CC BY
12
vantages of woody biomass utilization in both countries. Attention is paid to main priorities: replacement of small and medium-sized coal heating systems to systems using biofuels; co-burning of wood waste and coal in existing energy systems; using of energy plants. Waste of forestry and timber industry constitutes significant potential for bioenergy in the short and medium perspective.
Key words: woody biomass, firewood, waste, energy conservation, renewable energy sources.
УДК 665.636 Мол. наук. ствроб. Ю.М. Гринчук -
НУ "Львiвська полтехтка "
ВПЛИВ ЕПОКСИДУ РШАКОВО1 ОЛ11 НА Ф1ЗИКО-МЕХАН1ЧН1 ВЛАСТИВОСТ1 ДОРОЖН1Х Б1ТУМ1В
Низька ягасть дорожшх бiтумiв, незадовшьш трщиностшгасть, еластичшсть, ад-гезiя е одними з головних причин передчасного руйнування дорожшх покритпв. Вир> шити проблему покращення якостi бiтумiв можна способом модифжацп !х епоксидни-ми сполуками на основi вiдновлюваноi сировини. Вивчено властивосп бiтумiв, модиф^ кованих епоксидом рiпаковоi олii ЕРО. Встановлено позитивний вплив епоксиду рша-ковоi олii на дорожш бiтуми рiзних марок. Умови для проведення модифжаци вибрано на основi попереднiх випробувань для б^уму марки БНД 90/130. Для дослщжень вико-ристано дорожнiй бiтум марки БНД 60/90, БНД 90/130 та БНД 01, яга проаналiзовано за такими показниками: пенетращя, адгезiя, дуктильшсть, температура розм'якшення.
Ключовг слова: бгтум, модифiкацiя, епоксид, рiпакова олiя.
Постановка проблеми. Сьогодш особливо актуальною е проблема тд-вищення якосп дорожшх бпум1в, виршення якоi дасть змогу продовжити тер-мш служби дорожшх асфальтобетонних покритпв 1 тдвищити ефектившсть робгт з iхнього буд1вництва й ремонту [1]. Експериментальш дослщження асфальтобетонних сумшей, як використовуються в дорожньому буд1вництв1, показали, що iх мехашчш властивосп залежать вщ властивостей битумного в'яжу-чого та методу приготування сумшей [2]. Оскшьки нафтов1 бгтуми, як використовуються для створення асфальтобетошв, не завжди вщповщають високим стандартам якосп, iх модиф1кують р1зноман1тними модифжаторами [3].
В Украш питання щодо шдвищення якосп б1тум1в мае особливе значен-ня, оскшьки вичизняш б1туми за своiми властивостями не завжди вщповщають високим св1товим стандартам. Зокрема, вони характеризуються меншою коге-зшною мщнютю, недостатньою адгез1ею 1 низьким резервом старшня. Для усу-нення цих недолтв 1 одержання високояюсних б1тум1в використовують моди-фжатори рiзноi природи, зокрема: шрку, пол1мери, каучуки тощо. У свгтовш практищ 100 % верхнього шару дорожнього покриття виготовляють з викорис-танням модифiкованих дорожнiх бiтумiв.
Практично всi вiдомi сучаснi добавки знижують чутливiсть бiтумiв до змши температури, пiдвищують iх когезiйну мщнють i теплостiйкiсть, надають iм еластичносп, а також покращують поведiнку за низьких температур. Це сприяе тдвищенню мщносп, зсувостiйкостi i трiщиностiйкостi асфальтобетонних покритпв. Однiею з причин, яка стримуе збiльшення обсягiв використання асфальтобетошв на основi даних модифжованих бiтумiв, е висока вартiсть мо-дифiкаторiв i до того ж вони не випускаються промисловiстю Украши.
Нацшнальний лкотехшчний унiверситет УкраТни
На особливу увагу, як модифiкатори бiтумiв, заслуговують епоксиди, зокрема епоксид ршаково'1' оли (ЕРО). Введення ЕРО до складу бггуму надае йому бшьшо'1' тепло- i морозовитривалосл, еластичносп, тдвищено'1' отрност навантаженням, пiдвищуе довговiчшсть, а також покращуе такi характеристики: когезто, дуктильнiсть, пенетрацiю, зчеплення з граштом та температуру розм'якшення [3]. Асфальтобетон, виготовлений на основi бiтумiв модифкова-них ЕРО, мае вищi показники мщносп, водостiйкостi, порiвняно з шшими асфальтобетонами, а добавка ЕРО ютотно впливае на показники границ мiцностi при стиску, що позитивно впливатиме на тдвищення довговiчностi шарiв пок-риття дорожнiх одягiв, побудованих з 1'х використанням [2].
Попередш експериментальнi дослiдження дорожнiх бiтумiв, модифко-ваних ЕРО, показали, що 1'х фiзико-хiмiчнi властивостi залежать: по-перше, вiд способу модифкаци; по-друге, вщ умов приготування бiтум-полiмерних сумь шей [4]. Згiдно з експериментальними даними, встановлено, що модифкащя дорожнього бггуму марки БНД 90/130 епоксидом ршаково'1' оли дае змогу пок-ращити його експлуатацiйнi характеристики (рис. 1, 2).
Рис. 1. Залежтсть температуры розм 'якшення бШуму вiд вм^ту ЕРО
i часу реакци
Рис. 2. Залежтсть адгези бтуму вiд вмкту ЕРО i часу реакци
Залежно вщ кiлькостi добавки i способу 11 введення, можна отримати бь туми з рiзними властивостями: малi концентрацп добавки (2-5 %) тдвищують температуру розм'якшення, знижують пенетрацiю, тодi як при вмiстi добавки 510 % спостерiгаeмо зростання пенетрацп, зменшення температури розм'якшення, адгезiя залишаеться практично незмiнною. Також тд час експериментiв бу-ло встановлено оптимальну температуру для проведення модифжацп дорожнiх бiтумiв епоксидом ршаково1 олп, яка становить 180-190 °С, при нижчих температурах показники биуму е гiршими [4].
Наведенi результати одержат для одше! марки бггуму - БНД 90/130. У нашш роботi вивчено вплив модифжацп епоксидом ршаково! олп бiтумiв рiз-них марок.
Виклад основного матер1алу досл1дження. Усi дослщи з приготування бiтумних композицiй проводили в термостатованому реакторi з лопатевою мь шалкою. До розiгрiтого до 190 °С бiтуму додавали ЕРО у визначенш кiлькостi, пiсля чого сумш перемiшували протягом 5 годин за тае1 ж температури. Оцшю-вали якiсть отриманого модифiкованого биуму за значеннями показникiв: пенетрацп - при 25 °С, температури розм'якшення, дуктильносп - при 25 °С та зчеплення з поверхнею скла.
Для дослiджень використано биуми марки БНД 60/90 та БНД 01 (бпум отриманий iз залишкiв перероблення парафiнистих нафт, вдабраний на ПАТ "НПК - Галичина" (м. Дрогобич), властивостi якого не вщповщають вимогам, якi ставляться до дорожшх бiтумiв [5]. Результати дослщжень наведено в таблиц^ в якiй, для порiвняння, також наведено дат для нового бпуму марки БНД 90/130, в якому властивосп вихщного бiтуму вiдрiзняються вщ дослiджуваних зразкiв у попереднiх роботах.
Табл. Вплив ЕРО на ф1зико-механ1чш властивостг дор ОЖН1Х бипумйв
Показник БНД 01 БНД 01+ 7 % ЕРО БНД 60/90 БНД 60/90+ 3 % ЕРО БНД 90/130 БНД 90/130 +3 % ЕРО
Температура розм'якшення за "кшьцем [ кулею", К 48 51 49 54 45 49,5
Пенетрац1я при 298 К, м10-4 (0,1 мм) 121 72 87 70 123 102
Дуктильшсть при 298 К, м-10-2 (см) 16 18 66 70 >100 >100
Зчеплення з1 склом, адгез1я, % 61 63 74 76 95 95
Одержат результати (табл.) свщчать, що введення ЕРО в бпум, неза-лежно вщ його марки, дае змогу тдвищити температуру розм'якшення на 35 оС i його адгезж> на 1-2 %. Дуктильнiсть теж дещо зростае, або практично е рiвною дуктильнотi не модифiкованого биуму (для бiтуму марки БНД 90/130). Пенетращя модифiкованих бiтумiв iстотно знижуеться. Якщо для бiтуму марки БНД 90/130 цей показник знижуеться на ~17 %, порiвняно з немодифжованим зразком, то для бiтуму марки БНД 60/90 зменшення становить ~20 %, а для БНД - 01 понад 40 %. Аналiзуючи змiни фiзико-механiчних показникiв бiтумiв до i пiсля модифжацп, можемо стверджувати, що внаслiдок модифжацп можли-ва змша 1х марки.
Нацюнальний л^отехшчний ушверситет Укра'ши
Одержанi характеристики отриманих нами 61тумних композицiй свщ-чать, що модифiкування 61тум1в ЕРО, дае змогу здiйснювати перехiд вщ одша до шшо1 марки бггум1в, а саме отримувати такi марки 6пум1в: вiд БНД 60/90 до БМП 60/90-52, вiд БНД 90/130 до БМП-90/130-49 [6]. Модифiкyвання бггуму БНД 01 дае змогу одержати 61тум, що за всiма показниками, кр1м дyктильностi, вiдповiдае бiтyмy марки БНД 60/90. Внаслщок його модифжацп дyктильнiсть теж зростае, але не досягае гостованого показника. Для можливост вщповщно-го збiльшення його дуктильност необхiднi проведення додаткових дослiджень.
Висновки. Модифiкацiя дорожнiх бiтyмiв з допомогою ЕРО веде до змь ни властивостей модифжованого бiтyмy, таких як: температура розм'якшення, адгезiя, пенетрацiя, дуктильшсть та iн. Встановлено, що модифжащя дорожнiх бiтyмiв епоксидом ршаково1 олп дае змогу покращити експлyатацiйнi характеристики дорожшх покриттiв, незалежно вщ марки бiтyмy.
Л1тература
1. Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов / И.Б. Грудников. - М. : Изд-во "Химия", 1983. - 188 с.
2. Hrynchuk Y.M. Effect of Modified Bitumen on Physico-mechanical Properties of Asphalt Concrete / Mykhailo Nykypanchuk, Yurii Hrynchuk and Mykola Olchovyk // Chemistry and Chemical Technology. - 2013. - Vol. 7, № 4. - Pp. 467-470.
3. Гринчук Ю.М. Епоксидш сполуки на основi ршаково! олii як модифiкатори для дорожшх бггушв / Ю.М. Гринчук, М.В. Никипанчук // Вiсник Нащонального yнiверситетy "Львiвська полiтехнiка". - Сер.: Хiмiя, технологiя речовин i 1х застосування. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська полiтехнiка". - 2011. - № 700. - С. 474-477.
4. Гринчук Ю.М. Вплив умов та способу модифжацп дорожшх бггушв епоксидом ршаково! оли на 1х фiзико-хiмiчнi властивостi / Ю.М. Гринчук, М.В. Никипанчук, В.М. Гринчук // Вюник Нацiонального ушверситету "Львiвська полiтехнiка". - Сер.: Хiмiя, технологiя речовин i 1х застосування. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська полiтехнiка". - 2013. - № 761. - С. 465-469.
5. Бггуми нафтовi дорожнi в'язю. Технiчнi умови: ДСТУ 4044-2001. - К. : Вид-во Держстандарт Укра1ни, 2001. - 236 с.
6. ДСТУ Б В.2.7-135:2007 "Бyдiвельнi матерiали. Бiтyми дорожнi, модифiкованi жшмерами. Технiчнi умови".
Гринчук Ю.М. Влияние эпоксида рапсового масла на физико-механические свойства дорожных битумов
Низкое качество дорожных битумов, неудовлетворительные трещиностойкость, эластичность, адгезия являются одними из главных причин преждевременного разрушения дорожных покрытий. Решить проблему улучшения качества битумов можно способом модификации их эпоксидными соединениями на основе возобновляемого сырья. Изучены свойства битумов, модифицированных эпоксидом рапсового масла. Установлено положительное влияние эпоксида рапсового масла на дорожные битумы различных марок. Условия для проведения модификации выбраны на основе предварительных испытаний для битума марки БНД 90/130. Для исследований использован дорожный битум марки БНД 60/90, БНД 90/130 и БНД 01 с добавлением эпоксида, который проанализирован по следующим показателям: пенетрация, адгезия, дуктильность, температура размягчения.
Ключевые слова: битум, модификация, эпоксид, рапсовое масло.
Hrynchuk Yu.M. The Influence of Epoxide Rapeseed Oil on Physical and Mechanical Properties of Bitumen
Low quality bitumen, poor fracture toughness, elasticity, adhesion are supposed to be a major cause of premature destruction of road surfaces. The problem of the bitumen quality can be solved using a modified method of epoxy compounds based on renewable raw materi-
als. Some properties of epoxy modified by bitumen rape oil are investigated. Some positive effects of rapeseed oil on epoxy bitumen of various grades are identified. Conditions for modification were chosen based on previous testing for bitumen BND 90/130. The road bittumen of BND 60/90, BND 90/130 and BND 01 mark with epoxid additives is used for the study. Such parameters as penetration, adhesion, ductility, hardness, softening temperature were applied in the research.
Key words: bitumen, modification, epoxide, rapeseed oil, compound.
УДК 666.940.41 Ст. викл. Л.В. Дзюбик, канд. техн. наук -
НУ "Львгвська полттехтка "
ВЗА6МОД1Я ОБРОБЛЮВАНОГО МАТЕР1АЛУ ТА ФУТЕР1ВКИ З КОРПУСОМ ОБЕРТОВОГО АГРЕГАТУ
Розвинуто математичну модель визначення величини та розподшу навантажень у корпус великогабаритного обертового агрегату оболонкового типу. Розрахунок здшснено iз врахуванням розподшу навантажень на оболонку вщ ваги корпусу; ваги за-хисно! футерiвки та ваги оброблюваного матерiалу.
Запропоновано модель визначення крутного моменту в оболонщ корпусу для ба-гатоопорного обертового агрегату. Проведено числовий аналiз впливу кута заповнення оброблюваного матерiалу на напруження в корпус цементно! печТ Встановлено, що зi зменшенням кута заповнення матерiалу величина кшьцевих та осьових напружень зростае.
Ключовг слова: система навантажень, вага корпусу, захисна футерiвка, оброблю-ваний матерiал, напруження, крутний момент, цементна тч.
Постановка проблеми. На сьогодш великогабаритш установки оболонкового типу, яш здшснюють обертальний рух, е невщ'емною складовою ба-гатьох галузей оброблювально! промисловосп, де вщбуваеться переробка др1б-нодисперсних сумшей [1]. Це створюе умови для р1вном1рного перем1шування та забезпечуе необхщш температурш режими. Для розрахунку таких конструк-цш, зазвичай, застосовують модель статично! р1вноваги нерозр1зно! балки 1з змшною жорстюстю на окремих дшянках та розмщено! на пружних опорах 1з можливим !х вертикальним жорстким змщенням [2, 3]. При цьому, для отри-мання необхщних результапв, важливо адекватно до реальних умов задати систему навантажень, що д1е в корпус обладнання.
Анал1з в1домих досл1джень 1 публжацш. Розрахунок навантаження р1з-них прогошв складаеться 1з зосереджених сил (вага вшцево! шестерш, бандаж1 та тдбандажш потовщення) та р1вном1рно розподшеного навантаження, як за-даються або визначаються за вщповщними виразами [4, 5]. До р1вном1рно роз-подшених вщносять вагу корпусу, футер1вки, ланцюгово! завюи, ланцюгового теплообмшника, випалювано! сумшь Найбшьше навантаження створюють вага корпусу та футер1вки. Також додатково на вхщному кшщ можуть бути розмь щеш ланцюгов1 завюи та шш1 теплообмшш пристосування у перших двох-трьо-х прогонах. Значно меншу вагу мае робоча сум1ш. Анал1з лпературних даних [4-6] свщчить, що при розрахунках приймають д1ю матер1алу та футер1вки р1в-ном1рно розподшеними в нижнш частит корпусу 1з кутом заповнення 180о. Од-нак такий тдхщ не дае змоги отримати достов1рну шформащю про характер напружено-деформованого стану в довшьному перер1з1 корпусу. Внаслщок
