1167

Рис. 2.4. Влияние содержания резиновой крошки (X2) на условную вязкость (А), температуру размягчения (B) и растяжимость (С) нефтяного гудрона.

41

Рис. 2.5. Влияние содержания добавки ПГ (X3) на условную вязкость(А), температуру размягчения (В) и растяжимость (С) нефтяного гудрона

42

Это объясняется следующим. Как отмечалось ранее, в добавке ПГ присутствуют глицерины и полиглицерины, которые хорошо растворимы как в воде, так и в маслах. Кроме того, и органически активные вещества с сильно выраженными эмульгирующими свойствами являются поверхностно-активными веществами. При этом глицерины склонны к активному самоокислению. В результате протекания процессов самоокисления происходит сшивка основных компонентов нефтяного гудрона с глицеринами, что и повышает вязкость вяжущего.

Как видно из рис. 2.5 B и аппроксимирующего уравнения (2.17), температура размягчения также возрастает с ростом содержания в гудроне добавки ПГ.

Влияние концентрации глицеринового раствора (Х4) и длительности выдерживания в нем резиновой крошки (Х5) на свойства вяжущего

Известно, что вулканизированная резина без размягчителей практически не растворяется в битуме, даже при длительном высокотемпературном прогреве.

В связи с этим было принято решение — исследовать возможность ис-

пользования в качестве размягчителя раствор глицеринового гудрона различной концентрации. Однако, как видно из рис. 2.6 и 2.7, даже наиболее концентрированный раствор глицеринового гудрона и при длительном выдерживании резиновой крошки мало эффективен в качестве размягчителя резины. Этим и объясняется незначительные изменения физико-механических свойств вяжущего.

Влияние температуры термостатирования (Х6) на свойства нефтяного гудрона

В процессе технологической переработки и при эксплуатации покрытия битум (гудрон), находясь в тонких пленках, подвергается воздействию повышенных температур и кислорода воздуха. Это приводит к необратимому изменению свойств битума, которое принято называть старением.

43

Рис. 2.6. Влияние концентрации раствора ПГ (X4) на условную вязкость (А), температуру размягчения (В) и растяжимость (С) органического вяжущего.

44

Рис. 2.7. Влияние длительности выдерживания (X5) резиновой крошки

врастворе ПГ на условную вязкость (А), температуру размягчения (В)

ирастяжимость (С) нефтяного гудрона.

45

Степень изменения битумов под действием термоокислительных факторов зависит, в основном, от типа его дисперсной структуры, которая определяется химическим составом. В результате реакций, протекающих в органических вяжущих при их старении, происходит накопление массовой доли асфальтенов, что приводит к изменению их физико-механических свойств.

Изменение химического состава битумов при их старении находит отражение и в характеристике перехода битума из одного реологического состояния в другие, например, в температуре размягчения и в вязкости. На рис. 2.8 (A, B и C) показаны зависимости изменения вязкости, температуры размягчения и растяжимости гудрона от температуры, при которой он выдерживается.

2.3.4.Определение физико-механических свойств вяжущего при оптимальных значениях

исследуемых факторов

Все полученные графические зависимости (2.2 – 2.8), а также их аппроксимирующие функции (2.2 – 2.8), носят частный характер, значения их колеблются относительно среднего значения всех учитываемых результатов эксперимента. В связи с этим были выполнены соответствующие

расчеты истинных величин числа пенетрации, температуры размягчения и растяжимости полученного вяжущего при оптимальных значениях исследуемых факторов. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.4. Оптимальные значения факторов принимали согласно графикам, приведенных на рис. 2.2 – 2.8.

Приведенные в таблице 2.4 результаты расчетов указывают, что для всех выходных параметров оптимальное значение факторов Х1, Х3, Х4 и Х6 не меняется. Величина оптимального значения меняется только у факторов

Х2 и Х5.

Выведенные по столбцам факторов средние их значения оказались в полном соответствии с выходными параметрами, полученными из соответствующих графических зависимостей при средних значениях исследуемых факторов.

46

Рис. 2.8. Влияние температуры термостатирования (Х6) на условную вязкость (А),температуру размягчения (B) и растяжимость (С) нефтяного гу-

дрона.

47

Таблица 2.4

Физические свойства вяжущего

при оптимальном сочетании исследуемых факторов

Выполненные в данной главе расчеты позволяют выбрать оптимальное соотношение исследуемых факторов, при которых выходные параметры получаемого вяжущего наиболее желательны. Как видно из таблицы 2.4, экспериментальные данные вполне согласуются с данными, полученными расчетно-графическим путем.

2.3.5. Влияние механоактивированной резиновой крошки

на свойства органического вяжущего

Для получения вяжущего с условной вязкостью в интервале 130-200 градусов пенетрации, необходимо подобрать оптимальную скорость измельчения резиновой крошки и время термостатирования при 1500С самого вяжущего (на основе приведенных ранее указанных экспериментальных исследовании).

48

Для данной ситуации наиболее целесообразным является проведение экспериментов по плану B3 [19], имеющего всего 14 опытов, т.е. при троекратном повторении потребуется провести всего 42 измерения. В таблице 2.5. приведены факторы и интервалы их варьирования, а в таблице 2.6 – план и результаты эксперимента.

Таблица 2.5

Исследуемые факторы и интервалы их варьирования

Вследствие взаимной корреляции коэффициентов, получаемых по матрице плана В3, они все принимаются значимыми.

На основании полученной зависимости (2. 19) построены графики 2.9 – 2.11, анализ которых показывает следующее.

1. Увеличение скорости размола резины правым ротором с 1000 до 3000 об./мин. приводит к изменению параметра вязкости с 300 до 180 градусов пенетрации. Это, по-видимому, связано с увеличением дисперсности резиновой крошки, что способствует более полному ее растворению в углеводородном продукте и уменьшению вязкости нефтяного гудрона.

49

2. Увеличение скорости размола резины вторым ротором с 1000 до 3000 об./мин. приводит сначала к снижению с 270 до 220, а затем к увеличению условной вязкости параметра с 200 до 250 град. пенетрации. Наблюдаемый эффект связан с перераспределением между роторами дезинтегратора внутренней энергии. Эти данные доказывают, что первый ротор является в данном процессе ведущим, а второй — ведомым.

В связи с этим появляется реальная возможность уменьшения энергозатрат на помол резины путем придания роторам различных скоростей вращения. Полученные данные позволяют рекомендовать следующие скорости вращения: первый ротор –2250 об./мин.; второй ротор – 1250 об./мин.

50