реферат. Отчет Базы органических материалов Руководитель Н. А. Артемьева подпись, дата
 Скачать 0.88 Mb.
|
|
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Инженерно-строительный институт Кафедра «Автомобильные дороги и городские сооружения» Отчет Базы органических материалов Руководитель _________ Н.А.Артемьева подпись, дата Студент ДС17-11БП, 411722800 _________ А.А. Бочкарева подпись, дата Красноярск 2020 1. Классификация органических материалов для транспортного строительства. Органические вяжущие материалы — вещества органического происхождения. Они способны под влиянием физических или химических процессов переходить из пластичного состояния в малопластичное или твердое и обладают достаточной адгезией к минеральным, металлическим и другим материалам. Эти вещества встречаются в природе в составе битуминозных горных пород (природные) или получаются искусственно путем относительно простой переработки сырья органического происхождения. Сырьем для получения искусственных органических вяжущих (битум, дегти, эмульсии на их основе) являются нефть, каменный уголь, древесина, горючие сланцы, торф. Наибольшее применение в строительстве получили дегтевые и битумные вяжущие материалы. Дегтевые вяжущие — искусственные материалы, получаемые в заводских условиях. При сухой перегонке (без доступа воздуха) каменного или бурого угля, сланца, дерева, торфа и других органических веществ с целью получения кокса, полукокса, газа образуются вязкие жидкости, называемые соответственно каменноугольными, буроугольными, сланцевыми, древесными, торфяными дегтями. Дегтевые материалы применяют ограниченно, так как большинство из них служат сырьем для получения разных химических продуктов. К тому же дегтевые вяжущие и материалы на их основе под влиянием влаги, кислорода воздуха, солнечной радиации сравнительно быстро стареют, становясь хрупкими и малопрочными, а также обладают неприятным запахом и выделяют вредные для здоровья вещества . Битумные вяжущие вещества могут быть как природные, так и искусственные. Природные битумы (твердые или вязкие) образовались из нефти в верхних слоях земной коры в результате испарения летучих фракций и под влиянием окислительного процесса и полимеризации. Природные битумы иногда встречаются в виде залежей, состоящих из битума с небольшим количеством минеральных примесей, но чаще они содержатся в осадочных горных породах — песках, песчаниках, карбонатных породах (известняках СаС03, доломитах СаС03 • MgC03), глинистых грунтах. Такие породы называют асфальтовыми или битуминозными. Природные битумы отличаются высокой атмосферостойкостью и хорошим прилипанием (адгезией) к поверхности каменных материалов, но из-за дефицитности и высокой стоимости в строительстве применяются ограниченно. Их используют главным образом в химической и лакокрасочной промышленности. В настоящее время во всем мире получили наибольшее распространение нефтяные битумы, получаемые из нефти путем переработки остатков, образовавшихся при ее фракционной перегонке. 2 Основы проектирования баз органических материалов По возможности передислокации баз органических материалов делят на передвижные, полустационарные и стационарные. Передвижные работают на одном месте менее одного сезона, полустационарные - один-два сезона и стационарные - более двух. Место размещения базы устанавливают после технико-экономического обоснования, предусматривая доставку материала к месту использования. Способ приема органических материалов, складирование и внутризаводское транспортирование должны исключать снижение их качества и загрязнение окружающей среды. Складирование осуществляют на подготовленных площадках, оснащенных специальным оборудованием, благодаря которым все сохраняется согласно нормам. Способы выгрузки битума из бункерных полувагонов и цистерн и конструкции битумохранилищ должны исключать его обводнение и загрязнение. Для приема битума по железной дороге и его хранения рекомендуется использовать типовой проект №708-12.84 "Битумохранилище для строительства автомобильных дорог вместимостью 500т", разработанный Киевским филиалом института "Союздорпроект". Для увеличения вместимости битумохранилище следует соединить блоками (2 ´ 500, 3 ´ 500 и 4 ´ 500 т). Для обеспечения комплексной автоматизации технологических процессов на базе наиболее целесообразно использовать блочный (модульный) принцип компоновки электрооборудования. Блоки управления, составленные по унифицированным схемам из однотипных приборов и аппаратов, позволяют добиться максимально необходимого уровня автоматизации и диспетчеризации. Основой может служить разработанная Киевским филиалом Союздорпроекта блочная система автоматизации передвижных поточно-транспортных систем. На территории базы располагают бытовые помещения, контору, лабораторию, склад, весовую. В целях рационального использования территории большинство зданий блокируют. Для притрассовых и передвижных баз рекомендуется использовать проекты зданий контейнерного типа из каталога проектов инвентарных зданий для строительно-монтажных организаций. Для стационарных баз существуют типовые проекты служебно-бытовых зданий. Все проезды и площадки на территории должны иметь твердое покрытие (например, асфальтобетонное). При работе на базе необходимо предусматривать мероприятия по защите окружающей среды, для чего в состав завода включают очистные сооружения и рассчитывают предельно допустимые выбросы в атмосферу для усредненных условий. Битумные базы предназначаются для приемки, хранения и подготовки для использования битума и других органических вяжущих материалов при строительстве аэродромов. В зависимости от наличия железнодорожного пути битумные базы классифицируют на прирельсовые и приобъектные, доставка вяжущих материалов на которые производится автобитумовозами. При наличии приобъектной базы в ряде случаев приходится устраивать промежуточную базу-склад, как правило, около железной дороги, иногда с устройством железнодорожного тупика. Обычно на базе-складе только хранят битум с нагревом его до состояния текучести (80—90°С), доставляя битум на приобъектную базу. Если расстояние от базы-склада невелико (в пределе экономичной дальности транспортирования), на ней организуют обезвоживание и нагрев битума до рабочей температуры (150—170°С), доставляя горячий битум в автобитумовозах или автогудронаторах. Доставку битума со склада-базы организуют по часовым графикам, увязанным с потребностями в вяжущих материалах. Доставка и разгрузка битума. При транспортировании битумов по железной дороге в качестве транспортных средств используют цистерны-термосы грузоподъемностью 50—80 т или бункерные полувагоны 40—60 т, в составе которых имеются четыре-шесть секций (бункеров). Полезная грузоподъемность автобитумовозов от 7 до 60 т. Все виды транспортных средств имеют теплоизоляцию и устройство для разогрева битума паром, топочными газами и электрообогрев. Бункерные полувагоны имеют двойные стенки для пропуска пара при разогреве. Слив битума из железнодорожных цистерн производится через сливной патрубок — клапан, к которому прикрепляют шланг или сливают непосредственно по лотку в битумохранилище. Для разгрузки бункерные полувагоны используют лебедку. При этом опрокидывают отдельно каждый бункер на широкий лоток, по которому содержимое скатывается комом в битумо-хранилище или стекает по нему (в зависимости от состояния битума). Из автобитумовозов битум сливают самотеком через патрубок, к которому крепится гибкий шланг, или путем перекачки насосом. Целесообразен принудительный слив из цистерн-термосов, а не самотеком. При использовании насоса снижаются потери при разгрузке, приемная площадка не загрязняется. Жидкие битумы и сырые дегти при температуре воздуха 10° С сливают без подогрева. В холодное время необходим подогрев их до температуры 40—50°С. Хранение и технология нагрева битума. Для хранения органических вяжущих применяют в основном крытые битумохранилища ямного типа. Битумохранилища оснащают оборудованием для нагрева битума до жидкотекучего состояния и шестеренным насосом. Лучшие эксплуатационные качества имеет крытое битумохранилище, оборудованное нагревательно-перекачивающим агрегатом с выработкой 3—6 т/ч при нагреве битума с влажностью 5% до 90°С. Нагревательно-перекачивающий агрегат обеспечивается паром от передвижного парообразователя или стационарных котельных установок. Хранение битума с подогревом целесообразно также в обогреваемых цистернах. В цистернах можно хранить битум необезвоженный или нагретый до рабочей температуры. За рубежом для хранения битума широко используют горизонтально или вертикально расположенные стальные цистерны, в которые битум загружается из автобитумовозов. Цистерны имеют теплоизоляцию и огневой (газовый), электрический, жидкостный и комбинированный обогревы. Цистерны с электрическим обогревом используют преимущественно для хранения битума, а с жидкостным и огневым — для нагрева битума до рабочей температуры. Целесообразны цистерны, оборудованные автоматической аппаратурой, контролирующей температуру битума и жидкого теплоносителя, а также устройствами, прекращающими подачу топлива в форсунку при остановке циркулярного насоса. Рабочая температура битума регулируется от 40 до 180° С. 2.2 Перевозка, хранение, приемка и контроль качества органических вяжущих Органические материалы перевозят железнодорожным транспортом в открытых и полуоткрытых вагонах, в цистернах и специальных бункерных полувагонах, а также автомобильным транспортом. Твердые битумы, битуминозные породы и каменноугольные пеки (дегти) доставляют потребителям в обычных вагонах, а также автомобилями и самосвалами. Многие нефтеперерабатывающие заводы твердый битум выпускают в трехслойных бумажных мешках массой по 50 кг, а также в кусках или брикетах без упаковки. Вязкие битумы и отделенную органическую часть битуминозной породы чаще всего перевозят в бункерных опрокидывающихся полувагонах, автогудронаторами и в автоцистернах, а также в железнодорожных цистернах, оборудованных змеевиками для разогрева. Жидкие битумы и дегти, как правило, перевозят в цистернах с оборудованием для подогрева вяжущего и для его слива. Органические вяжущие материалы поставляются партиями. Партией считается продукт с одинаковыми качественными показателями свойств. При поставке вяжущего автоцистернами партией считается каждая цистерна. Срок хранения органических вяжущих битумов и дегтей устанавливается для каждого вида вяжущего. Так, для вязких битумов и дегтей он составляет 1 год; жидких битумов класса БГ – 2 месяца; СГ – 6 месяцев; для МГ – 8 месяцев. По истечении гарантийного срока хранения вяжущие перед применением должны быть проверены на соответствие требованиям стандартов. Перед употреблением органические вяжущие материалы обезвоживают и подогревают до рабочей температуры, которая зависит от вязкости вяжущего и составляет 50-180ºС. Твердые и вязкие битумы нагревают до 155-180ºС, а жидкие битумы и дегти – 50-70ºС. Нагревать вяжущие выше рабочих температур нельзя, т.к. это приводит к интенсивному испарению легких летучих фракций, резкому изменению свойств материала и, в частности, увеличению вязкости и уменьшению пластичности. Битумные и дегтевые эмульсии транспортируют в цистернах, автогудронаторах, битумовозах и т.д. Срок хранения бысто- и среднераспадающихся эмульсий – не более 1 месяца при температуре воздуха не ниже 0оС; медленнораспадающихся эмульсий – не более 2 месяцев при температуре воздуха не ниже -4оС. При применении органических вяжущих материалов должны строго соблюдаться правила техники безопасности и охраны труда. Участки кожи, пораженные битумом, промывают соляркой, бензином или керосином, а затем делают примочку из 96%-ного этилового спирта. В случае попадания эмульсии на лицо и руки их следует быстро обмыть холодной водой. Остатки битума смывают керосином или соляровым маслом. 2.3 Добавки к органическим вяжущим материалам Для изменения физико-механических свойств в органические вяжущие материалы вводят различные добавки. В зависимости от того, какое действие они оказывают на органическое вяжущее и какие свойства улучшают, добавки подразделяют на: разжижающие; пластифицирующие; модифицирующие; улучшающие адгезию и композиционные. Разжижающие добавки используют для уменьшения вязкости битумов, органической части нефтебитуминозных пород или дегтей и, в частности, для получения жидких битумов и составленных дегтей. Для понижения вязкости битумов применяют продукты нефтепереработки, для дегтей – продукты перегонки дегтевых смол и т.д. В зависимости от вязкости разжижаемого вяжущего и требуемой вязкости конечного продукта массовая доля разжижителя может колебаться от 2 до 50%. При введении в вяжущее разжижителя происходит не только уменьшение вязкости, но и пластификация этого вяжущего. Таким образом, некоторые разжижители являются своего рода пластификаторами. Пластифицирующие добавки обычно применяют для увеличения пластичности вяжущих материалов. Важнейшей особенностью этих добавок является их способность растворяться в пластифицируемом вяжущем, которая проявляется наиболее заметно, когда добавка и вяжущее совместимы, т.е. близки по составу. При введении в органическое вяжущее вещество пластификатора происходит понижение температуры размягчения и температуры хрупкости, следовательно, увеличивается интервал пластичности. Однако при излишке пластификатора может произойти снижение теплоустойчивости и химической стойкости вяжущего. Пластификаторы также уменьшают вязкость вяжущего. В качестве пластификатора используют мазут, гудрон, антраценовое масло, содержание которых устанавливается опытным путем и колеблется в пределах 2-40%. Модифицирующие добавки в органические вяжущие материалы вводят для улучшения упругих свойств, растяжимости, когезии и других показателей. Пластификация является частным случаем модификации, изменяющим свойства вяжущего в нужном направлении. В качестве модифицирующих добавок применяются эпоксидные смолы, полистирол, синтетический каучук, резиновая крошка и др. материалы. Эти добавки в горячем битуме или дегте составляют 1-6% от массы вяжущего. В горячем вяжущем с незначительной вязкостью происходит лучшее их распределение и объединение с вяжущими. Синтетические и натуральные каучуки пригодны также для модификации вязких и жидких битумов и дегтей. При использовании этих добавок значительно повышаются температура размягчения и пластичность, улучшается сцепление с каменными материалами, понижается вязкость вяжущего, что дает возможность готовить бетоны при более низких температурах. Битумы и органическую часть нефтебитуминозных пород можно также модифицировать эпоксидными и кумороновыми смолами, а дегти – полистиролом и другими сложными эфирами. При введении в органические вяжущие материалы модифицирующих добавок из синтетических смол значительно увеличивается их теплостойкость, растяжимость при 0оС и когезия в 1,5-2 раза. 2.4 Какие способы подогрева вяжущих материалов существуют? Применяемые при строительстве усовершенствованных дорожных покрытий органические вяжущие материалы — битумы (нефтяные и сланцевые) и дегти — доставляются к битумохранилищам в железнодорожных цистернах или бункерных полувагонах. Пек и твердые вязкие битумы перевозятся также и навалом. Наполнение вязким битумом цистерн и бункеров на крекинг-заводах производится при температуре 200—230° С. Для перевозки вяжущих материалов применяют двухосные и четырехосные цистерны грузоподъемностью 25 и 50 т. Цистерны имеют термоизоляцию и змеевики для парообогрева. При сливе вязких битумов из цистерн их нагревают до температуры 60—80° С, а жидкие битумы, если температура наружного воздуха выше 10° С, сливают без подогрева. На железнодорожной платформе устанавливаются по 4 бункера вместимостью по 10 л3 битума. Они имеют обогревательные рубашки, через которые пропускается пар, расплавляющий тонкий слой битума, прилегающий к стенке, и при опрокидывании бункера битум свободно вываливается из него. Бункера по сравнению с цистернами требуют меньше времени и пара для прогрева битума. Расход пара на разогрев 1 т битума в бункерных вагонах составляет 8 кг летом и 11 кг зимой, а в цистернах — от 10 до 40 кг летом и до 135 кг зимой. Продолжительность разогрева битума в цистернах достигает 8 ч. Для разогрева битума используются передвижные парообразователи, нагреватсли-циркуляторы, переносные змеевики и электрогрелки. Выполненные в последнее время исследования показывают большую эффективность применения виброподогревателей для разогрева битума. По данным В. Д. Портнягина и Н. В. Михайлова при разогреве вязкого битума БН-Ш неподвижным подогревателем при температурном напоре = 35° коэффициент теплоотдачи равен 40,5 вт/м2 -град, при вибрирующем подогревателе с частотой 10 гц и амплитудой 20 мм коэффициент теплоотдачи возрастает до 415 вт/м2-град, т. е. более чем в 10 раз. Из выпускаемых нашей промышленностью парообразователей широко применяется прицепной парообразователь, состоящий из парового котла с жаровыми трубами, форсунок для сжигания топлива. Битумные хранилища служат для приема, хранения и разогрева битума. Они могут быть постоянными или временными, а в зависимости от способа постройки (рис. 1) — наземными, полуямными и ямными. По способу подогрева различают битумохранилища с газовым, паровым и электрическим подогревом. Хранилища постоянного типа применяются при длительном хранении битума в больших количествах. Такие хранилища обычно устраиваются на крупных дорожных стройках и в городских дорожных хозяйствах. Вместимость их — 500 м3 и более. Хранилище наземного типа устраивается в том случае, если высота уровня грунтовых вод не позволяет заглу-биться в землю. Хранилище временного типа устраивается из грунта на площадке, очищенной от дерна. Земляной валик отсыпается послойно по контуру и каждый слой уплотняется. Откосы валика в этом случае устраиваются полуторные с шириной поверху не менее 0,5 м, высота хранилища обычно 1,0—1,5 м. Из временных земляных битумохранилищ экономически наиболее выгодными являются хранилища полуямного типа (рис. 1), так как здесь весь грунт, вынутый из котлована, используется для устройства валика. Глубина таких хранилищ — 2,0—2,5 м. В земляных хранилищах ямиого типа (рис. 1) котлован обносится небольшим валиком высотой около 0,5 м. Глубина котлована достигает 3 м. Чтобы предохранить битум от загрязнения и обводнения, хранилища устраиваются с облицованными стенками и дном. В битумохранилище битум разогревается только до температуры 60—80° С, а далее он перекачивается насосом в битумоплавильные котлы, где обезвоживается и нагревается до рабочей температуры. К насосу битум поступает по приемному патрубку, снабженному фильтром. Шарнирное крепление патрубка позволяет забирать битум с любого уровня. |