Диссертация (1172999), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Аналогичным образом, дорожное покрытие,содержащее связующее, которое значительно состарилось и затвердело, имеет85пониженную устойчивость к усталости. Характеристики толщины и прочностидорожного покрытия и несущая способность грунта также имеют большоезначение для определения срока службы дорожного покрытия и предотвращениярастрескивания, связанного с нагрузкой. Толстые, хорошо поддерживаемыепокрытия не изгибаются под нагрузкой так сильно, как тонкие или плохоподдерживаемые, поэтому их устойчивость больше.Сопротивление скольжениюСопротивление скольжению - это способность асфальтовой поверхностиминимизировать занос или проскальзывание автомобильных шин, особенно вмокром состоянии. Для обеспечения хорошего сопротивления скольжениюпротектор шины должен поддерживать контакт с частицами заполнителя, а нескользитьповоднойпленкенаповерхностидорожногопокрытия(аквапланирование). Сопротивление скольжению обычно измеряют в поле прискорости 40 миль/час со стандартной протекторной шиной при контролируемомувлажнении поверхности дорожного покрытия.
Шероховатая поверхность смножеством маленьких пиков и впадин будет иметь большее сопротивлениескольжению, чем гладкая поверхность. Наилучшее сопротивление скольжениюдостигается с грубо текстурированным заполнителем в относительно открытойсмеси с максимальным размером заполнителя примерно 3/8 дюйма-1/2 дюйма (1013 мм). Помимо шероховатой поверхности, агрегаты должны противостоятьполировке (сглаживанию) при движении. Известковые агрегаты подвергаютсясглаживанию легче, чем кремнистые.
Нестабильные смеси, которые склонны кобразованию колеи или текучести, представляют серьезные проблемы ссопротивлением скольжению.Основными требованиями при строительстве дороги для всепогодногоиспользования транспортными средствами являются подготовка подходящегооснованияилифундамента(снадлежащейплотностью),обеспечениенеобходимого дренажа и укладку дорожного покрытия, которое должно:−иметь достаточную толщину и внутреннюю прочность для сопротивлениюожидаемым транспортным нагрузкам;86−предотвращать проникновение или внутреннее накопление влаги;−иметь верхнюю поверхность, устойчивую к скольжению и износу,деформацииипротивостоящуювоздействиюпогодныхусловийипротивогололедных химических веществ.2.4.3 Методы исследований структуры, физико-химических характеристикминерального порошка и асфальтобетонных образцов2.4.3.1 Методы исследований структуры, физико-химических характеристикминерального порошкаСогласно требованиям ГОСТ Р 52129-2003 «Порошок минеральный дляасфальтобетонных и органоминеральных смесей» [141] были определеныследующие физико-механические характеристики минеральных порошков:−влажность;−фракционный состав рассевом на стандартныом наборе сит;−пористость – расчетным путем.Помимо этого, структура минерального порошка исследовалась припомощи растрового электронного микроскопа с 1000-кратным увеличении.Размер капсул сильно изменялся в диапазоне 0,05 мм – 1,5 мм.
Внаполнителе асфальтобетонной смеси 70% капсул не должно превышать размер0,075 мм [143].87Высокодисперсные минеральные наполнители можно получать при помощипланетарной мельницы. Технология обеспечивает высокую кратность помола прималой продолжительности измельчения и невысоких энергозатратах на получениетонкодисперсных материалов.Смесь минерального порошка с битумом - асфальтовое вяжущее вещество являетсяважнейшимструктурообразующимэлементомасфальтобетоноЗначительное улучшение физико-механически показателей асфальтобетоновможет быть достигнуто применением механоактивированных минеральныхпорошков с высоким энергетическим потенциалом поверхности.Известен способ получения минерального порошка для асфальтобетонныхсмесей путем измельчения природного известняка до крупности частиц,проходящих через сита 1,25 мм - 100%, 0,315 мм - 90% и 0,071 мм - 70% [143].2.4.3.2 Определение физико-механических характеристик асфальтобетонныхобразцовДля исследований нами была выцбрана асфальтобетонная смесь типа Б, длякоторойсогласноГОСТполимерасфальтобетонные,9128-2013асфальтобетон,«Смесиасфальтобетонные,полимерасфальтобетондляавтомобильных дорог и аэродромов.
Технические условия» [100] подбиралисостав образцов.88ГЛАВА3РАЗРАБОТКАКОМПЛЕКСНОЙТЕХНОЛОГИИПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ И ПОЛУЧЕНИЕЭКОЛОГИЧЕСКИБЕЗОПАСНЫХПРОДУКТОВВКАЧЕСТВЕВТОРИЧНЫХ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ3.1 Разработка комплексной технологии переработки нефтесодержащихотходов НПЗ «Зунг Куат» с получением вторичных продукций3.1.1 Характеристики нефтесодержащих отходовНШ, отобранный для научных исследований со станции очистки сточныхвод НПЗ «Зунг Куат», имеет черный цвет, пастообразную консистенцию ивыраженный запах углеводородов.
Анализ фазового состава показал содержание12,56% масс. углеводородов, 21,12% масс.механических примесей и 66,32%масс. воды [170, 172, 173].Для оценки выхода светлых нефтепродуктов определен согласно ГОСТ2477фракционныйсоставуглеводороднойчастиНШ.Результаты,представленные на рисунке 6, свидетельствуют о незначительном содержаниидистиллятных фракций.89Рисунок 6 – Фракционный состав углеводородной части НШ «Зунг Куат»Элементный состав НШ, отходов и продуктов обезвреживания определялиметодом рентгенофлуоресцентного анализа на приборе «Спектроскан-МАКС»результаты которого представлены в таблице 12.90Таблица 12 – Содержание тяжелых металлов в НШ (по методурентгенофлуоресцентного анализа РФА) [170]Для определения класса опасности НШ был использован расчетный методсогласно Критериями отнесения отходов к I – V классам опасности по степенинегативного воздействия на окружающую среду, утвержденными Приказом МПРРоссии № 536 от 04.12.2014 года [150].
Для этого был рассчитан показатель91степени опасности К. Результаты расчёта показателя степени опасности (К)представлены в таблице 13 [170].Таблица 13 – Результаты расчёта показателя степени опасности (К) НШК = 93,85;10 < K < 100; определен класс опасности отхода: 4Расчет показывает, что НШ относится к 4-му классу опасности, являетсяумеренно опасным и его необходимо утилизировать.3.1.2 Разработка способа утилизации нефтешлама НПЗ «Зунг Куат» сиспользованием золы уноса ТЭС и негашеной известиПо результатам анализа возможных способов утилизации и обезвреживанияНШ был выбран один из самых перспективных методов – реагентноекапсулирование.
Данный метод предполагает перевод вязкотекучих НШ в92связанное и менее опасное порошкообразное состояние и заключается вприменении реагента – оксида кальция.Изучение отечественного производства вяжущих материалов показало, чтомолотая негашеная известь 1 сорта в широких промышленных масштабах непроизводится. Это связано с отсутствием потребительского спроса на данный видпродукции (в строительстве используется известь 2 и 3 сорта), низким качествомсырья и несовершенством технологии производства [52].Был проведен химический анализ негашеной извести [119], результатыисследований представлены в таблице 14.Таблица14–Техническаяхарактеристикавоздушнойнегашенойкальциевой извести «Bitracorp» [170]В работе [46] предложена схема обезвреживания НШ методом реагентногокапсулирования (рисунок 7).93Рисунок 7 – Схема обезвреживания НШ и получения гранулМетод реагентного капсулирования НШ с применением негашеной известиимеет два недостатка.
Во-первых, при смешивании НШ с гидрофильнойнегашеной известью гомогенное диспергирование органической составляющей непроизойдет,поэтомугидрофобизаторомнегашеную[152].Вкачествеизвестьнеобходимообработатьтакогогидрофобизаторавозможноприменение золы уноса ТЭС. По ряду экономических и организационных причинбыло предложено использовать золу уноса,которая образуется в результатесжигания твердого топлива на ТЭС «Фа Лай». Она представляет собойтонкодисперсный материал размером частиц 3-315 мкм.
Компонентный составзолы представлен в таблице 15, а микрофотография – на рисунке 8. На первомэтапе обезвреживающая композиция, полученная после добавления к негашенойизвести золы уноса, поглощает гидрофобную органическую фазу, а после этогореагирует с присутствующей водой, образуя твердые гранулы [170].Во-вторых,введениенегашёнойизвестиувеличиваетщелочностьполучаемого продукта до рН=11-12. Предотвратить рост щелочности можно спомощью введения в препарат добавок кислотного характера. Основнымкомпонентом золы уноса является оксид кремния, который при взаимодействии соксидом и гидроксидом кальция образует нерастворимый силикат кальция,повышающийпрочностьипонижающийрастворимостьпродукта94обезвреживания. Кроме того, зола уноса обладает остаточными свойствамисорбента и способна связывать тяжелые металлы и углеводороды, содержащиесяв НШ [153, 170].Таблица 15 – Состав золы уноса ТЭС «Фа Лай»Рисунок 8 – Электронная микрофотография золы уноса3.1.3 Оптимизация соотношения нефтешлама и реагентаДля оптимизации отверждающей композиции были выбраны различныемассовые соотношения негашеной извести и золы уноса, которые смешивались сНШ.
Результаты приведены в таблице 16.95Таблица 16 – Результаты лабораторных экспериментов по подбору рецептуры реагентного капсулирования96ОбработкаНШ известью изолойуносав соотношении 80:0:20соответственно не привела к образованию гранул, поскольку отсутствует оксидкальция. При соотношениях 80:20:0, 80:10:10 реакция шла не до конца,образовывались крупные и непрочные гранулы. При соотношениях 70:15:15,70:20:10, 70:10:20 получались однородные мелкодисперсные гранулы; реакцияшла со значительным выделением тепла, температура поднималась до 97°С, НШбыл полностью закапсулирован в известковые оболочки [170, 172]. Придальнейшем увеличении количества извести и золы до соотношения 60:20:20НШ переходил в сыпучее состояние с большим избытком непрореагировавшейизвести [174].Нами были определены критерии оптимизации соотношений НШ :негашеная известь : зола уноса. В качестве таковых были использованы:вымываемость (содержание углеводородов в водной вытяжке из полученныхгранул) после 15-го и 30-го дня созревания; температура реакции; дисперсностьполученных гранул.
Согласно этими критериям оптимальным соотношениемявляется 70:15:15 (образец ТА1).Данное соотношение обеспечивает экологические характеристики (рисунок9)полученногопродуктазасчетобразованиякальцийсиликатнойикальцийкарбонатной структур оболочек, снижающих вымываемость продуктовобезвреживания водной средой [154]. Содержание нефтепродуктов в воднойвытяжке из полученных гранул ТА1 после 30-ого дня созревания составило 53мг/л, то есть в 23,5 раз ниже по сравнению с вымываемостью из НШ (ТА0) 1247мг/л.97Рисунок 9 – Динамика содержания углеводородов в водной вытяжке после 15-огоСодержание углеводородов,мг/ли 30-ого дня созревания14001200124791910008006005034002000TA0 необработано11753TA180,7TA216315-ый день созревания30-ый день созреванияTA3Для дальнейших исследований был выбран полученный продукт ТА1 после30-ого дня созревания.3.1.4 Применение продукта утилизации нефтешлама в качестве добавки васфальтобетонные смесиОтобранный для дальнейших исследований образец ТА1 представляетсобой тонкодисперсные гранулы серого цвета с влажностью 4,27%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
