Дьогтеполімерні бетони підвищеної довговічності на основі в’яжучих, модифікованих відходами виробництва стиролу та полістиролу - Автореферат

Дисертаційна робота виконана відповідно до плану науково-дослідних робіт ХНАДУ і ДЕРЖДОРНДІ та планів науково-дослідних і проектно-конструкторських робіт Державної служби автомобільних доріг України, у рамках виконання науково-дослідних робіт за темами № 81-33-02 “Провести дослідження сучасних полімерних, поверхнево-активних, геосинтетичних, пластифікуючих, повітровтягуючих і інших добавок для виробництва дорожньо-будівельних матеріалів” (номер держреєстрації 01034002605), № 32 “Переробити ТУ “Дьогті камяновугільні, модифіковані полімерами” замість ТУ У В.7.03465774.206-94 “Вяжучі дьогтеполімерні. Здійснити виробничу перевірку результатів дослідження при влаштуванні покриттів автомобільних доріг, розробити рекомендації з технології приготування і застосування камяновугільних дьогтів, модифікованих відходами виробництва стиролу і полістиролу, дати економічне обґрунтування доцільності застосування відходів виробництва стиролу та полістиролу у складі дьогтеполімерних вяжучих. Процеси взаємодії камяновугільних дьогтів з відходами виробництва стиролу і полістиролу вивчали із застосуванням фізико-хімічних методів дослідження - інфрачервоної спектроскопії та диференційно-термічного аналізу. методами фізико-хімічних досліджень встановлено утворення хімічних звязків між компонентами бітумополімерного вяжучого на основі кубових залишків ректифікації стиролу на що вказує зміщення на інфрачервоних спектрах характеристичної смуги поглинання при 740 см-1 в область більш високих частот та низка ендотермічних ефектів вяжучого, які спостерігаються при вищих температурах, порівняно зі складовими; Особистий внесок здобувача полягав в обґрунтуванні способу приготування дьогтеполімерного вяжучого на основі кубових залишків ректифікації стиролу, у визначенні впливу кількості пилу полістирольного та кубових залишків ректифікації стиролу на властивості дьогтеполімерних вяжучих; дослідженні впливу складу еквівязких дьогтеполімерних вяжучих на властивості дьогтеполімербетонів, встановленні впливу технологічних факторів на властивості дьогтеполімерних вяжучих, дослідженні погодостійкості дьогтеполімерних вяжучих та дьогтеполімербетонів на їх основі, загальному аналізі отриманих результатів дослідження, розробці рекомендацій з технології приготування і використання камяновугільних дьогтів, модифікованих відходами виробництва полістиролу і стиролу у дорожньому будівництві.Теоретично обгрунтовано і експериментально доведено, що ефективним способом забезпечення підвищеної еластичності і розтяжності дьогтеполімерних вяжучих при низьких температурах та їх теплостійкості при плюсових температурах і, як наслідок, довговічності дьогтеполімербетонів на їх основі, є застосування кубових залишків ректифікації стиролу для їх модифікації та створення умов для полімеризації стиролу і формування надмолекулярної структури, яка представлена просторовою сіткою полімеру, міцність якої залежить від міцності звязків у вузлах сітки та їх кількості, а еластичність - від гнучкості ланцюгів між вузлами при низьких температурах. Експериментально визначені параметри технологічних режимів модифікації камяновугільних дьогтів кубовими залишками ректифікації стиролу, які вводяться та полімеризуються у складі камяновугільного пеку за двостадійним температурним режимом з наступним розчиненням отриманої композиції камяновугільною смолою або маловязкими дьогтями. Встановлено, що інтенсивність зростання вязкості, еластичності та розтяжності композиції у процесі полімеризації кубових залишків ректифікації стиролу у середовищі камяновугільного пеку спостерігається при збільшенні концентрації КЗРС до 50 % та підвищенні до 140 °С температури першої стадії полімеризації. Встановлено, що дьогтеполімерним вяжучим на основі кубових залишків ректифікації стиролу характерні менша інтенсивність втрати маси та зростання величини показника температури розмякшення і температури крихкості у процесі технологічного старіння, більш широкий інтервал пластичності та менша температурна чутливість показника пенетрацї, порівняно з дьогтеполімерними вяжучими на основі ППС та камяновугільним дьогтем марки Д-6.

1. Теоретично обгрунтовано і експериментально доведено, що ефективним способом забезпечення підвищеної еластичності і розтяжності дьогтеполімерних вяжучих при низьких температурах та їх теплостійкості при плюсових температурах і, як наслідок, довговічності дьогтеполімербетонів на їх основі, є застосування кубових залишків ректифікації стиролу для їх модифікації та створення умов для полімеризації стиролу і формування надмолекулярної структури, яка представлена просторовою сіткою полімеру, міцність якої залежить від міцності звязків у вузлах сітки та їх кількості, а еластичність - від гнучкості ланцюгів між вузлами при низьких температурах.

2. Експериментально визначені параметри технологічних режимів модифікації камяновугільних дьогтів кубовими залишками ректифікації стиролу, які вводяться та полімеризуються у складі камяновугільного пеку за двостадійним температурним режимом з наступним розчиненням отриманої композиції камяновугільною смолою або маловязкими дьогтями. Встановлено, що інтенсивність зростання вязкості, еластичності та розтяжності композиції у процесі полімеризації кубових залишків ректифікації стиролу у середовищі камяновугільного пеку спостерігається при збільшенні концентрації КЗРС до 50 % та підвищенні до 140 °С температури першої стадії полімеризації.

3. Еквівязкі дьогтеполімерні вяжучі (марка ВДП-6), що містять від 20 до 36 % КЗРС, 46-54 % камяновугільного пеку та 10-34 % камяновугільної смоли, як розріджувача, характеризуються величинами показника розтяжності та еластичності при 0 °С, відповідно, більшими 100 см та 60 %. Встановлено, що дьогтеполімерним вяжучим на основі кубових залишків ректифікації стиролу характерні менша інтенсивність втрати маси та зростання величини показника температури розмякшення і температури крихкості у процесі технологічного старіння, більш широкий інтервал пластичності та менша температурна чутливість показника пенетрацї, порівняно з дьогтеполімерними вяжучими на основі ППС та камяновугільним дьогтем марки Д-6.

4. Методом інфрачервоної спектроскопії встановлено, що на спектрах дьогтеполімерних вяжучих на основі КЗРС спостерігається зміщення полоси при 740 см-1 в область більш високих частот, що свідчить про процеси хімічної взаємодії між компонентами дьогтеполімерного вяжучого у процесі полімеризації. Диференційно-термічний аналіз дьогтеполімерних вяжучих на основі КЗРС вказує на затримку загального ендотермічного ефекту, порівняно з їх складовими, що свідчить про взаємодію компонентів вяжучого. Підтвердженням взаємодії компонентів дьогтеполімерного вяжучого є ціла низка ендоефектів, які спостерігаються при значно вищих температурах завдяки наявності більш міцних хімічних звязків порівняно з традиційними камяновугільними дьогтями.

5. Дьогтеполімербетони за показниками фізико-механічних властивостей перевищують вимоги стандарту до дьогтебетонів І марки (ГОСТ 25877-83) і характеризуються підвищеними значеннями кута внутрішнього тертя та коефіцієнта зчеплення і меншим показником температурної чутливості механічних властивостей, що вказує на підсилюючу дію дьогтеполімерного вяжучого на зсувостійкість бетону у покритті дорожнього одягу. Порівняно з традиційними дьогтебетонами дьогтеполімербетони більш стійкі до впливу технологічного старіння та експлуатаційних умов, їм властиві більші показники водостійкості та морозостійкості.

6. Розроблені рекомендації з технології виготовлення та застосування дьогтеполімерних вяжучих на основі КЗРС і ППС для приготування дьогтеполімербетонних сумішей і улаштування шарів дорожнього одягу способом просочування та шорстких шарів способом поверхневої обробки. Результати дослідження впроваджені в дорожніх організаціях Донецької, Житомирської та Хмельницької областей при будівництві шарів дорожніх одягів. Впровадження дьогтеполімерних вяжучих на основі КЗРС підтвердило економічну ефективність їх застосування, яка складає, в залежності від виду робіт, від 1040 грн. до 7065 грн. на 1 км автомобільної дороги.

1. Думанский А.М., Даценко В.М., Володько В.П. Использование отходов производства полистирола для повышения качества дегтей и дегтебетонов // Сб. “Управление структурообразованием, структурой и свойствами дорожных бетонов”.- Харьков: ХАДИ.- 1983.- С. 91-92.

Особистий внесок автора - вивчено вплив витрат добавки відходів виробництва полістиролу на властивості отриманих вяжучих, проведено випробування бетонів на модифікованих дьогтях. встановлено, що фізико-механічні характеристики таких бетонів істотно переважають властивості звичайних дьогтебетонів.

2. Володько В.П, Даценко В.М. Дегтеполимерные вяжущие для строительства верхних слоев дорожных покрытий // Проспект ВДНХ УССР. - Киев, УКРНИИНТИ.- 1985.- 4 с.

Особистий внесок автора - вивчені технологічні режими застосування відходів виробництва полістиролу та вплив марки вихідного дьогтю на властивості дьогтеполімерних вяжучих та покриттів на їх основі, розраховано економічний ефект від застосування таких вяжучих.

3. Володько В.П, Думанский А.М., Даценко В.М Повышение качества дегтей добавками отходов производства полимеров // Сб. “Совершенствование технологических процессов приготовления дорожной продукции”.- Ростов-на-Дону.- 1985.- с.16-17.

Особистий внесок автора - вивчено технологічні режими приготування модифікованих вяжучих на основі кубових залишків ректифікації стиролу за багатоступеневим способом.

4. Володько В.П, Думанский А.М., Даценко В.М Эластичные дорожные вяжущие композити // Проспект ВДНХ УССР.- Киев, УКРНИИНТИ.- 1987.- 4 с. Особистий внесок автора - запропоновано та вивчено спосіб термокаталітичної полімеризації кубових залишків ректифікації стиролу безпосередньо в камяновугільному дьогті.

5. Володько В.П, Даценко В.М. Вяжущие материалы из смолы обжиговых печей // Тезисы докладов республиканской конференции “Ресурсосберегающие технологии, структура и свойства дорожных бетонов”.- Харьков.- 1989.- С.83-84.

Особистий внесок автора - досліджені технологічні властивості приготування дьогтеполімерних вяжучих та їх фізико-механічні властивості.

6. Орел В.Д., Даценко В.М, Думанський А.М., Даценко О.В. Камяновугільні вяжучі, модифіковані відходами виробництва полімерів фенілетилену // Автошляховик України. - 1994.- № 3. - С. 29-31.

Особистий внесок автора - вивчено вплив витрат полімерної добавки та технологічних режимів приготування на властивості дьогтеполімерних вяжучих, досліджено вплив температури на властивості бетонів на основі таких вяжучих.

7. жданюк В.К., Даценко В.М., Думанський А.М., Даценко О.В. Вплив погодно-кліматичних факторів на властивості дьогтеполімербетонів // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. - 2003. - Вип. 66. - С. 85-89. Особистий внесок автора - вивчено вплив температури, тривалого водонасичення, циклічного заморожування-відтавання на властивості дьогтеполімербетонів.

8. Даценко В.М., Жданюк В.К. Володько В.П, Думанський А.М., Даценко О.В. Властивості дьогтю, модифікованого відходами виробництва фенілетилену та його полімерів // тези міжнародної науково-технічної конференції, присвяченої 60-річчю Національного транспортного університету “Сучасні проблеми та перспективи розвитку дорожньо-будівельного комплексу України.” - Київ. - НТУ.- 2004.- С. 42. Особистий внесок автора - експериментально досліджено вплив добавки відходів виробництва фенілетилену та його полімерів на властивості камяновугільних дьогтів, встановлені залежності показника еластичності від концентрації полімерів у складі дьогтеполімерних вяжучих.

9. Жданюк В.К. Володько В.П, Даценко В.М., Думанський А.М., Даценко О.В. Властивості дьогтю, модифікованого відходами виробництва полістиролу і стиролу // Дороги і мости. -Вип. 2.- 2004.- с.53-56. Особистий внесок автора - досліджено вплив температури та тривалості суміщення полімерних домішок з дьогтями на властивості одержаних вяжучих, запропоновано спосіб двостадійної термополімеризації кубових залишків ректифікації стиролу у середовищі камяновугільного пеку.

10. Володько В.П, Даценко В.М., Думанський А.М., Даценко О.В. Властивості дьогтеполімерних вяжучих, модифікованих відходами виробництва полістиролу // Матеріали наукового семінару молодих вчених та аспірантів “Сучасні технології та матеріали для будівництва й експлуатації автомобільних доріг”, Харків: ХНАДУ. - 2004 . - с.13-14. Особистий внесок автора - виконані дослідження фізико-механічних властивостей дьогтеполімерних вяжучих приготовлених на основі відходів виробництва полістиролу та дьогтів різної вязкості.

Размещено на .ru