Реферати українською » Геология » Бітуми, їх класифікація та застосування


Реферат Бітуми, їх класифікація та застосування

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Федеральне агентство за освітою

Державне освітнє установа

вищого професійної освіти

«>Уфимский державний нафтової технічний університет»

Кафедра «Автомобільні шляхи і технологія будівельного виробництва»

>РЕФЕРАТ

Дисципліна: «Інженерна геологія»

 

Тема:

>Битуми, їх класифікація й застосування їх

>Виполнил:ст.гр.ДС-10-01 ЮсуповаР.М.

Перевірив: проф., д.т.н.Мулюков Еге. І.

>Уфа-2010


Запровадження

Бітум був охарактеризований першим продуктом з нафти, яким користувався людина: за 3800 років е. його застосовували як будівельний матеріал.Битуми і асфальти, видобуті околицях нафтових родовищ, використовували як що пов'язують, антисептичних,противокоррозионних і водонепроникних матеріалів, на будівництво будинків та веж, водопровідних і стічних каналів, тунелів, зерно- і водоймищ, доріг, в суднобудуванні, медицині та муміфікації трупів. З розвитком нафтової промисловості зросла переробкаасфальто-смолистих нафт, збільшилося виробництво і поліпшилося якість бітумів, які витіснили природний асфальт, але видобуток останнього триває досі.

Нині бітум широко застосовують у будівництві, промисловості, сільському господарстві реактивної техніці , і навіть захисту від радіоактивних випромінювань. Провідною областю застосування бітумів є будівництво і ремонт доріг, житлових будинків, промислових підприємств і аеродромів.

Нижче наведені даних про споживанні нафтових бітумів у різноманітних галузях останніми десятьма роками (в %):

РФ США Західноєвропейські країни
35 73,6 79,8

З положень цих даних видно, що у навіть західноєвропейських країнах понад 70 відсотків% бітуму використовується на будівництво і ремонту дорожніх покриттів. Таке розподіл в споживанні бітумів пояснюється розгалуженістю мережі доріг навіть великий навантаженням автотранспорту. У частка споживання бітумів в промисловому у цивільному будівництві та за іншими областях народного господарства найбільша . Частка дорожніх покритті із застосуванням бітуму у СРСР становить 93—95% від усіх удосконалених покриттів і тільки 3 - 5% вихоплює покриття із застосуваннямцементо-бетона. Виробництво нафтових бітумів у СРСР досягло значного розвитку: проти 1938 р. цей показник зріс в 1958 р. удесятеро, в 1965 р. майже 20, а 1970 р. за 30 я раз. Відповідно доДирективами XXIV з'їзду КПРС на 1971- 1975 рр. обсяг нафтопереробки зросте у 1,5 разу проти 1970 р. і збільшиться обсяги виробництва нафтових бітумів. Виробництво нафтових бітумів в усьому світ у 1970 р. налічується понад 50 млн. т, зокрема США 32.6 млн. т. Привертає увагу тенденція до підвищення потужності і бітумів паперерабативаемую нафту.

Вихід бітуму не на нафту становить 2—5%, США 4,5%, що більшої часткою вироблення там залишкових ікомпаундированних бітумів; до ФРН4.85%;в Англії 2,2—2.4%; у Румунії 3.8%. Останні 15 років різко (в 1,6 разу) зросла загальна потужність процесів виробництва бітумів в капіталістичних країнах, зокрема: вCШA в 1,2; в Англії 1,45; у Франції 2.1; до ФРН у 5,75; у Канаді У 1,1 І на Венесуелі в 4,85 разу . На 1январи 1971 р. потужності процесів із виробництва нафтових бітумів (в тис. т/рік) склали: лише у капіталістичних країнах 69 451; зокрема у Північній Америці 41791 (США 32 604); у Центральній та Південної Америці 2 914; у Західному 5 Європі 16 426; на Близькому і Середньому Сході 1 489; у Африці 622; Далекому сході з'явилися й в Океанії 6 209 (зокрема у Японії 2 198) .

Такий великий зростання виробництва та споживання бітумів, і навіть підвищення вимог до їх якості настійно вимагають глибшого й усебічного вивчення складу і властивостей бітумів, вплив параметрів технологічного режиму, кінетики і гідродинаміці процесів з природою сировини для цієї показники. Застосування нових схем і коштів автоматизації дозволить комплексно автоматизувати і інтенсифікувати процеси виробництва бітумів. Аналіз техніко-економічних показників роботи бітумних установок визначить найраціональніший спосіб їх виробництва.


Класифікація бітумів

Під терміном «бітум» розуміють рідкі,полутвердие чи тверді сполуки вуглецю і водню, містять небагато кисень, сірку,азотсодержащих речовин і металів, і навіть значну кількістьасфальто- смолистих речовин, добре розчинних всероуглероде, хлороформі та інших органічних розчинниках .Битуми може бути природного походження чи отримані при переробці нафти, торфу, вугілля і сланців. Для бітумінозних матеріалів можна запропонувати класифікацію, наведену в таблиці

Група

>Подгруппа

>Разновидности

>Битуми природні Нафти >Асфальтового підстави
>Полуасфальтового підстави
>Асфальтити >Неасфальтового підстави
У чистому вигляді
>Экстрагируемие на бітумінозних порід
Природні асфальти У чистому вигляді
>Экстрагируемие на бітумінозних порід
>Битуми нафтові штучні Залишкові >Мазути
>Полугудрони
Гудрони
>Крекиногвие Залишки термічного крекінгу дистилятів
Залишки термічного крекінгу мазутів

Залишки легкого крекінгу гудрону,полугудрона та інших

залишкових продуктів

Залишки піролізу

Виділені

>селективними

розчинниками

Залишкидеасфальтизацииотбензиненних нафт,

гудронів та інших залишкових продуктів

Екстракти селективною очищеннядистиллятних і

залишкових масел

>Окисленние >Кислородом повітря
Сіркою, селен чи телуром

>Паровоздушной сумішшю із застосуванням ініціаторів до

каталізаторів

>Окисленние з залишковими

>Окисленние бітуми здистиллятними і залишковими

олійними зв яруги ми фракціями

>Компаундированние

Суміші залишків, виділених різнимиселективними

розчинниками

Залишкові бітуми зокисленними залишками,

виділенимиселективними розчинниками

Залишкові зкрекинговими

Суміші окислених бітумів різної глибини

окислення

>Пиробитуми

Природні (неплавкі

і нерозчинні

>каустобиолити)

>Вурцилити,альбертити,елатерити та інших.
>Сланцевие >Битуминизированние сланці
>Сланцевие бітуми
>Дегти і пеки >Каменноугольние Газові
>Полукоксовие
>Коксовие
>Доменние(дегти)
>Газогенераторние
>Буроугольние >Кубовие
>Газогенераторние
>Торфяние Хвойні
>Лиственние
Жирові пеки >Стеариновие,пальмитиновие, гліцеринові

>Фенольние,крезольние,канифольние,кумароновие і

ін.

>Восковие

>Химически

оброблені

(>сульфированние,

хлоровані, окислені)

Склад бітумів

>Битуми є складну суміш високомолекулярних вуглеводнів нафти та йогогетеропроизводних, містять кисень, сірку, азот і метали (ванадій, залізо, нікель, натрій та інших.). Елементарний склад бітумів приблизно наступний (в вагу.%): вуглецю 80—85; водню 8—11,5; кисню 0,2—4; сірки 0,5—7; азоту 0,2— 0,5.

Характерно, що зі збільшенням змісту сірки в бітумі підвищуються його щільність (рис. 1) і коефіцієнт рефракції його олійного компонента (рис. 2)

Для поділу бітумів на групи розроблено велику число методів. Найбільш характерними і дуже застосовуваними на практиці є методиМаркуссона ,ГрозНИИ , М. Фурбі , Н.І.Черножукова і Г.А.Тилюпо , С.Р. Сергієнко і працівників ,О'Доннелля ,Л.P.Клейншмидта, А.Бестужева і Д.Баргмана , ВНДІ НП іСоюзДорНИИ . Застосовуючи різні методи поділу бітумів і розчинники, одержують різноманітні результати за кількістю груп, їх змісту і структурі. Так, часткаасфальтенов, залогу з допомогою петролейного ефіру, менше, аніж за використаннін-гептана, тощо. буд . За методомМаркуссона бітуми поділяють на олії, смоли,асфальтени,асфальтогеновие кислоти та йогоангидриди. Часто користуються розподілом бітуму наасфальтени імальтени, які становлять суму олій і смол.

Оливи знижують твердість і температуру розм'якання бітумів, збільшують їх плинність іиспаряемость. Елементарний склад масел: вуглецю 85—88%, водню 10—14%, сірки до 4,5%, і навіть незначна кількість кисню й азоту. Молекулярний вагу масел 240—800 (зазвичай 360—500), ставленняС:Н (атомне), характеризує ступіньароматичности, зазвичай одно 0,55—0,66. Щільність масел менше 1г/см ^3 (103кг/м ^3 ).

Характеристика олійних сполук, входять до складу бітумів, наступна.Парафиновие сполуки нормального іизостроения із кількістю вуглецевих атомів 26 і більше, мають щільність 0,79-0,82г/см ^3 (790 — 820кг/м ^3 ), коефіцієнт рефракції 1,44—1,47, молекулярний вагу 240 — 600, температуру кипіння 350 —520°С, температуру плавлення56—90°С.Нафтеновие структури містять від 20 до 35 вуглецевих атомів, щільність 0,82—0,87г/см^3 (820-870кг/м^ 3 ), коефіцієнт рефракції 1,47—1,49, молекулярний вагу 450—650.

>Асфальтени розглядаються як продукт ущільнення смол. У вільному вигляді вони є твердінеплавящиеся тендітні речовини чорного чи бурого кольору. На відміну з інших компонентів бітумів вони нерозчинні в насичених вуглеводнях нормального будівлі (>С5—С7), соціальній та змішаних полярних розчинниках —спирто-ефирних сумішах інизкокипящихспиртах, в нафтових газах (метані,етане,пропане та інших.), але легко розчиняються у рідинах з великим поверховим натягом більш 24дин/см (24мн/м) — бензолі та їїгомологах,сероуглероде, хлороформі ічетиреххлористом вуглеці.

Смоли при звичайній температурі — це тверді речовиникрасновато-бурого кольору. Їх щільність 0,99— 1,08г/см^3 (990-1080кг/м^ 3 ). Смоли є носіями твердості, пластичності і розтяжності бітумів. Вони ставляться до структури високого рівня конденсації, сполученим між собоюалифатическими ланцюгами.

До їх складу входять крім вуглецю (79—87%) і водню (8,5—9,5%) кисень (1—10%), сірка (1—10%), азот (до 2%) і багато інші елементи, включаючи метали (Fe,Ni, V,Cr,Mg, З та інших.) . Молекулярний вагу смол 300—2500. Щодо хімічного складуасфальтенов внаслідок його складності вивчений недостатньо. Запропоновано кілька типівполициклических структур як основних ланок молекул смол іасфальтенов.

Технологія отримання бітумів серйозно впливає з їхньої склад. Так, зміст смол вбитумах одному й тому ж температури розм'якання, отриманих безперервним окисленням сировини в колонному апараті й узмеевиковом реакторі, нижче, а змістасфальтенов і трансмісійних мастил трохи вища, ніж убитумах, отриманих окисленням тієї самої сировини в періодичне кубі. Відрізняються також структура компонентів й поліпшуючи властивості готових бітумів, отриманих у різний спосіб.

Збереження, розлив і транспортування бітумів

>Битуми бережуть у спеціально обладнаних резервуарах. До них передбачено підвід водяної пари та електроенергії для обігріву, підвід стиснутого повітря й устаткування для перемішування, подача водяної пари задля унеможливлення спалахи парів продукту. Зазвичай піну і воду не подають, оскільки це пов'язано з небезпекоювспенивания іперебросами продукту.

Резервуари обладнують дихальними і вибуховими клапанами. Для збереження і змішаннямаловязких дорожніх бітумів доцільно використовувати резервуари більшої ємності (1000—5000 м 3 ), длявисоковязких бітумів — резервуари невеличкий ємності (100—500 м 3 ). Сумарна ємність зберігання залежить від продуктивності встановлення і реалізації бітумів й у середньому становить від 2000 до 5000 м 3.

Для полегшення повного спорожнювання резервуара днище роблять похилим. Длявнутризаводского транспортування бітумів найпоширеніші і зручні в експлуатації поршневі насоси з паровим і електроприводом.Ротационние насоси застосовують на автоматичних змішувальних установках.

Трубопроводи транспортування бітумів вкладають зазвичай лежить на поверхні землі або ж в лотках і траншеях. Насоси, перекачувальні розплавлений бітум, трубопроводи і резервуари старанно ізолюють. Часто трубопроводи постачають паровими супутниками чи сорочками, а резервуарах монтують паровізмеевики, з яких підтримують температуру бітуму рівної100-170°С. Ведуть пильне стеження станом парових сорочок і змійовиків, через несправність яких, можливо потрапляння пара в конденсату в бітум та її пінення. Останнім часом для підігріву бітуму й підтримки його за необхідної температурі застосовуютьелектрообогрев.

>Транспортирование бітуму в нагрітому рідкому стані — це найзручніший вид його споживачам. І тут спрощуються якпогрузочно- розвантажувальні праці та є велика економія з допомогою пакувального матеріалу, але споживачі можуть також можуть використовувати тепло що надходить щодо нього бітуму. У нагрітому рідкому стані транспортують залишкові і окислені бітуми зпенетрацией більш 20*0,1 мм, і навітьразжиженние бітуми. У рідкому вигляді не можна транспортувати бітуми із високим температурою розм'якання, деякі спеціальні сорти, соціальній та тому випадку, якщо споживачі неготовими до прийому теплого рідкого бітуму.

>Разливают бітум й у розбірні форми.Цилиндрические розбірні форми, згорнуті з листів металу скріплені застібками, поміщають на піддони. Щоб запобігтиприлипания бітуму до стінок форм останні обмазують глиною або обкладають всередині крафт-папером. Менш трудомісткий розлив бітуму в циліндричні форми, у яких вставленікрафт-бумажние циліндричні обкладки, за величиною відповідні розбірної формі.Крафт-бумажние обкладки виготовляють на спеціальному верстаті і склеюють розплавленим бітумом.

Застосування нафтових бітумів

Значення бітуму у виробництві дорожніх покриттів першочергово. Такі покриття забезпечують міцність, безпека продукції та в 2-2,5 рази дешевше від, ніж бетонні. Дорожні одягу складаються з підстави (яке надає покриттю міцність, робить її рівним, і навіть передає тиск транспорту на грунт) й дорожнього покриття. Спільним для більшу частину дорожніх покриттів є поєднання для них мінеральних заповнювачів і бітуму, у яких останній використовують як міцної водонепроникною сполучній середовища.

Вибір типу покриття і способу будівництва визначається місцевими умовами, характером автотранспорту і інтенсивністю руху з цієї дорозі. Застосовують такі способи будівництва дорожніх покриттів: поверхневу обробку бітумом дороги, грунту, підстави; просочення бітумом дороги; покриття дороги бітумом, попередньо змішаним з кам'яним матеріалом васфальтосмесителе; змішання бітуму з кам'яним матеріалом Донецькій залізниці. Залежно від температури оброблюваної іукладиваемой суміші розрізняють гарячий і холодний способи будівництва дорожніх покриттів.

До нашого часу застосовують методи випробувань, і оцінки властивостей бітумів, існуючі з кінця минулого століття вже не задовольняють сучасним вимогам: де вони відбивають дійсних умов праці бітуму в дорожніх покриттях, а характеризують тільки його властивості в останній момент виробництва. Так, розтяжність є показник дуже умовним; досі не встановлено якась взаємозв'язок міжрастяжимостью бітумів і властивостями отриманих їх асфальтових сумішей.

Це тим, що з приготуванні таких сумішей бітум розподіляється тонкої плівкою поверхнею кам'яного матеріалу, нагрітого до200°C, й поліпшуючи властивості їх у умовах змінюються. Дуже важко правильно оцінити на зміну структури, склад парламенту й властивості бітуму у його служби в покритті.

Результати залежить від розчинника, застосовуваного для вилучення бітуму з суміші. З часом пенетрація бітуму в покритті знижується з 40-70 до 10-20*0,1 мм у ньому з'являються тріщини. Припускають, що з основних причин освіти тріщин в дорожніх покриттях — застосування грузького бітуму із незначною початковоїпенетрацией (30—40). Тож у південних районах рекомендується використовувати бітуми зпенетрацией 90-120*0,1 мм.

Загальна

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація