным.Исследованы и установлены оптимальные технологические требования к качеству перерабатываемых утяжеленного и подготовленного гудронов, качеству и количеству комбинированных стабилизаторов состава и других компонентов смешения, позволяющие минимизировать влияние колебаний качества смеси перерабатываемых западносибирских нефтей на свойства получаемых из них окисленных дорожных марок битумов.

Одно из последних достижений российской нефтепереработки в области инновационных разработок - это технология производства асфальтитсодержащих дорожных битумов [18,19,20]. В работе [19] показана возможность производства более рентабельныхдорожных битумов марок БДД-А на основе окисленного асфальтита.Разработанная трехстадийная технология окисления асфальтита с модифицирующими добавками и последующего компаундирования окисленного продукта с гудроном позволяет квалифицированно утилизировать до 30-35% мае. асфальтита и вывести из экологически "грязного" процесса окисления до 65-70% мае. нефтяного сырья. Получаемые при этом дорожные битумы марок БДД-А по уровню основных своих эксплуатационных свойств превосходят стандартные битумы марок БНД. Технология существенно улучшает экономические и экологические показатели не только одной промышленной битумной установки, но и всего нефтеперерабатывающего предприятия. Принципиальные схемы технологий производства дорожных битумов НОВОБИТ повышенной долговечности марок БДД и БДД-А приведены на рисунке 1.2.3.

В последние годы специалисты в области дорожного строительства и в области нефтепереработки пришли к пониманию несоответствия качества нефтяного дорожного битумасуровым требованиям российской климатической зоны и возросшим деформационным нагрузкам из-за резкого увеличения интенсивности дорожного движения. Для обеспечения длительной и надёжной работоспособности асфальтобетонного покрытия в таких условиях были разработаны модифицированные полимерами органические вяжущие материалы [14].

а)

б)

КСС - комбинированный стабилизатор состава, состоит из 50% мае. ТГКК и 50% мае. асфальтита.

Рисунок 1.2.3 Принципиальные схемы производства дорожных битумов 3-го поколения: 5-я технология: производство битумов НОВОБИТ повышенной долговечности марок БДД и БДД-А — битумы III поколения (а, б).

Принципиальные схемы технологий производства полимерно-битумных вяжущих представлены на рисунке 1.2.4.

Органические вяжущие материалы - сложные композиционные материалы, представляющие смесь битумов с различными добавками (полимеров, пластификаторов и т.п.), обеспечивающими их необходимые эксплуатационные свойства. В работах [3,14,32] показано, что ПБВ характеризуются одновременно высокой эластичностью (более 70% мае.), температурами хрупкости - до минус 60°С и размягчения - до 75°С, хорошим сцеплением с минеральными материалами как кислых, так и основных пород (щебнем, песком, минеральным порошком).Важным компонентом ПБВ является пластификатор, который позволяет не только существенно понизить температуру хрупкости компаунда, но и повысить технологичность его приготовления и применения. К числу таких эффективных пластификаторов относят индустриальное масло по ГОСТ 20799-88 марок И-20А, И-ЗОА, И-40А, И-50А.

а)

б)

Рисунок 1.2.4 Принципиальные схемы производстваполимерно-битумных вяжущих, а) прямое смешение полимера и битума, б) с предварительной

пластификацией полимера.

Содержание полимера в компаунде, в зависимости от марки ПБВ, может

составлять 3-7% мае., а пластификатора - 10-15% мас.Из всего многообразия типов

полимеров лишь два имеют существенный коммерческий успех на рынке полимерных

15

модификаторов кровельных битумов. Это - термопластичные полиолефины (термопласты) и термоэластопластичные каучуки. Из первой группы следует выделить атактический полипропилен (АПП) - побочный продукт производства изотактического полипропилена. Второй тип полимеров представлен почти исключительно блок-сополимерами стирол-бутадиен-стирол (СБС). Сезонность спроса, высокая себестоимость, небольшие объёмы потребления и т.п. сдерживают сегодня организацию производства таких модифицированных битумных материалов на нефтеперерабатывающих предприятиях [14,15].

1.3 Необходимость модификации свойств битумов

Нефтяной дорожный битум - основной вид вяжущего или клея, успешно применяемого в дорожной отрасли при строительстве и ремонте дорожных покрытий, пластичный, способный без разрушения выдерживать воздействие низких температур и температурных перепадов, а также приложенных деформаций.Однако специфические условия эксплуатации таких высоконагруженных объектов дорожного строительства как мосты, путепроводы, развязки и пр. обуславливают необходимость предъявления более высоких требований к асфальтобетонным покрытиям.

Удовлетворить эти требования в полной мере нормируемые марки дорожных битумов уже не в состоянии. Кроме того, с каждым годом возрастают нагрузки из-за увеличения интенсивности движения. Негативно влияет на дорожное покрытие использование шипованной резины. Во всем мире постоянно проводят работы по созданию новых современных дорожных материалов и технологий, корректировке нормативных требований к их физико-химическим свойствам с целью повышения долговечности дорожных покрытий в современных условиях их эксплуатации.

Рассмотрим более подробно возможности модификации битума.

Одним из основных направлений является модификация битума различными полимерными добавками [14]. Поиск наиболее эффективных модификаторов, отработка оптимальных рецептур модифицированного битума, полимерно-битумных эмульсий, а также анализ целесообразности их использования по тому или иному назначению, начатый в 50-е гг. прошлого столетия, продолжается и по сей день.

Главным ориентиром для принятия технических решений являются результаты постоянно обобщаемого практического опыта.

Экономически эффективными модификаторами свойств нефтяных битумов являются те, которые доступны и рентабельны в применении [14]. С технической точки зрения, для создания на основе битумов композиционных материалов с заданным комплексом свойств могут применяться только те модификаторы, которые:

• не разрушаются при температуре приготовления асфальтобетонной смеси;

• совместимы с битумом при проведении процесса смешения на обычном оборудовании при температурах, традиционных для приготовления асфальтобетонных смесей;

• в летнее время повышают сопротивление битумов в составе дорожного покрытия к воздействию сдвиговых напряжений без увеличения их вязкости при температурах смешения и укладки, а также не придают битуму жесткость или ломкость при низких температурах в покрытии;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Самсонов, Михаил Витальевич, 2015 год

Литература

1. С.Р.Сергиеико.Выеокомолекулярные соединения нефти. М., Химия, 1964, 544 с.

2. Р.Б. Гун. Нефтяные битумы. М., Химия, 1973, 432 с.

3. А.С.Колбановская, В.В.Михайлов. Дорожные битумы. М., Транспорт, 1973, 284 с.

4. Д.А. Розенталь. Нефтяные окисленные битумы. Уч. пос. ЛТИ им. Ленсовета, Л., 1973,46с.

5. И.М.Руденская, A.B. Руденский.Органические вяжущие для дорожного строительства. М., Транспорт, 1984, 228 с.

6. А.Дж. Хойберг.Битумные материалы. Асфальты, смолы, пеки (пер.) М., Химия, 1974, т.1, 246 с.

7. З.И.Сюняев, Р.З.Сюняев, Р.З. Сафиева. Нефтяные дисперсные системы. М., Химия, 1990, 226 с.

8. Р.З. Сафиева. Физикохимия нефти. Физико-химические основы технологии переработки нефти. М.,Химия, 1998, 448 с.

9. Б.П. Туманян. Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных систем. Изд.Техника, М., 2000, 336 с.

10.Е. Friedbacher, Н. Schindibauer.QuantitativeAuswertungvonTLC/FID -Bitumenanalysen.Bitumen, 1994, №3, р. 105-108.

11.В.Р. Антипенко, O.A. Ершова, В.И. Лукьянов. Распределение гетероатомных компонентов в дисперсной системе нефтяных остатков. Нефтепереработка и нефтехимия, 2004, №4, с. 27-32.

12. Химия нефти. Под ред. З.И. Сюняева, Л., Химия, 1984, 204с.

13.А.А.Гуреев, А.М.Гохман, Л.П. Гилязетдинов. Технология органических вяжущих материалов. Уч.пос., М., МИНХ и ГП им.И.М.Губкина, 1986,126 с.

14.Л.М. Гохман Комплексные органические вяжущие материалы на основе блоксополимеров типа СБС. Уч. пособие. М., ЗАО «ЭКОН-ИНФОРМ», 2004, 585 с.

15.А.А.Гуреев, Е.А.Чернышева, А.А.Коновалов, Ю.В. Кожевникова Производство нефтяных битумов. М., 2007, 103 с.

16.С.В.Котов, Г.В.Тимофеева, С.В.Леванова, В.А.Ясиненко, Л.В.Зиновьева, З.Р. Мадумарова. Дорожные битумы с модифицирующими добавками. ХТТМ, 2003, №3, с. 52-53.

17.А.А.Гуреев, А.А.Коновалов, В.В. Самсонов. Состояние и перспективы развития производства дорожных вяжущих материалов в России // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. № 1, 2008, е., 12-16.

18. A.A. Коновалов. Разработка технологии производство долговечных дорожных битумов. Диссертация на соискание уч. ст. к.т.н., Москва, 2005.

19.В.В. Самсонов. Асфальтиты - в производстве дорожных битумов. ХТТМ, 2008,№ 6, с. 19-22.

20.А.А.Гуреев, А.А.Коновалов, В.В.Самсонов, С.В.Марков, А.Г. Олтырев.Вяжущее (полимерно-гудроно-асфальтитовое вяжущее) для дорожных покрытий. Патент РФ №2009104015/04 от 09.02.2009.

21.The Shell Bitumen Handbook. Fifth Edition. Shell Bitumen. 2003, 460 c.

22. Б.Г.Печеный, Битумы и битумные композиции. M, 1990

23. F. Gundermann.Bitumen, Teere, Asphalte, Peche und verw.stoffe. 1970.

24. H.Walter, Rheol. Acta. 1967,6,2

25. Ali Akbar Yousefi,Rubber-polyethylene Modified Bitumens, Iranian Polymer Journal. 2004.

26. Т.С.Худякова, Н.В.Шаповалова, Л.В.Колеров, С.М.Попов. Резиновая крошка в деле. Влияние комплексного модификатора «КМА» на физико-механические свойства дорожного битума. Автомобильныедороги №9 2004, с. 18.

27. В.Г. Рябов, A.C. Ширкунов, И. К. Чудаков. Получение полимербитумных вяжущих с использованием модификатора elvaloy 4170 ret на основе строительного битума марки бн 70/30 и неокисленных высококипящих нефтепродуктов. Вестник Пермского национального исследовательского

политехнического университета. Химическая технология и биотехнология, № 11, 2010.J.S. Chen*, andC.C. Huang. Fundamental Characterization of SBS-Modified Asphalt Mixed with Sulfur.Department of Civil Engineering, Sustainable Environment Research Center, National Cheng Kung University, Tainan 701, Taiwan.

28. К.В.Кортянович. Улучшение свойства дорожных битумов модифирующими добавками. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа, 2007г.

29. Л.М.Гохман, Е.М.Гурурий, А.Р.Давыдова.Взаимосвязь качества битумов и структуры сырья для их производства. ХТТМ, 2008, №6, с. 35-41.

30. И.М. Руденская, A.B. Руденский. Реологические свойства битумов. М, Высшая школа, 1967, 118с.

31. А. А. Гуреев. Технологии производства дорожных битумов. Анализ эффективности. Химия и технология топлив и масел, 2005, № 2, с. 54-55.

32.В.М. Капустин, A.A. Гуреев. Технология переработки нефти. Часть 2. Деструктивные процессы. М, КолосС, 2007, 334с.

33.Н.И. Черножуков, С.Э. Крейн. Окисляемость минеральных масел. 3-е изд. М., Гостоптехиздат, 1955. - 372 с.

34.П.И. Шашкин, И.В. Брай. Регенерация отработанных нефтяных масел. М., Химия, 1970, 302с.

35.Н.П. Пажитнова. Исследование влияния природы сырья на состав и свойства окислительных дорожных битумов. Дисс. на соиск. учёной степени к.т.н., М., МИНХ им. И.М. Губкина, 1970, 130 с.

36.Д.А. Розенталь. Изучение процесса образования битумов при окислении гудронов. Дисс.насоиск.уч.степени д.т.н., Л.: ЛТИ им. Ленсовета.

37.Е.В. Саламатова Превращение соединений при окислении нефтяных битумов: Дис. на соискание уч. ст. к.т.н. СПб, 2006.

38.E.B. Саламатова, B.B. Васильев, B.M. Потехин. Определение скоростей автоокисления некоторых соединений и нефтяных остатков. Нефтепереработка и нефтехимия. №8,2004, с 16-22.

39.0.В. Черных, П.П. Пурыгин, C.B. Котов, И.Ф. Шаталаев, С.Х. Шарипова, З.Р. Мадумарова. Исследование возможности получения дорожного битума путем окисления нефтешламов. Известия Самарского научного центра РАН, т. 11, №1(2), 2009, с. 234-237.

40.С.В.Котов, З.Р. Мадумарова. Кинетические закономерности окисления гудронов различного группового углеводородного состава в дорожный битум. Средневолжский научно-исследовательский институт по нефтепереработке. С. 185-190.

41.З.Р. Мадумарова.Изучение влияния химического состава сырьевых компонентов на физико-химические свойства окисленных битумов и кинетику процесса. Автореферат на соиск. уч. степени к.х.н., Самарский ГТУ, 2006 г.

42.И.А. Посадов, Д.А. Розенталь. Влияние химического состава на процесс структурообразования нефтяных битумов. Журнал прикладной химии. №2, 1985, с.2713-2719.

43.И.Б. Грудников Производство нефтяных битумов. М., Химия, 1983, 192 с.

44.В.С.Горшков, Б.И.Кац, H.A. Глотова. Химические превращения групповых компонентов битума при старении. ХТТМ,№1, 1980, с. 48-51.

45.Б.Г. Печеный, Е.П. Железко. Об изменении состава и свойств битумов в процессе их старения при различных температурах. Нефтепереработка и нефтехимия. №8, 1975, с. 10-13.

46.Н.А. Глотова, B.C. Горшков, Б.И. Кац. Изменение реологических свойств и химического состава битумов при старении, ХТТМ,№4, 1980, с. 47-49.

47.К.В.Кортянович, Н.Г. Евдокимова, Б.С. Жирнов. Диэлектрическая проницаемость как показатель, характеризующий адгезионные свойства битумов. Нефтегазовое дело. 2006, с. 1-9. www.ogbus.ru.

48.C.B. Ступак. Регенерация отработанных нефтяных дорожных битумов на основе регулирования фазовых переходов: Дис. на соискание уч. ст. к.х.н. М.: ГАНГ, 1989, 185 с.

49.М.Ю. Доломатов, A.A. Ишкинин. О взаимосвязи вязкости и температуры размягчения пеков и битумов. Нефтепереработка и нефтехимия. №8, 2010 с. 8-12.

50.Материалы конференции на тему: Рынок битума России: вопросы качества в дорожном строительстве, 2011.

51.Ю. Хученройтер, Т. Вернер. Асфальт в дорожном строительстве. 2011г.

52. A.A. Гуреев, М.В. Самсонов, A.B. Лакомых. Полиэтиленгудроновые вяжущие. Автомобильные дороги. №1, 2014, с. 72-75.

54. A.A. Гуреев, М.В. Самсонов, Д.И. Оверин, В.А. Зайченко. Полиэтиленгудроновые вяжущие - инновационный материал для дорожного строительства.Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний.№ 12, 2014, с.33-36.

55. П.М. Тюкилина, Л.В. Зиновьева, В.Н. Мельников, В.А. Тыщенко. Особенности производства улучшенных битумов в ОАО «Ачинский НПЗ ВНК» Компании Роснефть. Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний.№11, 2014, с.44-48.

56. В.Г. Рябов, B.C. Питиримов, А.Ю. Пустынников, А.И. Резник, А.Н. Нечаев, А.Л. Меньшаков. Способ получения компаундированного битума. Патент: RU 02302447 Cl от 24.03.2006.

57.В.Г. Рябов, A.C. Ширкунов, A.C. Дегтянников, М.Ю. Карманова. Изучение влияния состава нефтяной основы на свойства дорожных полимербитумных вяжущих РИНЦ. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология, 2009, № 1,Т. 9, стр. 154-161.

58. Н.Ю.Белоконь, В.Г. Компанеец, Л.Н. Шабалина. Изучение реологических характеристик некоторых композиционных материалов на основе тяжелых нефтяных остатков. ХТТМ, №3, 1998, с. 37-39.