Комплексная добавка для битумного вяжущего на основе целлюлозы и флотогудрона тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

На правах рукописи

ГАЛИМУЛЛИН ИЛЬНУР НАИЛЕВИЧ

КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО НА ОСНОВЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ФЛОТОГУДРОНА

02.00.13 - Нефтехимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 ОКТ 2015

Казань-2015

005563701

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Научный доктор технических наук, профессор,

руководитель: Башкирцева Наталья Юрьевна

Официальные Теляшев Эльшад Гумерович,

оппоненты: доктор технических наук, профессор, директор

государственного унитарного предприятия «Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан»

Кемалов Руслан Алимович,

кандидат технических наук, доцент, федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет», доцент кафедры высоковязких нефтей и природных битумов

Ведущая Федеральное государственное бюджетное учреждение

организация: науки «Институт органической и физической химии

им. А.Е. Арбузова» Казанского научного центра Российской академии наук, г. Казань

Защита состоится «17» декабря 2015 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.05 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 68 (зал заседаний Ученого совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» и на сайте www.kstu.ru.

Автореферат разослан «20» октября 2015 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Хамидуллин Ренат Фаритович 2

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Объем потребления битума из года в год растет как в России, так и за рубежом. Согласно данным в 2015 г., мировой спрос составит порядка 105 млн. т., а уже к 2020 году превысит 120 млн.т. На сегодняшний день потребность дорожных битумов в Татарстане составляет около 250 тыс. т в год. Такой высокий спрос на битум связан в первую очередь со строительством новой и с реконструкцией старой дорожной системы, так как основным потребителем битума является дорожное хозяйство.

Более 90% дорожных покрытий состоят из битумо-минерапьных смесей, среди них одним из перспективных является щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси. В некоторых странах Европы и США уже более 50 % покрытий на дорогах с интенсивным движением выполняется из щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА). Данные покрытия становятся все более популярными среди дорожных компаний в России. Характерной особенностью ЩМА является применение для приготовления смеси более качественного материала, в котором важную роль в долговечности покрытия играет битум. Битум, используемый для строительства дорог должен иметь широкий интервал температурной пластичности, высокую адгезию и когезию. Однако зачастую битумы не обладают необходимыми эксплуатационными свойствами для получения качественных асфальтобетонных смесей и для их улучшения используют специальные присадки или модификаторы.

Для предотвращения сегрегации ЩМА при транспортировке и укладке используют добавки, которые стабилизируют смесь, предотвращая расслаивание битумного вяжущего. В качестве добавок в основном используют натуральные целлюлозные волокна.

В настоящее время важной научно-технической задачей является создание импортозамещающих, ресурсосберегающих технологий получения битумных материалов, с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Решением этой задачи может быть применение в составе ЩМА комплексной добавки двойного действия, которая позволила бы не только предотвратить расслаивание битумного вяжущего из смеси и армировать асфальтобетон, но и смогла бы повлиять на эксплуатационные свойства битума и улучшить качество дорожного покрытия.

Работа выполнена на кафедре химической технологии переработки нефти и газа ФГБОУ ВПО «КНИТУ» в рамках федеральных и региональных

3

программ:

• Федеральная целевая программа «Развитие транспортной системы в России (2010—2020 годы)».

• Программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы»

• Федеральная целевая программа «Развитие химической и нефтехимической промышленности России на период 2008 - 2015 годов».

Цель работы: разработка состава и технологии получения комплексной добавки для битумного вяжущего в гранулированном виде на основе гидрофобизатора адсорбированного на целлюлозе из травянистых растений, который позволит улучшить свойства вяжущего и качество дорожного покрытия.

Для достижения цели были поставлены и решались следующие задачи:

• разработка технологии получения комплексной добавки на основе мас-ложирового гудрона и травяной целлюлозы;

• определение оптимальных технологических параметров процесса смешения целлюлозы с эмульсией гудрона масложирового комбината (МЖК);

• исследование полученных комплексных добавок различной природы на сорбционную емкость к битуму и гигроскопичность;

• исследование структуры целлюлозного волокна и её модификации;

• установление закономерностей изменения физико-химических свойств битумного вяжущего от присутствия в его составе комплексной добавки;

• установление влияния комплексной добавки на адгезию к каменным материалам и когезию;

• исследование эксплуатационных характеристик ЩМА, проведение опытно-промышленных испытаний и расчет экономического эффекта. Научная новизна. Установлено, что за счет десорбции гидрофобного

компонента с поверхности целлюлозы происходит равномерное распределение масложирового гудрона в битуме, которое приводит к модифицированию надмолекулярной структуры битумного вяжущего, за счет образования внутреннего коагуляционного каркаса, позволяющее улучшить структурно-механические свойства и адгезию битума к поверхности минерального материала.

Практическая значимость. Результатом работы является получение комплексной добавки для битумного вяжущего, обладающей армирующим и стабилизирующим свойствами, способная повышать теплостойкость и адгезию вяжущего к минеральным материалам, которое позволяет улучшить качество ЩМА по показателю водонасыщения на 18%, предела прочности при сжатии и растяжении на 1,5 и 2,1 раза соответственно.

Применение масложирового гудрона в качестве связующего компонента позволяет утилизировать отходы производства масел и жирных кислот. Использование исходного дешевого сырья волокон травяной целлюлозы и кубовых остатков МЖК, снижает себестоимость комплексной добавки, что в свою очередь удешевляет ЩМАС на 20%.

В 2013 году получено 2 тонны комплексной добавки из льняной целлюлозы и кубового остатка МЖК. Уложен опытный участок дорожного полотна из щебеночно-мастичного асфальтобетона выпущенной на АБЗ «Алексеевскдорстрой» в количестве 400 тонн. Авторский надзор в течение двух лет показал, что дорожное покрытие характеризуется высокими и стабильными показателями ровности и шероховатости, без образований трещин, наплывов и волн.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены и обсуждались на всероссийской научно-практической конференции «Актуальные инженерные проблемы химических и нефтехимических производств» (г. Нижнекамск, май 2012г.), IX международной научно-практической конференции «Современные научные достижения» (г. Прага, 2013г.), VI международной научно-практической конференции с элементами научной школы для молодежи «Актуальные проблемы науки и техники» (г. Уфа, ноябрь 2013 г.), международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития химии, нефтехимии и нефтепереработки», посвященной 50-летию Нижнекамского химико-технологического института (г. Нижнекамск, апрель 2014 г.), X международной научно-практической конференции «Вести современной науки» (Шеффилд, декабрь 2014г.), всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе», (г. Казань, декабрь 2014 г.). Получен диплом лауреата в ежегодном конкурсе «Лучшие товары и услуги Республики Татарстан 2014» в номинации «продукция производственно-технического назначения».

5

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 13 печатных трудах, в том числе 6 статей в журналах по перечню ВАК, 7 тезисов докладов на научных конференциях, получено положительное решение формальной экспертизы заявки на патент 2014130818 от 24.09.2014.

Обьем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов и приложений, содержит 140 страниц текста, в т.ч. 47 рисунков и фотографий, 23 таблицы, список использованных источников из 150 наименований.

Автор искренне признателен и благодарен кандидату технических наук Лебедеву H.A. за помощь в организации наработки опытной партии комплексной добавки, кандидату химических наук Нугманову O.K. за содействие в проведение промышленных испытаний.

Основное содержание работы Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, отражена научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ данных по теме диссертационной работы. Рассмотрены состав, структура и свойства битумов, основные способы повышения качества дорожных битумов. Показаны различные составы стабилизирующих добавок к битумам и механизм их действия. На основании анализа материала сделан вывод об актуальности создания отечественной недорогой комплексной добавки для битумного вяжущего двойного действия.

Во второй главе представлены объекты исследования; приведен способ получения комплексной добавки; описаны методы анализа целлюлозного волокна и методики проведения эксперимента; определение когезии, анализ морфологической структуры целлюлозы и комплексной добавки методом растровой электронной микроскопии, термогравиметрический анализ.

В качестве вяжущего в работе использовался окисленный битум марки БНД 60/90 производства ОАО «ТАИФ-НК», ООО «Лукойл-ННОС», ОАО «Новойл», так как в основном битум данной марки удовлетворяет требованиям дорожных компаний работающих в климатической зоне Средне-Волжского региона. Основные свойства и групповой состав битумов приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Технические свойства битумов БНД 60/90

Значение

Показатели ОАО «ТАИФ-НК» ООО «Лукойл-ННОС» ОАО «Новойл»

Температура размягчения по методу КиШ, 51 48 50

°С

Глубина проникания иглы при 25°С, х0,1мм 79 89 84

Растяжимость при 25°С, см 75,6 117 68

Температура хрупкости по Фраасу, °С -16 -15 -15

Масла, % масс. 45,3 53,1 29,4

Смолы, % масс. 33,5 24,9 54,5

Асфальтены, % масс. 21,2 21,8 16,1

С/А 1,6 1,14 3,38

СМ 0,73 0,47 1,85

В качестве гидрофобной добавки использовали кубовый остаток масложирового комбината - флотогудрон, состоящий из высших карбоновых кислот от С14-С22 с преимущественным содержанием (-60%) олеиновый кислоты.

В качестве волокнистого материала для получения комплексной добавки было выбрано целлюлозное волокно из льна, рапса и древесной целлюлозы.

В третьей главе приведены результаты исследований связанные с получением комплексной добавки и определением оптимальных технологических параметров проведения процесса, влияния комплексной добавки на физико-химические свойства битумного вяжущего.

Оптимальные параметры технологии получения комплексной добавки были установлены по величине адсорбции масложирового гудрона на целлюлозном волокне различного происхождения: температура 40 °С, время смешения 30 минут, при котором количество адсорбированного связующего будет в пределах 10-14 % по массе, остальное целлюлозное волокно. Составы полученных комплексных добавок приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Состав комплексных добавок

№ п\п Образец Описание

2 СД-1 Целлюлоза из льна 100%

3 СД-2 Целлюлоза из рапса 100%

4 сд-з Целлюлоза из льна ~90% с содержанием связующего ~10% (соли натриевых высших карбоновых кислот от Си-С22)

5 СД-4 Целлюлоза из рапса ~90% с содержанием связующего ~10% (соли натриевых высших карбоновых кислот от С14-С22)

Гигроскопичность исходных и гидрофобизированных волокон, оцененная по показателю смачиваемости ГОСТ 595-79 показала, что, гигроскопичность волокон за счет адсорбции масложирового гудрона на поверхности целлюлозы уменьшается более чем в 2,5 раза (таблица 3).

Таблица 3 - Определение гигроскпичности образцов

Образец Гигроскопичность, г/15г

Древесная целлюлоза Рапс Лен

№1 Целлюлозное волокно 100% 80,21 92,92 77,97

№2 (10% связующая добавка, остальное целлюлоза) 51,5 32,9 33,46

№3 (14% связующая добавка, остальное целлюлоза) - 24,89 25,26

Различная природа используемых волокон влияет на характер сорбционного процесса. Анализ микрофотографий, представленных на рисунках 1, 2, 3, показал более разветвленную морфологическую структуру у волокон травяной целлюлозы по сравнению с древесной. На рисунке 1 видно, что у древесной целлюлозы наблюдается присутствие большого количества плоских волокон толщиной от 3 до 10 мкм. Волокна целлюлозы из рапса (рисунок 2) толщиной от 4.2 до 22.0 мкм расщеплены на тонкие протяженные волокна, на которых видны поры разных размеров от 0.9 до 3.2 мкм. Волокна льняной целлюлозы (рисунок 3) скручены из более тонких волокон, толщина которых варьируется от 1.64 до 6.67 мкм. Во всех образцах травяной целлюлозы наблюдается присутствие неволокнистых компонентов, предположительно лигнин.

Рисунок 1 - Микрофотографии волокон целлюлозы комплексной добавки из древесины (увеличение слева х 430; справа х 8000).

Рисунок 2 - Микрофотографии волокон целлюлозы комплексной добавки из рапса (увеличение слева х 430; справа х 8000)

Рисунок 3 - Микрофотографии волокон целлюлозы комплексной добавки из льна (увеличение слева х 430; справа х 8000)

Результат проведенного исследования также показал, что наибольшей сорбционной емкостью к битумам обладают волокна целлюлозы из рапса. Волокна рапса больше сорбируют битум на своей поверхности на 50%, чем древесная целлюлоза и на 15%, чем лен. Образец целлюлозного волокна из льна сорбирует больше битум на 30% по сравнению с древесной целлюлозой.

В ходе термогравиметрического исследования при непрерывным нагревании образцов комплексных добавок от 25°С до 500°С на термограммах фиксируется три основные области потери массы от 25 до 150°С, 200-360°С,

360-500°С (рисунок 4, 5, 6).

Первая область свидетельствует о преимущественном удалении связанной воды (адсорбционной). Вторая область 200-360°С обусловлена началом интенсивной деструкции комплексной добавки, которая при 200-230°С происходит в основном за счет аморфной части. Кристаллическая часть в этих условиях сохраняется. При дальнейшем повышении

температуры до 270-280°С и выше до 360°С начинает разрушаться и кристаллическая часть. При температуре около 340-360°С происходит значительная потеря массы (до 60 %), затем начинается переход структуры целлюлозы в карбонизованную, то есть формирование структуры угля.

из льна из рапса

Результаты проведенного исследования показали, что образцы целлюлозы из льна и рапса обладают высокой термостойкостью (ТН=245°С и Т„=230°С) соответственно, это объясняется природой самого волокна и возможным

целлюлозы

наличием лигнина, который замедляет процесс термического разложения.

Для определения влияния добавок на технические характеристики битумов провели исследование эксплуатационных свойств битумных вяжущих в композиции с комплексными добавками приведенных в таблице 2 и стабилизирующей добавкой Viatop-66 фирмы JRS Gmbh & Со которая состоит из мелковолокнистой целлюлозы (66%) агломерированной дорожным битумом (34%).

В ходе исследований установили соотношение комплексной добавки к битуму с учетом рекомендаций, приведенных в ГОСТ 31015-2002, согласно которому содержание битума 6,5-7,5% масс., стабилизирующей добавки 0,20,5% масс., поверх смеси минеральных материалов. Было взято соотношение битума 92% масс, и комплексной добавки 8% масс.

Из таблицы 4 видно, что при введении комплексных добавок на основе целлюлозных волокон в битум марки БНД 60/90 значение дуктильности при 25°С падает для всех образцов с 75,6 до 8,3-9,4 см. В результате структурированности композиция перестает быть эластичной, за счет распределенных волокон в битуме.

Таблица 4 - Оценка технических свойств битумного вяжущего с различными

добавками

Показатель Добавки

Исходный битум Viatop-66 СД-1 СД-2 сд-з СД-4

Температура размягчения по методу КиШ, °С 51 59 54 53 61 63

Глубина проникания иглы при 25°С, хОДмм 79 63 68 69 55 53

Растяжимость при 25°С, см 75,6 8,8 9,4 8,9 8,3 8,3

Температура хрупкости по Фраасу, °С -16 - - - -26 -26

Индекс пенетрации 0,23 1,44 0,54 0,34 1,57 1,76

Адгезия на щебне основного характера, баллы 2 3 3 3 5 5

Наличие стабилизатора в битуме увеличивает температуру размягчения с 51 до 53~63°С, что в свою очередь снижает показатели пенетрации при 25 °С по сравнению с исходным битумом. Содержание в составе образцов СД-3 (из льна) и СД-4 (из рапса) связующего компонента в виде натриевых солей высших карбоновых кислот который является поверхностно-активным веществом анионного типа в количестве -10% повышает температуру размягчения (61 и 63°С) и понижает глубину проникания иглы (55 и 53 х0,1мм) по сравнению с добавками из целлюлозного волокна СД-1 (из льна) и СД-2 (из рапса) не обработанного гидрофобом, у которых температура размягчения 54 и 53°С и пенетрация 68 и 69 х0,1мм соответственно. Образец битума с добавкой \^ор-66, также показывает высокий показатель по температуре размягчения 59°С и пенетрации 63 хОДмм. Увеличение индекса пенетрации битума (таблица 4), при введении комплексных добавок УЫор-бб, СД-3, СД-4 с 0,23 до 1,44, 1.47 и 1,76 соответственно, свидетельствует о появлении упруго-пластических свойств битумного вяжущего, которое позволяет эксплуатировать битум в широком диапазоне температур.

Образцы добавок СД-3 и СД-4, имеющих на поверхности волокон -10% связующий компонент, в качестве которого выступает анионный ПАВ, понижают пенетрацию и повышают температуру размягчения битума, что означает об улучшении теплостойкости и твердости органического вяжущего. Изменение структуры битума предположительно происходит за счет того что натриевые соли жирных карбоновых кислот способны образовывать дополнительную коагуляционную структуру с пространственным каркасом в дисперсионной среде битума, которая взаимодействует со структурой битума, в частности с асфальтенами.

Образцы битумного вяжущего с добавками СД-3 и СД-4 значительно снижают температуру хрупкости по сравнению с исходным битумом с -16°С до -26°С, тем самым улучшая вязко-эластичные свойства сохраняя высокую упругость битума при низкой температуре.

Для оценки влияние комплексной добавки на эксплуатационные свойства битума с разным групповым составом провели исследование на битумах различного происхождения. Результат исследования показал, что комплексная добавка качественно изменяет эксплуатационные свойства битумов, показывая схожие результаты (таблица 5).

Таблица 5 — Исследование физико-химических свойств битума БНД 60/90

Показатель Значение

ОАО «ТАИФ-НК» ООО «Лукойл-ННОС» ОАО «Новойл»

Без добавки СД-4 Без добавки СД-4 Без добав ки СД-4

Температура размягчения по методу КиШ, °С 51 63 48 58 50 61

Глубина проникания иглы при 25°С, хОДмм 79 53 89 60 84 57

Растяжимость при 25°С, см 75,6 8,3 117 10,3 68 7,9

Температура хрупкости по Фраасу, °С -16 -26 -15 -24 -15 -25

Одним из важных показателей дорожного битума является его адгезия на

минеральном материале и когезия. В результате проведенного исследования на контрольном образце щебня (таблица 4), обработанного битумом БНД 60/90, значительная часть органической пленки отделилась от поверхности материала, что характеризует низкую адгезию. В свою очередь образцы щебня, обработанные битумом с комплексной добавкой СД-3 и СД-4 проявляют хорошую адгезионную способность на уровне лучшей импортной адгезионной добавки фирмы AkzoNobel Wetfix. Такое адгезионное поведение добавок связано наличием на поверхности целлюлозного волокна гидрофобного связующего (натриевые соли высших карбоновых кислот), которая облегчает процесс смачивания на границе раздела фаз жидкость - твердое тело

увеличивая адгезию битума на минеральной поверхности карбонатных пород.

Испытания на когезию образцов битума показали, что удельное усилие отрыва с повышением температуры предсказуемо падает для всех образцов рисунок 7. Это связано с переходом вяжущего с упруго-пластичного (-10 ? -20С°) в

Изменение упруго-вязко-пласгичных и упруго-хрупких свойств битума

Рисунок 7 - Когезия битума

пластично-вязкое состояние (50С°). Понижение температуры от -20 С°, также приводит к переходу из упруго-пластичного в упруго-хрупкое состояние. А точку перегиба можно характеризовать как температуру начала стеклования, которая начинается чуть раньше, чем температура хрупкости. Наличие в составе добавок СД-3 и СД-4 ПАВ анионного типа, напротив, значительно увеличивает когезию исходного битума с 32,6 до 44 и 46,8 кг/см? при 20 С° соответственно.

Исследование комплексных добавок различного состава на изменение физико-механических характеристик щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси показали, что все исследуемые добавки удовлетворяют требованиям ГОСТ 31015-2002. В свою очередь волокна, из травяной целлюлозы ввиду своей более развитой морфологической структуры, удерживают битум на своей поверхности больше, чем древесная целлюлоза. Наличие запаса по показателю стеканию вяжущего дает возможность потенциально снизить количество битума или дозируемой стабилизирующей добавки поверх ЩМА, что в свою очередь является более рентабельным и экономически целесообразным.

Из результатов приведенных в таблице 6 наблюдается снижение показателя водонасыщения и длительной водостойкости до 17% у образцов ЩМА с добавками СД-3 и СД-4 по сравнению с добавкой Viatop-66, которое возникает вследствие увеличения сцепления вяжущего с поверхностью каменного материала.

Таблица 6 - Физико-механические характеристики ЩМА

Наименование показателей ГОСТ 31015-2002 Viatop-66 СД-3 СД-4

Предел прочности при сжатии, МПа не менее

2,2 2,3 2,65 2,65

0,65 0,79 0,86 0,85

Водонасыщение, % по объему От 1,0 до 4,0 3,74 3,12 3,16

Коэффициент длительной 0,85 0,9 1,02 1,05

водостойкости, не менее

Трещиностойкость по пределу

прочности на растяжение при расколе при температуре 0 ?С, МПа 2,5-6,0 4,2 4,73 4,71

Стекание вяжущего, % не более 0,2 0,19 0,16 0,15

В четвертой главе предложена технология получения комплексной добавки на основе целлюлозы из льна и масложирового гудрона, дано экономическое обоснование и результаты опытно-промышленных испытаний.

Стоимость полученной комплексной добавки составит порядка 33-35 руб/кг, что на 30 % дешевле немецкой добавки УЫор-бб. Экономический эффект составил 8000 рублей на 1000 м2 верхнего слоя дорожного полотна с толщиной слоя 4 см (и 36000 рублей на 4500 м2 уложенного опытного участка дороги), что обеспечивает экономическое преимущество по сравнению с традиционной добавкой для ЩМА УтЮр-бб. Кроме того применение комплексной добавки позволяет увеличить срок службы дорожного покрытия, за счет улучшения эксплуатационных свойств битума и физико-механических характеристик ЩМА. Опытно-промышленные испытания на участке 184-187 км федеральной дороги Р-239 Казань-Оренбург в течение двух лет эксплуатации показали отсутствие трещин, наплывов, волн и других повреждений на дорожном покрытии.

Заключение

В процессе исследований были получены следующие результаты и выводы:

1. Разработана комплексная добавка к битумному вяжущему на основе масложирового гудрона и травяной целлюлозы;

2. Выявлены оптимальные параметры проведения процесса приготовления эмульсии и пропитки целлюлозного волокна: продолжительность - 30 мин, температура - 40 °С, гидромодуль 1:20 (целлюлозное волокно: эмульсия);

3. Установлено, что наличие связующей добавки на поверхности волокна в количестве 10-14% масс, позволяет уменьшить гигроскопичность добавки в 2,5 раза;

4. Анализ микрофотографий, показал, более разветвленную структуру волокон травяной целлюлозы, а также наличие пор у рапса размером 0,9 - 3,2 мкм, что позволяет объяснить большую сорбционную емкость целлюлозных волокон по сравнению с древесной целлюлозой по отношению к масложировому гудрону и битуму. За счет обменной адсорбции масложирового гудрона из эмульсии на поверхности целлюлозы появляются локальные скопления в виде наростов, затеков, а также тонких пленок, что приводит к утолщению волокон;

5. Наличие на поверхности волокна связующего компонента, в качестве которого выступают соли высших карбоновых кислот в составе комплексной добавки, изменяют структурно-механические свойства вяжущего: повышают температуру размягчения битума, при этом понижая температуру хрупкости, что в свою очередь свидетельствует об увеличение интервала температурной пластичности на 20-30 °С позволяющее использовать битум в широком интервале температур;

6. Наличие на поверхности целлюлозного волокна солей высших карбоновых кислот, которые являются ПАВ анионного типа, облегчает процесс смачивания, что позволяет увеличить адгезию битума на каменном материале на 40% и влияет на когезию увеличивая её с 27 до 44 кг/см? при 25 °С;

7. За счет структурирующего действия битумного вяжущего и увеличения адгезии, использование предложенных комплексных добавок улучшает качество ЩМА по показателю сцепления при сдвиге на 30% и внутреннего трения на 11%, повышает сдвигоустойчивость покрытия в период высоких температур окружающей среды. Опытно-промышленные испытания с применением комплексной добавки для битумного вяжущего показали, что прочность при температурах 20 и 50 С° увеличилась на 1,5 и 2,1 раза соответственно, показатель водонасыщения снизился на 18%. Экономический эффект от внедрения составляет 8000 рублей на 1000 м? дороги с толщиной слоя покрытия 4 см.

Основные публикации по теме диссертации

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК для размещения материалов кандидатских диссертаций:

1. Галимуллин, И.Н. Исследование способа получения стабилизирующей добавки для дорожного строительства / И. Н. Галимуллин, Н.Ю. Башкирцева, H.A. Лебедев, O.K. Нугманов // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - №8 - С. 276-280.

2. Галимуллин, И.Н. Идентификация структуры травяной целлюлозы / И. Н. Галимуллин, Н.П. Григорьева, O.K. Нугманов, H.A. Лебедев и др. // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - №14 - С. 362367.

3. Галимуллин, И.Н. Анализ структуры травяной целлюлозы для применения в щебеночно-мастичном асфальтобетоне/ И. Н. Галимуллин, Н.Ю. Башкирцева, O.K. Нугманов, Н.П. Григорьева, // Вестник Казанского

16

технологического университета. - 2014. - №23 — С. 345-348.

4. Галимуллин, И.Н. Влияние стабилизирующей добавки из травяной целлюлозы на адгезию дорожного битума / И. Н. Галимуллин, Н.Ю. Башкирцева, H.A. Лебедев // Вестник Казанского технологического университета. -2015. -№3 - С. 96-98.

5. Галимуллин, И.Н. Оценка влияния стабилизирующих добавок на технические свойства дорожного битума / И. Н. Галимуллин, Н.Ю. Башкирцева // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2015. - №7 - С. 40-44.

6. Анализ морфологической структуры и термогравиметрия стабилизирующей добавки / И. Н. Галимуллин, Н.Ю. Башкирцева, H.A. Лебедев // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - №13 - С. 14-17.

Патент:

7. Получено положительное решение формальной экспертизы заявки на патент 2014130818 от 24.09.2014.

Статьи в сборниках научных трудов и тезисы докладов на научно-практических конференциях:

8. Галимуллин, И.Н. Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси / И.Н. Дияров и др. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные инженерные проблемы химических и нефтехимических производств», г. Нижнекамск. -2012.-268-С. 20-21.

9. Галимуллин, И.Н. Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси на основе травяной целлюлозы / И.Н. Дияров и др. // Материалы IX международной научно-практической конференции «Современные научные достижения», г. Прага, Чехия. - 2013. -104-С. 80-83.

10. Галимуллин, И.Н. Разработка технологии производства стабилизирующей добавки для дорожного строительства / И.Н. Дияров // VI Международная научно-практическая конференция с элементами научной школы для молодежи «Актуальные проблемы науки и техники», г. Уфа - 2013. -146-С. 42-43.

11. Галимуллин, И.Н. Исследование способа получения стабилизирующей добавки для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси / Н.Ю. Башкирцева, H.A. Лебедев, O.K. Нугманов // Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития химии,

17

нефтехимии и нефтепереработки», посвященной 50-летию Нижнекамского химико-технологического института, г. Нижнекамск. - 2014. - 335- С. 241-244.

12. Галимуллин, И.Н. Анализ морфологической структуры и термогравиметрия травяной целлюлозы для применения в ЩМА / Н.Ю. Башкирцева, O.K. Нугманов // Материалы X международной научно-практической конференции «Вести современной науки», г. Шеффилд, Англия. -2014.-№22-С. 16-18.

13. Галимуллин, И.Н. Исследование и способ получения стабилизирующей добавки для щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси / Н.Ю. Башкирцева, O.K. Нугманов // Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе», г. Казань. -2014.-375-С. 216-217.

Галимуллин Ильнур Наилевич

Комплексная добавка для битумного вяжущего на основе целлюлозы и флотогудрона

Автореферат

Издательско-полиграфическая компания «Бриг» г. Казань, ул. Академическая, д.2. Тел./факс: (843) 537-91-63

Подписано в печать 19.10.2015 г. Формат 60x841/16- Объем 1.25 печ.л. Бумага офсетная. Заказ № 680. Тираж 120 экз. Отпечатано в типографии ООО «ИПК «Бриг»