CC BY
26Chemical Journal of Kazakhstan
ISSN 1813-1107 https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.06
Volume 1, Number 73 (2021), 63 - 69
ЭОЖ 665.775
С. С. САТАЕВА*, К. А. МИХАЙЛОВА
Жэцлр хан атындагы Батыс Казахстан аграрльщ-техникальщ университета, Орал, Казахстан Республикасы. *E-mail: [email protected]
ЖОЛ ТеСЕУГЕ АРНАЛГАН БИТУМДАРДЬЩ НЕГ1ЗГ1 ФИЗИКА-ХИМИЯЛЫККАСИЕТТЕР1
Аннотация. Мунайды кайта ендеу саласындагы взектi мэселенiн 6ipi, мунай-ды кайта вндеудi терендетумен катар, битум сия;ты ауыр мунай калдыктарын косатын мунай внiмдерiнiн сапасын арттыру проблемалары болып табылады.Жол курылысында мунай битумынын кен колданылганына карамастан, битумга деген сураныс толыгымен канагаттандырылмайды, вйткенi квптеген битуминозды мате-риалдардын сапасы курылыс индустриясынын заманауи талаптарына толык сэйкес келмейдi. Осыган байланысты макалада жол курылысы эксплуатациясына кажет жасанды жолмен алынган битумнын колданылуы карастырылды. Битумнын кей6iр манызды физика-химиялык касиеттер1 аны;талды. Алынган мэлiметтер техникалык шарттарга сай жэне синтетикалы; жолмен алынган битумды жол курылысында бай-ланыстыргыш материал репнде колдануга 6олатыныкврсет1лд1.
ТYЙiн сездер: мунай битумдары, битум курамындагы ^юрт жэне су мвлшерi, туткырлык, тыгыздык.
Kipicne. Каирп кезде Казахстан Республикасында мунайдын калдык-тарын пайдалану манызды мэселелердщ 6iрi болып табылады, воткет олардан мунай битумы алынады. Ал битум курылыста, внеркэсiпте, ауыл шаруашылыгында жэне реактивтi техникада, радиоактивтi сэулелерден коргануда, тургын уйлер, внеркэсiп орындары мен аэродромдар курылысына вте кажет. Сондыктан колдану аясына байланысты битумдар курылыс, жол, изоляциялык жэне жабындык битумдар деп 6влiнедi. Жол битумдары жол жабындарын, асфальтбетон твсеуде колданылады. Битумды жол курылы-сында байланыстыргыштардын iшiндегi ен арзан жэне универсалды материал ретiнде колданады.
Жол твсеуге арналган жабындар сурагы Казакстанда бурыннан 6ерi взектi мэселе болып келедь Битум негiзiндегi кэдiмгi асфальтбетонды жабындар казiргi замангы жук тасымалы мен интенсивтi козгалыс жагдайына талап етiлетiн механикалык жэне узак мерзiмдiлiк касиетпен камтамасыз ете алмайды. Асфальтбетонды жабындардын сапасын жэне узак мерзiмдi пайдалану касиетгерш арттыру битумдарды синтетикалык полимерлермен модифицирлеу негiзгi шешiм болып келедi.
Жол к¥РЬ1лысында ;олданылатын битумдар тас материалдарын байла-ныстырушы ;ызметш ат;арады. Сонымен ;атар, олар ец кец ;олданылатын битум болып есептеледi жэне жол битумдары климат жагдайларына твзiмдi етiп тандап алынады [1]. Жол жабындарыныц жарамдылы; мерзiмi ;олда-нылган битум маркасына жэне ;асиеттерше байланысты.
«Битум» терминi квмiртегiмен сутегi байланысыныц с^йы;, жартылай с^йы; немесе ;атты ;осындысыныц магынасын береди Оныц ;^рамында оттегi, кYкiрт, азот ;осылыстары жэне металдар сондай-а; аз мвлшерде кYкiрттi квмiрсутектер, хлороформдар жэне бас;а органикалы; ерiткiштерде жа;сы еритш асфальттi-шайырлы ;осылыстар да бар. Жол к^рылысында битум кец квлемде ;олданылады. Колдану аймагы 1-шi кестеде келпршген.
1-кесте - Битумдардыц жол кщ>ылысында ;олдану аймагы
Жол климатты; аумагы Жылдыц сал;ын уа^ытындаты орташа айлы; температурасы, 0С Битум маркасы
I 20 жогарыемес БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300
II жэне III 10-нан - 20-га дейн БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300
II, III, IV 5-тен 10-га дешн БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300
IV жэне V +5 твмен емес БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130
Битумныц к;асиеттерi жэне маркасы компоненттiк ;^рамына, ягни опти-малды асфальтен, шайыр жэне ароматты квмiрсутектiц ;ажетп квлемдерiнде болатын ара;атынас;а байланысты. М^найдыц жогары молекулалы; ;алды;-тарыныц, гудронныц жэне крекинг ;алды;тарыныц ауадагы оттегiмен тоты-гуы нэтижешнде тущырлыгы жогары, ;атты заттар, ягни м^най битумдары алынады [2].
Квп жылдар бойы табиги материалдар жол ;^рылысын толы;тай ;ана-гаттандырып жэне ;амтамасыз етiп келедi, дегенмен ;азiргi кездегi транс-порттыц жиiлеуi битумды экономикалы;, жарамдылы; мерзiмi жагынан жэне т.б. кемшшктерш кврсетiп отыр. Сонымен ;атар транспорт ;озгалысыныц жиiлiгiне байланысты жол жабындарыныц тозуын тездетедi: жолды кYрделi жвндеу периоды 6-12 жыл болса, ал аралы; жвндеу ж^мыстары 3-5 жыл [3].
Осы мэселеге байланысты битумдардыц практикадагы кемшiлiктерiн атап втсек: жогары температуралы; сезгiштiк; механикалы; жэне серпiмдiлiк сипаттамалы; кврсеткiштерi твмен, ;артаюга бейiм болатыны. Сонды;тан, жол твсеу битумдарын ;олдану барысында квптеген ;олайсыз жагдайларга жэне ;атац талаптардыц ;ойлуына алып келедi.
Колданылатын битумдар мвдетп тYрде: жогары температурага берш, ягни термиялы; т^ра;ты; эластикалы;; ;ысымга, со;;ыга, жарылыс;а твзiмдi
6ony; ^9He binFangbi MHHepangbi MaTepuangap 6eTTepiMeH ^a6bicybi;
6acTan^bi 6epiKTiri MeH TyT^bipnbiFbm ca^Tay KepeK [4].
fflbiFy TeriHe 6aMnaHbicTbi 6HTyM eKi KaTeropuaFa 6eniHegi: Ta6HFH 6rnyMgap ^aHe M^HaM 6myMgapbi, afhh ^acaHgbi.
Ta6HFH 6rnyMgap Ta3a KYMiHge cnpeK 6onagbi, KepiciHme MHHepangap, maMbipnap ^aHe ap TYpni xhmhjih^ 3aTTap ^paMbmga ^ni Ke3gecegi. An ^acaHgbi 6myMgap M^HaM eqgipicmifl ^angbi^ eHiMiHeH anbmagbi. ^acaHgbi 6myMgap ^paMbi 6oMbmma Ta6HFH 6myMgapFa y^cac [5].
ЭКCПЕPHMЕНТПК EÖ-HIM
3epTTey o&beKrici peTiHge A^Tay 6HTyM 3aybiTbiHbiR ^acaHgbi ^onMeH cHHTe3genreH 6myMgapbi anbiHgbi. 3epTxaHanbi^ ^aFgaMga cbmaManapgbiq $h-3HKa-xHMHanbi^ ^acHeirepi ^apacTbipbingbi. ATanFaH cbmaManapgbiq K¥Pa-MMHgaFM KYKipT neH cy Menmepi, TbiFbi3gbiFbi ^aHe TyT^bipnbiFbiaHbiKTangbi. KeMipcyTeKTep MeH ^yH^HOHangbi ^ocnanapgaH 6ac^a 6HTyMHbiq ^¥paMbmga ohhr canacwH TeMeHgeTeTiH HeMece ohm naMganaHyFa MYngeM ^apaMCH3 eTeTiH cy MeH MHHepangbi nacTaFbimTap 6onybi MYMKiH.
Cy 6uTyMHMR copbnFbmTMFMH, CY3inrimTiriH, T03yFa ^apcbi, groneKTpniK ^9He aHTHKoppo3Hanb^ ^acHeirepm HamapnaTagbi, onapgbiR 6uoT^pa^TMnMFMH TeMeHgeTegi, 6enmeKTepgiq эneктpoхнмнanbI^ Koppo3ua пpoцecтepiн KYmeM-Tegi.
EuTyM TMFM3gbFM TeMnepaTypaFa, TYpiHe Tayengi ^aHe Heri3ri KepceT-KimTepiHifl 6ipi. EmyMHbiR TyT^bipnbiFbi пeнeтpaцнa MeH ^Mcapy TeMnepa-Typacb cua^TM эмпepнкanм^ KepceTKimTepMeH canbicTbipFaHga, кoнcнcтeнцнa-CHHHMfl ap TYpni TeMnepaTypanapga ^eTKiniKTi cHnaiTaMgbi. E^n KepceTKimTi Te3 api eqgipic HeMece ^ongaHy TeMnepaTypacbiHga enmeyre 6onagbi. 3epTxa-Hanbi^ ^aFgaMga aHM^TanFaH HaTH^enep Keneci KecTenepge (2-5) 6eMHeneHreH.
CoHMMeH ^aTap anMHFaH 6myM cbmaManapbrnbiR K¥paMbiHgaFbi ^annbi KYKipT Menmepi aHM^TangM.
M^HaM emMgeprngeri ^annbi KYKipT MenmepiH pemreH-^nypec^HTri cneKTpocKonua agiciMeH 3epTTengi. CbmaMa peHTreH caynenepi acep eTeTiHgeM opHanacTMpbnagM. Caynenep 3epTTeneTiH cbmaMagaFbi aTOMgapgbi peTci3 ^03FanyMHa anan Kenegi. E^n ^03Fanbic enmeHegi ^aHe angbrn ana gaMbiHganFaH Kanu6pneHreH HMnynbCTap caHMMeH ^ocbm, ^annbi KYKipT MenmepiH ecenTen 6epegi.
M^HaM emMimq ^paMbiHgaFbi cy Menmepi MEMCT 2477-65 ^HHa ^aHe CTapK agici 6oMbmma aHM^Tanga. E^n aHM^TaygMR Keq TapaFaH ^aHe gan agici. On M^HaM HeMece M^HaM emMrnifl epiTKimTepMeH a3eoTponTbi aMganybma Heri3genreH. KpngaHbinFaH 6myMHbiR K¥paMbmgaFbi cy Menmepi apHaMbi ^OHgapFMga ^Yp^inegi.E^n agicKe pe3eqKe eHepKaci6iHge epiTKim peTiHge EP-1 MapKanM, 80-1200C ^aMHaMTbm ^aHe apoMairbi KeMipcyTeKTepi 3 % Ken 6on-
MaMTMH 6eH3HH-epiTKim ^ongaHbinagbi.
2-кесте - Битум сынамаларыныц к^рамындагы куюрт мвлшер1
I сынама Орташа мэш II сынама Орташа мэш
%
0,021 0,02 0,015 0,01
0,022 0,015
0,021 0,016
0,020 0,015
0,022 0,014
М^най сынамасын ыдыста 5 минут бойы шай;ап араластырады. М^най внiмiнiц аралас;ан сынамасынан таза, ;^рга;, алдын ала влшенген двцгелек тYптi шыны колбага 100 мл ер^юш ;^йып араластырады. Т^т;ырлыгы твмен м^най внiмдерiн колбага квлемi бойынша алуга болады. Осы сэтте влшеуiш цилиндрмен 100 мл м^най внiмiн алып колбага ;^яды. Тец квлемде ;айнауы Yшiн колбага пемза немесе фарфордыц сыныгын салады. Колбаны шлиф ар;ылы ;абылдагыш ;а;панныц тYтiгiне жалгайды, ал ;абылдагыш ;а;пан-ныц жогары бвлшне шлиф ар;ылы тоцазыт;ышты жалгайды. Кабылдагыш ;а;панмен тоцазыт;ыш таза, эрi болуы керек. Битумныц ;^рамындагы
судыц массалы; Yлесiн Х, % формуламен есептейдк
X = 100У/0,
м^ндагы V - ;абылдагыш ;а;панда жиналган судыц квлемi, мл; G - сынауга алынган м^най немесе м^най внiмiнiц влшендiсi, г.
3-кесте - Битум вдрамындаты судыц массалы; улей, %
I сынама Орташа мэш II сынама Орташа мэш
%
0,66 0,7 0,52 0,52
0,70 0,56
0,76 0,48
Тыгызды; - м^най жэне м^най внiмдерiнiц сапасыныц мацызды жэне кещнен ;олданылатын кврсеткiштерiнiц бiрi. Ол м^найдыц фракциялы; жэне химиялы; ;^рамын сипаттайтын кврсеткiш.
Битумдардыц тыгыздыгын МЕМСТ 3900-85 эдiсiмен, DMA 4500 ;^рыл-гысында аны;талды. Каярп кезде жогарыэфектш DMA-4500 плотномерi ар-;ылы дэл мэндiалуFа болады. Б^л прибор U-тэрiздi трубканыц магнит ар-;ылы осцилляторFа жалFанFан, ал ол влшеу теттне жалFасатын ;¥PылFыдан тирады.
4-KecTe - A;Tay 6myM 3ayHTH ctmaManapHHHH thflKÄHTHIH aHHKTay H9TH»:eci
CHHaMa № Thflkähk (p, r/cM3)
M9Hi opTama M9Hi TexH. KepceTKim
I cHHaMa 1.0005 1.0006 1,0007 1,0004 1,0005 0,9-1,8
II cHHaMa 1,3452 1,3452 1,3454 1,3452 1,3453
KecTege KepceTinreHgeM, I cbmaMaHbiR opTama TbiFbi3gbiFbi 1,0005 r/cM3-re, caÖKecrnme II cbmaMaHbiR opTama TbiFbi3gbiFbi 1,3453 r/cM3-re TeR. CbmaMa-napgbiR M9HgepiHiR 0,3-Ke aMbipMambinbiFbi, onapgbiR arperairbiK KYMiHe 6aM-naHMCTM, ce6e6i 3epTTenreH I cHHaMa - c^öh;, an II cHHaMa eTe Tyr;bip. fleMeK,
6myMHbiR ;acneTTepi 6acTan;H M^HaM ^9He TaRgan anbiHFaH 6acTan;H mHKi3aT TYpi 9p Typni eKeHi 6aÖKangbi. E^n aHbi;TanFaH M9Hgep 6myMHbiR TexHHKanbi; cHnairaManapbma caÖKec Kenegi.
TyrKbipnbiKTbiR Ym TYpi 6ap: gHHaMHKanbi;, KHHeMaTHKanbi; ^9He mapirbi. SVM-3000 BHcK03HMeTpi 3epTxaHanbi; ^aFgaMga gHHaMHKanbi; ^9He KHHeMa-THKanH; TyrKbipnbiFbiH enmeyre apHanFaH K¥pHnFbi. KpngaHy aacbi xhmhh, M¥HaM-ra3 eRgey, ^apMa^BTHKanbi;, TaMa; ^9He t.6. 3epTxaHanapbmga cbma-ManapgbiR caHgbi; ^9He cananbi; M9HgepiH aHbi;TayFa ^9He fhahmh ^MbicTap ^Ypri3y ymiH KongaHbinagbi. CoHHMeH ;aTap cbmaManapgbiR Tyr;bipnbiFbi aHH;TangH. Onmey SVM-3000 BHcK03HMeTpiHge gHHaMHKanbi; ^9He KHHeMa-THKanH; TyrKbipnbiFbiH enmeyre apHanFaH K¥pbinFbiga, MEMCT 33-82 agiciMeH aHH;TangH.3epTTey H9TH^enepi 5-mi Kecrege KepceTinreH.
5-KecTe - A;Tay 6myM 3ayHTHHHR ctmaManapHHHH TpKHpnHFHH aHHKTay H9THxeci
CHHaMa TyrKHipnHK;, n, m2X
№ M9Hi opTama M9Hi TexH. KepceTKim
280
280
I cHHaMa 277 279 279
279 250-2000
1071
1071
II cHHaMa 1072 1072 1073 1072
I cbmaMaHbiR TyrKbipnbiFbiHbiR opTama M9Hi 279 m2-c, an II cbmaMaHbiR
Tyr;bipnbiFbi1072 m2x TeR. EmyMHbiR TyrKbipnbiFbiHbiR M9HgepiHiR 3,8 ecere
aMbipMambinbiFbi 6myMHbiR arperairbiK KYMMeH TYciHgipinegi.
^орытынды. Эксперименталдыщ бeлiмде зерттелген битумдардыц фи-зика-химиялыщ ^асиеттерк к^юрт мeлшерi, су мeлшерi, тыгыздыгы, тущыр-лыгы аныщталып, техникалыщ шамалармен салыстырылды. Техникалыщ кeрсеткiштер алдагы зерттеу ж^мыстыц нэтижелерiн салыстырмалы тYрде ^арау Yшiн ^ажет.
ЖYргiзiлген зерттеу нэтижелерше CYЙене отырып, сыналган битумдардыц реологиялыщ ^асиеттерш жа^сарту Yшiн алдагы уа^ытта модифицирлеу жоспарланып отыр.
ЭДЕБИЕТ
[1] Мозговой В.В. Прогрессивные технологии капитального ремонта дорожных одежд. Дорожная техника. Каталог-справочник. - 2007. - С. 126-139.
[2] Евсиков Н.И., Измайлова Л.С., Новицкая Т.А., Киселева Л.Б., Радьков Н.В. Комплексная добавка к органическим вяжущим для дорожного асфальтобетона. Пат. 950076 Респ. Беларусь, МКИ C08L95/00. заявл. 16.02.1995.
[3] Гезенцвей Л.Б., Гезенцвея Л.С. Дорожный асфальтобетон. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1985. - 350 с.
[4] Кульпо М.М., Ткачев С.М. Термоокислительная стабильность битума в присутствии присадок к маслам // Изв. НАН Беларуси. - 2005. - № 5. - С. 63-65.
[5] Кульпо М.М., Ткачèв С.М., Ермак А.А. Термоокислительная стабильность битумов // Вестн. Полоц. гос. ун-та. Сер. В. Прикладные науки. - 2003. - № 2. - С. 64-67.
REFERENCES
[1] Mozgovoj V.V. Progressivnye tekhnologii kapital'nogo remonta dorozhnyh odezhd. Dorozhnaya tekhnika. Katalog-spravochnik. 2007. P. 126-139.
[2] Evsikov N.I., Izmajlova L.S., Novickaya T.A., Kiseleva L.B., Rad'kov N.V. Kompleksnaya dobavka k organicheskim vyazhushchim dlya dorozhnogo asfal'tobetona. Pat. 950076 Resp. Belarus', MKI S08L95/00. zayavl. 16.02.1995.
[3] Gezencvej L.B., Gezencveya L.S. Dorozhnyj asfal'tobeton. 2-e izd., pererab. i dop. M.: Transport, 1985. 350 p.
[4] Kul'po M.M., Tkachev S.M. Termookislitel'naya stabil'nost' bituma v prisutstvii prisadok k maslam // Izv. NAN Belarusi. 2005. No. 5. P. 63-65.
[5] Kul'po M.M., Tkachèv S.M., Ermak A.A. Termookislitel'naya stabil'nost' bitumov // Vestn. Poloc. gos. un-ta. Ser. V. Prikladnye nauki. 2003. No. 2. P. 64-67.
Резюме
С. С. Сатаева, К. А. Михайлова
ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИТУМОВ ДЛЯ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ
Наиболее актуальными в нефтеперерабатывающей промышленности, наряду с углублением переработки нефти, остаются проблемы повышения качества нефтепродуктов, к которым относятся тяжелые нефтяные остатки, как например битум. Несмотря на широкое применение нефтяного битума в дорожном строительстве,
спрос на битумы полностью не удовлетворяется, так как качество многих битумных материалов не полностью соответствуют современным требованиям строительной отрасли. В статье рассмотрена пригодность битума, полученного искусственным путем, для эксплуатации в дорожном строительстве. Описаны некоторые основные физико-химические свойства битума. Полученные данные соответствуют техническим условиям и позволяют сделать вывод о том, что битум, полученный синтетическим способом, можно использовать в качестве связывающего материала для покрытия дорог.
Ключевые слова: нефтяные битумы, массовая доля серы и воды, вязкость, плотность.
Summary
S. S. Satayeva, K. A. Mihailova
BASIC PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF BITUMENS FOR ROADS
The most urgent in the oil refining industry, along with the deepening of oil refining, are the problems of improving the quality of oil products, which include heavy oil residues, such as bitumen. Despite the widespread use of petroleum bitumen in road construction, the demand for bitumen is not fully satisfied, because the quality of many bituminous materials does not fully meet the modern requirements of the construction industry.Conformance of bitumen obtained by synthetic method for using it in road construction was reviewed in this article. Some main physical and chemical properties of bitumen were described. Received results meet with specification and we can make the conclusion that synthesized bitumen can be used for road surface.
Key words: petroleum bitumen, mass fraction of sulfur and water, viscosity, density.
Information about authors:
Satayeva Safura Sanievna Doctor Ph.D., Assoc Professor. «West-Kazakhstan agrarian-technical university named after Zhangir Khan», high school «Oil, gas and chemical engineering», Uralsk, The Republic of Kazakhstan; sataeva [email protected]; https://orcid.org/0000-0002-2397-9069
Mihailova Karina Andreevna Undergraduate. «West-Kazakhstan agrarian-technical university named after Zhangir Khan», high school «Oil, gas and chemical engineering», Uralsk, The Republic of Kazakhstan; [email protected]; https://orcid.org/0000-0002-7332-2639
