Существующие экспериментальные исследования по разогреву вязких битумов

Влияние технологических факторов на физико-механические свойства битумов

Влияние температуры и времени разогрева на качество битума

 

В задачи экспериментальных исследований входило подтверждение эффективности и экономичности предложенного способа разогрева битума, проверка теоретических расчётов выбора рациональных геометрических размеров битумоплавильной установки и теплотехнических параметров процесса, обеспечивающих требуемое качество разогретого битума.

В связи c этим предстояло определить качество разогретых битумов в УПГ и ЖТК и сравнить их физико—механические свойства со свойствами данных битумов до разогрева.

Качество разогреты битумов в УПГ определялось по трем пробам, которые отбирались в процессе нагрева битумов при средних температурных напорах ∆Т_n между пульсирующими газами в теплообменнике и нагреваемым битумом, равных 300^о, 400^о, 500^о. В жаротрубном котле пробы битумов отбирались через 4,6,8 часов нагрева.

Результаты исследований физико-механических характеристик битумов до и после нагрева различными способами сведены в табл.3.I.

На рис.3.I показана зависимость изменения глубины проникания иглы после нагрева битумов в УПГ и ЖТК соответственно при различных температурных напорах и времени нагрева. Из графика видно, что глубина проникания иглы для битумов, нагретых в УПГ, уменьшалась с увеличением температуры в пределах I...4 %, а в жаротрубных котлах от времени нагрева для 6итума БН – 60/90 – 6…24%, БН-70/30 – 15…47%.

 

 

 

 

Рис.3.1. График изменения глубины Рис.3.2. График изменения температуры

проникания иглы после нагрева битумов в размягчения после нагрева битумов в

УПГ и ЖТК: УПГ и ЖТК: -о- в УПГ (1,3); -∆- в ЖТК (2,4)

-о- УПГ (1,3); -∆- в ЖТК (2,4); --- до разогрева

---до разогрева

 

Таблица 3.1.Результаты испытаний физико-механических характеристик битумов после разогрева их различными способами

Название температуры	Единица измерения	МАРКА БИТУМА
БН-60/90	БН-70/30
До разогрева	После разогрева	До разогрева	После разогрева
УПГ	ЖТК	УПГ	Ж ТК
Средний температурный напор ∆Tn, град	Время нагрева τ, ч	Средний температурный напор ∆Tn, град	Время нагрева τ, ч
Глубина проникания иглы при температуры 25^оС	I/10 мм		78,5	77,3	76,0	74,6	68,2	60,1	39,8	38,6	37,8	37,4	34,2	25,0	21,2
Растяжимость температуры 25^оС	См		52,8	52,4	52,0	52,2	50,8	50,0	3,7	3,64	3,62	3,6	3,51	3,3	3,05

Продолжение таблицы 3.1.

Результаты испытаний физико-механических характеристик битумов после разогрева их различными способами

Название температуры	Единица измерения	МАРКА БИТУМА
БН-60/90	БН-70/30
До разогрева	После разогрева	До разогрева	После разогрева
УПГ	ЖТК	УПГ	Ж ТК
Средний температурный напор ∆Tn, град	Время нагрева τ, ч	Средний температурный напор ∆Tn, град	Время нагрева τ, ч
Температура размягчения КиШ	К		321,3	321,6	321,9		323,1	324,7		343,4	343,7	344,0		345,2	346,8
Температура хрупкости	К	256,5	256,7	256,8	257,0	257,3	258,3		253,2	253,5	253,	253,9		254,7	255,5

 

 

 

 

Рис.3.1. График изменения растяжимости Рис.3.2. График изменения температуры

после нагрева битумов в УПГ и ЖТК: хрупкости нагрева битумов в УПГ и ЖТК

о- УПГ (1,3); -∆- в ЖТК (2,4); о- УПГ (1,3); -∆- в ЖТК (2,4);

---до разогрева --- до разогрева

 

Температура размягчения битумов (см. рис.3.2.) в УПГ увеличивалась всего на 0,3…1^о, после нагрева в ЖТК – на 1…4°.

Растяжимость битумов (см. рис. 3.3) уменьшалась после нагрева их в УПГ на 1…3% и в ЖТК на – 6…18%, а температура хрупкости битумов (см.рис.3.4) после разогрева их в УПГ повышалась на 0,2…0,7^o , а после разогрева в ЖТК – в среднем на 3^о.

Результаты исследований динамической вязкости битумов в зависимости от способа, температурного напора и времени нагрева представлены в таблице 3.2 и на рис.3.5.

Из приведенных данных видно, что вязкость битумов после разогрева в УПГ увеличивалась в зависимости от температурного напора на 1…4%, a в ЖТК в зависимости от времени выдержки – на 15...42 %.

Из проведенного анализа следует, что при разогреве битумов в подвижных слоях, расчлененных на отдельные потоки и подверженных вибрации, несмотря на высокий температурный напор 400...500°, физико-механические свойства битумов остаются практически неизменными, в то время как при разогреве битумов в ЖТК и выдержке в них свыше четырех часов физико-механические свойства битумов резко ухудшаются. Они становятся более вязкими, менее эластичными, быстрее «стареют». Это следует объяснить испарением легких фракций масел, окислением и полимеризацией битумов, особенно у поверхностей нагрева. Погрешность опытов составила 3,2 %, что в пределах допустимого