Click here to load reader

Ugljovodonicna veziva i materijali - grf.bg.ac.rs · PDF file3 UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALI Bitumen Izdvajanje posebnih ugljovodoničnih jedinjenja je vrlo složeno, pa se stoga,

  • View
    227

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of Ugljovodonicna veziva i materijali - grf.bg.ac.rs · PDF file3 UGLjOVODONIČNA VEZIVA I...

  • 1

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIUvod: Bitumeni i katrani

    Bitumeni i katrani mogu se svrstati u graevinske materijale i sirovine za industrijske proizvode koji se vrlo iroko koriste u oblastima: putogradnja, hidroizolacije i antikoroziona zatita.

    Bitumeni i katrani su smee visokomolekularnih ugljovodonika, kao i drugih organskih jedinjenja na bazi kiseonika, sumpora i azota.

    Bitumeni i katrani imaju dobru prionljivost (atheziju) za kamen, pesak, beton, opeku, elik i druge materijale.

    Bitumeni i katrani odlikuju se vodonepropustljivo-u, zadovoljavajuom otpornou na atmosferske uticaje, plastinou i nizom drugih pozitivnih svojstava.

    Definie se kao crna, na normalnoj temperaturi polukruta ili kruta lepljiva masa, potpuno rastvorljiva u ugljendisulfidu (CS2).

    Tehniki bitumeni dele se na prirodne i vetake . Prirodni bitumeni se sreu u prirodi ili skoro u istom

    obliku, ili kao pratioci nekih stena npr. krenjaka i peara.

    Kako su prirodni bitumeni prilino deficitarni, odnosno, kako je eksploatacija bitumena sadranih u stenskim masama vrlo skupa (usitnjavanje, pa zatim obrada toplom vodom ili rastvaraima), u graevinarstvu se danas prvenstveno koriste vetaki bitumeni koji se dobijaju iz nafte .

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIBitumen

  • 2

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIBitumen

    Izdvajanje o kome je re na skici, vri se postupcima atmosferske destilacije ili vakuum destilacije, pri emu se dobijeni ostatak bitumen ili neposredno koristi, ili se podvrgava dodatnim tretmanimapostupcima duvanja i deparafinacije (deasfaltizacije).

    Duvanje Kroz bitumen se na visokoj temperaturi uduvava vazduh oksidacija, polimerizacija.

    DeparafinacijaSmanjivnje sadraja parafina u ostatku (on je u veem procentu tetan sastojak)

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIBitumen

    Elementarni sastav bitumena Visokomolekularni ugljovodonici:

    - Ugljenik (C) 70 80 % - Vodonik (H) 10 15 %

    Sumpor (S) 2 9 % Kiseonik (O) 1 5 % Azot (N) 0 2 %

    Ovi elementi grade niz vrlo sloenih jedinjenja, meu kojima su najvie zastupljeni visoko-molekularni ugljovodonici metanskog (CnH2n+2) i naftenskog (CnH2n ) reda.

  • 3

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIBitumen

    Izdvajanje posebnih ugljovodoninih jedinjenja je vrlo sloeno, pa se stoga, radi izuavanja strukture i svojstava bitumena, najee specijalnim metodama, iz bitumena izdvajaju grupe ugljovodonika sa manjevie slinim svojstvima.Ove grupe jedinjenjadate su pregledom na levoj strani slajda

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIKatran

    Premda se esto identifikuju, izmeu bitumena i katrana postoje velike razlike:

    Kao prvo, u dobijanju: Katran se dobija suvom destila-cijom kamenog uglja, mrkog uglja, drveta i slino.

    Katrani bre stare usled isparavanja lakih ulja u njihovom sastavu, usled oksidacije i polimerizacije.

    Katrani su osetljiviji na temperaturne promene, a prionljivost za agregat je vea, usled ega se esto meaju sa bitumenima.

    Katran je otporniji na naftne derivate. Katran je mrkocrna viskozna tenost, specifinog

    mirisa, sastavljena od meavine razliitih uljnihfrakcija, katranske smole, slobodnog ugljenika i manjih koliina fenola, antracena, naftalina i drugih organskih jedinjenja.

  • 4

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja: Viskoznost

    Za odreivanje viskoznosti koriste se odgovarajui viskozimetri kod kojih se ispitivanja sprovode na bazi teorijske viskoznosti, u kom sluaju se viskoznost izraava u Pa s.

    Viskoznost katrana i jo nekih drugih materijala na bazi bitumena, meutim, odreuje se putem posebnog viskozimetra za katran, kod koga se kao pokazatelj usvaja vreme u sekundama, potrebno da kroz odreenu mlaznicu istekne 50 cm3 supstance na temperaturi od 300 ili 400C. Otvori mlaznice su 10 ili 14 mm, u zavisnosti od viskoznosti uzorka.

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja: Reoloka svojstva

  • 5

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja: Penetracija

    Ispitivanje penetracije je osnovna metoda za identifikaciju bitumena za kolovozne zastore. S obzirom na penetraciju, ovi bitumeni nose oznake BIT 200, BIT 130, BIT 45 itd.- to znai da u sluaju ovih bitumena penetracija iznosi 20 mm, 13 mm, 4.5 mm. Ispitivanje penetracije omogu-ava i definisanje viskoznosti bitumena (postoji niz empirijskih formula za zavisnost penetracija viskoznost, za razne temperature).

    Ureaj za ispitivanjepenetracije

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja: Taka razmekavanja po PK

    Bitumen, kao amorfni materijal, razmekava se u irem temperaturnom intervalu, te je uveden pojam konvencionalne take razmekavanja bitumena. To je temperatura koja se dobija primenom metode prstena i kuglice (PK) . Ispitivanje take razmek-avanja po PK je takoe jedna od standardnih metoda za identifikaciju bitumena: zajedno sa penetracijom, slui za oznaavanje bitumena za industrijske svrhe (duvanih bitumena). Npr. 85/40 duvani bitumen sa takom razmekavanja 85C i penetracijom od 4 mm .

    Aparatura (gore) i postupak (dole) za ispitivanje take razmekavanja po PK

    Postepeno zagrevanje u vodenom kupatiluuzorka bitumena, koji ispunjava metalniprsten propisanih dimenzija, preko kogase, pre poetka ispitivanja, postavlja elina

    kuglica, takoe propisanih dimenzija.

  • 6

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja: Rastegljivost duktilitet i

    Taka loma po Frasu

    Brzina istezanja: 5 cm/min! = 25 0C

    Pad temperature: 10C/min!

    Merenje duktiliteta bitumena

    Odreivanje take loma po Frasu

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja : Indeks penetracije

    Pri oceni kvaliteta bitumena veliki znaaj ima odnos penetracije i temperature razmekavanja.

    S obzirom na uslove kojima su izloeni tokom eksploatacije, bitumeni se smatraju kvalitetnijim ako pri odreenoj temperaturi razmekavanja imaju vee vrednosti penetracije. Drugim reima, odnos izmeu penetracije i temperature razmekavanja predstavlja merilo temperaturne osetljivosti bitumena .

    Temperaturna osetljivost bitumena najee se definie putem tzv. indeksa penetracije IP, koji je funkcija penetracije i take razmekavanja po PK.Na sledeem slajdu prikazan je dijagram za definisanje indeksa penetracije I P .

  • 7

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja : Indeks penetracije

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIIspitivanje stabilnosti bitumena

    Bitumen se u praksi izlae delovanju visokih temperatura, kako bi mu se snizio viskozitet iomoguilo obavijanje agregata slojem optimalnedebljine. Time dolazi do odreenih hemijskih procesau bitumenu i do promene njegovih svojstava .

    Za ocenu ovih promena vri se ispitivanje stabilnosti bitumena, koje se sastoji u zagrevanju bitumena 5 h na temperaturi 163C, u posudi prenika 128 mm i u sloju debljine 4 mm. Meri se gubitak mase i vre neka od osnovnih ispitivanja, pa se na bazi poreenja dobijenih rezultata donosi zakljuak o stabilnosti bitumena .

    Vaei tehniki propisi precizno definiu granice u okviru kojih mogu da se kreu svojstva bitumena posle izvrenog ispitivanja stabilnosti .

  • 8

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIUgljovodonina veziva za kolovoze

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIUgljovodonina veziva za kolovoze

  • 9

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIUgljovodonina veziva za kolovoze

    Razreeni bitumeni za kolovozne zastore

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIUgljovodonina veziva za kolovoze

    Bitumenske emulzije

  • 10

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIUgljovodonina veziva za kolovoze

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: definicija, vrste asfalta

    Pod asfaltima se podrazumevaju vetaki kameni materijali dobijeni ovravanjem racionalno sastavljenih meavina od:Ugljovodoninih veziva (bitumena i/ili katrana),Kamenog brana iKrupnijeg kamenog agregata (renog ili drobljenog).

    Ovakve meavine mogu se nai i u prirodi, pa se moegovoriti o prirodnim i vetakim asfaltima.

    U zavisnosti od vrste meavine, postoji vie tipova vetakih asfalta:Povrinske obrade,Penetracije, polupenetracije i zasuti makadam,Asfaltni betoni (asfalt betoni),Liveni asfalti iSpecijalni asfalti.

  • 11

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni

  • 12

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni

    Iz uslova da je: Vuv= muv /uv= Va

    Iz uslova da vezivo obavije svazrna agregata slojem debljine , tj.:Vuv= muv /uv= F(1) U poslednjem, treem izrazu je:

    k0 = uv e

  • 13

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni

  • 14

    UGLjOVODONINA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni

    Ispitivanje stabilnosti i teenja po Maralu Ovo ispitivanje vri se na cilindrima =101,6 mm, H=63,5 mm

    koji se izrauju zbijanjem, na tano propisan nain. Ovi uzorci se zagrevaju do T=60C, a zatim se podvrgavaju ispitivanju

    stabilnosti i teenja u naroitoj, Maralovoj presi . Uzorak se u presi izlae pritisku po izvodnicama, pri emu su eljusti kojima se vri optereenje polukrune, sa poluprenicima krivine jednakim polupreniku uzorka.

    Brzina kretanja eljusti je konstantna50 mm/min. Prati se rast sile (kN) i rast deformacije na mernom instrumentu (mm).

    U momentu dostizanja maksimalne sile vri se oitavanje sile i odgovarajue deformacije uzorka. Ove dve vrednosti oznaavaju se kaoStabilnost i teenje po Maralu .

    Na bazi ove dve veliine sraunava se Modul ukoenosti po Maralu na 60C, prema izrazu:

    MPa (N/mm 10mm

    kN 2 ==m