Реєстраційний номер
0825U000563, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
03-07-2023
Статус
Захищена
Назва роботи
Дорожні катіонні бітумні емульсії на ортофосфорній кислоті з покращеними властивостями
Здобувач
Волліс Олексій Євгенович,
Керівник Сідун Юрій Володимирович
Опонент Ільченко Володимир Васильович
Опонент Золотарьов Віктор Олександрович
Опонент Гамеляк Ігор Павлович
Рецензент Гринчук Юрій Миколайович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет "Львівська політехніка"
Опис
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального завдання з розроблення спеціальних складів катіонних бітумних емульсій з ортофосфорною кислотою, які характеризуються покращеними властивостями в контексті потреб дорожніх бітумно-емульсійних технологій. Внаслідок правильного добору складу емульсії на ортофосфорній кислоті можна добитись більш безпечного та менш корозійного технологічного процесу виготовлення емульсії та покращення властивостей самої емульсії для конкретної бітумно-емульсійної технології. Заміна традиційної соляної кислоти на ортофосфорну в складі емульсії може забезпечити покращення властивостей бітумних емульсій без застосування модифікаторів чи спеціальних добавок різної дії.
Досліджено властивості сировинних матеріалів, також фізико-механічні властивості бітумних емульсій. Підібрано п’ять бітумних в’яжучих, які відрізнялись походженням, сировинною нафтою (легка, важка). Виявлено, що виготовлення стабільних емульсій не можливо із технічними ортофосфорними кислотами концентрації 75%, незалежно від їх виробництва. Встановлено, що зчеплюваність емульсій із соляною та ортофосфорною кислотою та широковживаними гранітними заповнювачами є схожою, але за використання неоптимального за критерієм зчеплення Мокрянського кам’яного матеріалу вищий показник зчеплення демонструє емульсія із ортофосфорною кислотою.
Встановлено, що емульсія із ортофосфорною кислотою за відсутності в дорожній суміші портландцементу буде демонструвати дуже повільний розпад (надстабільні емульсії), що дасть змогу розширити часові рамки до розпаду (схоплювання) самої суміші. Це забезпечить запас часу для транспортування таких сумішей. Визначено, що за використання в дорожніх сумішах портландцементу із емульсією з ортофосфорною кислотою дасть змогу скоротити розпад суміші і як наслідок пришвидшити темпи набору когезійної міцності суміші. Запроектовано склади литих сумішей за різного вмісту компонентів суміші на різних емульсіях для визначення впливу кожного з компонентів емульсії та суміші на час розпаду суміші та її когезійну міцність. Визначено, що включення в склад емульсії 85% ортофосфорної кислоти та спеціального емульгатора дає змогу використовувати для литих сумішей неоптимальні окиснені бітуми з легкої нафти та заповнювачі не залежно від значень показника метилену синього за критеріями когезійної міцності та втрати матеріалу за вологого зносу. Набір необхідної когезійної міцності литої емульсійно-мінеральної суміші на емульсії із ортофосфорною кислотою відбувається за 30 хв, а втрати матеріалу за вологого зносу становлять не більше 100 г/м2 порівняно із литої сумішшю із емульсією на соляній кислоті і оптимальним в’яжучим до 30 хв та до 50 г/м2 відповідно, із неоптимальним в’яжучим більше за 420 хв (7 годин) та 1066 г/м2 відповідно. Встановлено, що зчеплюваність за високих температур у емульсії із ортофосфорною кислотою і карбонатним заповнювачем є вищою на 0,5 бала ніж у емульсії із соляною кислотою. Щодо механічної адгезії за експлуатаційних температур із гранітним щебнем, то вона кількісно та масово є дещо вищою у емульсії із ортофосфорною кислотою ніж з соляною. Встановлено, що за характеристиками міцності та водостійкості зразків суміші емульсії на ортофосфорній кислоті доцільно застосовувати у технології холодного ресайклінгу за використання заповнювачів із магматичних та карбонатних порід. Проте використання останнього заповнювача є ефективнішим, адже границя міцності за 20°С та 50°С на 28 добу вища на 10% у двох випадках, а водостійкість за тривалого водонасичення вища на 9,3% ніж у зразків на соляній кислоті. Наведено результати промислового впровадження використання емульсій на ортофосфорній кислоті для технології литих емульсійно-мінеральних сумішей, за якими виготовлено 1863,67 т бітумної емульсії.
Результати дисертаційної роботи використовуються і впроваджені в навчальний процес кафедри автомобільних доріг та мостів Національного університету «Львівська політехніка». Наведена економічна ефективність розроблених складів бітумних емульсій із ортофосфорною кислотою порівняно із складними на оптимальному дистиляційному бітумі з важкої нафти та традиційній соляній кислоті для литих сумішей. Представлено розрахунок вартості складів бітумних емульсій для технології поверхневої обробки та холодного ресайклінгу. Наведені загальні рекомендація щодо виготовлення, транспортування та використання бітумних емульсій, зокрема і емульсій із ортофосфорною кислотою.
Дата реєстрації
2025-02-17
Додано/оновлено в НРАТ
2025-02-17 / 2026-07-01
