Bài giảng Chương 8: Vật liệu hữu cơ

Chia sẻ: Phạm Xuân Cường Cường | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

223
lượt xem 50
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Chương 8: Vật liệu hữu cơ trình bày khái niệm, phân loại chất kết dính hữu cơ (CKD HC); Bitum dầu mỏ; các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum dầu mỏ quánh xây dựng đường (TCVN 7493 : 2005); nhũ tương bitum dầu mỏ; bê tông asphalt (BTAF).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 8: Vật liệu hữu cơ

PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 CHƯƠNG 8 : VẬT LIỆU HỮU CƠ 8.1 Chất kết dính hữu cơ (CKD HC) a) Khái niệm  Các loại VL như bitum, guđrông, nhũ tương, nhựa màu là các CKD HC. Tồn tại ở dạng cứng, quánh, lỏng, thành phần chủ yếu là các hiđrô cácbon cao phân tử , có khả năng trộn lẫn và dính kết các vật liệu khoáng làm thành VLng, nhânợạo. chống thấm  Dùng tạo mặt đườ đá VL l tp, VL -Khi đun nóng => lỏng, khi nguội, nó dính vào bề mặt VL => đá -Tương đối ổn định đối với không khí, nước -Hoà tan ít trong nước và axit vô cơ. -Hoà tan nhiều trong dung môi hữu cơ.
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.1 b) Phân loại  -Theo thành phần hóa học: -bitum là hỗn hợp của các hydro cacbon chủ yếu mạch thẳng, naphtalen và loại mạch vòng ở dạng cao phân tử, và một số phi kim như: O, N , S. -guđrông: là hỗn hợp của các hydro cacbon chủ yếu là hydro cacbon thơm và một số phi kim khác.  -Theo nguồn gốc nguyên liệu: -bitum dầu mỏ -bitum đá dầu -bitum thiên nhiên -guđrông than đá -grđrông than bùn -guđrông gỗ
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001
PHẠM XUÂN CƯỜNG b) 013109001  -Theo tính chất xây dựng ở 20-250C : (a) a)bitum và guđrông rắn: Cứng b)bitum và guđrông quánh: Mềm, quánh (b) -c)bitum và guđrông lỏng: Lỏng. (c) -d)nhũ tương bitum và guđrông: hạt chất kết dính phân tán trong nước. lỏng và dùng trong trạng thái nguội. (d)
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.2 Bitum dầu mỏ 8.2.1 Thành phần  Hỗn hợp phức tạp của các hyđrô cácbon (metan, naftalen, các loại mạch vòng) và một số dẫn suất phi kim khác;  Có màu đen,  Hòa tan trong benzen (C6H6), cloruafooc(CHCl3), disunfuacacbon (CS2) và một số dung môi hữu cơ khác.  Thành phần hóa học: C = 82 -88%, H=8-11%, S =0-6%, O=0-1.5%, N=0.5-1%
PHẠM XUÂN CƯỜNG 8.2.1 013109001 Các nhóm hóa học gồm 3 nhóm chính: +chất dầu (45-60%): (300-600 đvC), không màu, (ρ=0,91-0,92 g/cm3); tăng tính lỏng, giảm tính quánh của bitum. +chất nhựa (15-30%): (600-900 đvC), ρ= 1, màu nâu sẫm, có thể hòa tan trong benzen, etxăng, cloruafooc; tăng tính dẻo, nhựa axit làm tăng tính dính bám của bitum với đá bazơ. +chất át phan rắn (10-30%): (1000-6000 đvC), ρ= 1.1-1.15, màu nâu sẫm hoặc đen, không bị phân giải khi đốt (t < 3000C), chỉ hoà tan trong cloruafooc, têtraclorua cacbon (CCl4), không hòa tan trong ête, dầu hỏa và axêtôn; tăng tính quánh và nhiệt độ hoá mềm.
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.2.1 4 nhóm phụ :  +Nhóm cacben (≤ 1,5%): có màu đen sẫm, ρ >1. Tính chất gần giống nhóm átphan, nhưng không tan trong benzen, CCl4 nhưng hoà tan được trong đisunfua cacbon.  +Nhóm cacbôit (≤ 1,5%): là chất rắn ở dạng muội, không hoà tan trong bất cứ dung môi hữu cơ nào.  +Nhóm axit átphan và các anhydrit (
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.2 .2 Cấu trúc Là một hệ thống keo phức tạp có cấu trúc cơ bản là cấu trúc mixen. Mỗi mixen bao gồm một số lượng lớn các phân tử có phân tử lượng nhỏ bao quanh các phân tử có phân tử lượng lớn. Khi mật độ các phân tử lượng lớn tăng, lực tương hỗ giữa các mixen lớn thì mỗi mixen là một nút mạng. Cấu trúc mixen được coi là cấu trúc phân tán. Với bitum, pha phân tán là át phan, cacboit, cacben, xung quanh là chất nhựa là chất hoạt tính bề mặt và môi trường phân tán là chất dầu. Với guđrông than đá, pha phân tán là cácbon tự do, môi trường phân tán là chất dầu, còn chất nhựa đóng vai trò là chất hoạt tính. Không có giới hạn rõ ràng phân chia giữa các pha phân tán và môi trường phân tán
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.2 .2  3 loại cấu trúc phân tán: (sol; gel; sol-gel) (1) Cấu trúc sol (bitum lỏng, bitum quánh nấu chảy): đặc trưng cho bitum có hàm lượng chất dầu và chất nhựa lớn. Các mixen không tương hỗ lẫn nhau và chuyển động tự do trong môi trường dầu.
PHẠM XUÂN CƯỜNG 8.2.2 013109001 (2) Cấu trúc gel (bitum rắn và quánh ở nhiệt độ thấp): các mixen xích lại gần nhau, tương hỗ lẫn nhau tạo nên cấu trúc không gian. Cấu trúc này tạ nên tính đàn hồi cho chất kết dính. Cấu trúc gel
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.2.2 (3) Cấu trúc sol-gel (bitum quánh ở nhiệt độ thường): làm cho vật liệu có tính đàn hồi dẻo và tính nhớt.
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.2.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum dầu mỏ quánh xây dựng đường (TCVN 7493 : 2005)  Bitum dầu mỏ loại quánh được chia làm 6 mác dựa vào độ kim lún ở 250 C: 20-30; 40-50; 60-70; 85-100; 120-150; 200-300 . Bitum phải đạt 11 chỉ tiêu kỹ thuật sau:  -Độ độ kim lún lún ở 250 C theo mác  -Độ kéo dài ở 250C: từ 40 - 100cm theo mác  -Nhiệt độ hóa mềm : từ 350 C - 520 C  -Nhiệt độ bắt lửa: 2200 C - 2400 C  -Lượng tổn thất lớn nhất sau khi đun 5h ở 1630 C: 0.2 -1%  -Tỷ lệ độ kim lún so với ban đầu 70-80%  -Lượng hòa tan trong tricloetylen: 99%  -Khối lượng riêng: 1-1.05 g/cm3  -Hàm lượng parafin lớn nhất  -Độ nhớt ở 1350 C  -Độ dính bám với đá: cấp 3
8.2.4 Phạm vi sử dụng của bitum dầu mỏ quánh xây dựng đường  Tính quánh càng cao thì càng thì cường độ của BTAF sẽ càng cao nhưng BT càng đặc, giòn và khó thi công. Vì vậy mác bitum phải lựa chọn dựa vào thiết bị thi công, điều kiện khí hậu .  1: 200/300: làm lớp tráng mặt đường  2: 120/150: gia cố đất, làm lớp tráng mặt, lớp thấm nhập, làm mặt đường BTAF ở vùng có khí hậu ôn hòa  3: 85/100: làm lớp thấm nhập mặt đường, BTAF ở vùng có khí hậu ôn hòa, BTAF nóng làm mặt đường vùng khí hậu lục địa.  4: 60/70: BTAF nóng làm mặt đường ở xứ nóng, vật liệu lợp, cách nước.  5: 40-50: BTAF nóng làm mặt đường ở xứ nóng cho xe nặng  6:20-30: chế tạo mastit asphalt cứng cho các lớp mặt đường đặc biệt PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.3 Nhũ tương bitum dầu mỏ 8.3.1 Khái niệm  Là hệ thống keo gồm 2 chất lỏng không hòa tan vào nhau, trong đó 1 chất lỏng phân tán vào chất lỏng kia dưới dạng những giọt nhỏ li ti d ≥ 0.1µm (d
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.3.1
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.3.2 Phân loại  -Theo đặc trưng của pha phân tán và môi trường phân tán: +Nhũ tương dầu-nước: PPT là bitum, MTPT là nước (thuận) +Nhũ tương nước-dầu: PPT là nước, MTPT là bitum (nghịch)  -Theo chất nhũ hóa: +nhũ tương kiềm (anion hoạt tính): dùng chất nhũ hoá là muối kiềm của axit béo, axit naftalen, nhựa hay axit sunfua có độ pH từ 9-12 +nhũ tương axit (cation hoạt tính): dùng chất nhũ hoá là các muối của các chất amoniac bậc bốn, điamin...có độ pH từ 2-6 +nhũ tương không sinh ra ion: dùng chất nhũ hoá không sinh ra ion như cao su tổng hợp, pôlyizôbutilen...độ pH=7 +nhũ tương bột nhão: chất nhũ hoá ở dạng bột vô cơ như bột vôi tôi, đất sét dẻo, trênpen, điatômit.
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.3.2  -Theo nồng độ của pha phân tán: +đậm đặc: PPT< 74% +đậm đặc cao : PPT>74%  -Theo tốc độ phân giải của nhũ tương : + nhanh, +vừa, +chậm.  -Theo khả năng trộn lẫn của nhũ tương với vật liệu khoáng, nhũ tương được chia ra 3 loại 1,2,3
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.3.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của nhũ tương bitum dầu mỏ quánh xây dựng đường  Nhũ tương bitum được chia mác dựa vào tốc độ phân giải. Nhũ tương bitum phải đạt 6 chỉ tiêu kỹ thuật sau:  Độ nhớt bằng nhớt kế: C203 = 550 (s)  Độ phân giải: P= [N2/N1]100% thí nghiệm nhúng sỏi có d=6-12mm vào nhữ tương 2 phút, nhấc ra 30 phút, rồi xối nước trong 15 phút. N1: lượng nhựa còn lại sau thí nghiệm. N2: lượng nhựa còn lại trên mặt sỏi trước thí nghiệm. P= 100-50 phân giải nhanh; 10-50: PG vừa; < 10 PG chậổ  Tính mn định thể tích khi bảo quản: đo mức độ lắng đọng sau 7, 30 ngày bằng sàng 0,14mm. Yêu cầu lượng sót ≤ 0,1% theo khối lượng  Tính ổn định thể tích khi vận chuyển: đo độ lắng đọng sau 2h vận chuyển  Tính dính bám với bề mặt VL khoáng: sau khi rửa ở 1000 C vẫn phải còn bám ≥ 75% (NT bazơ), ≥ 95% (NT axit)  Tính chất của phần còn lại sau chưng cất ở 3600 phải giống bitum lỏng
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.4 Bê tông asphalt (BTAF) 8.4.1 Khái niệm  Là loại đá nhân tạo nhận được từ việc nhào trộn và làm đặc chắc hỗn hợp bao gồm đá dăm, cát, bột khoáng và chất kết dính hữu cơ được lựa chọn với thành phần hợp lý và có thể sử dụng thêm phụ gia.  Bi tum là môi trường phân tán còn bột khoáng là pha phân tán tạo ra(CKDAP).  Bi tum hấp phụ lên bề mặt BK=> Bitum hấp phụ => nên tính chất cơ học của nó tăng lên => tính quánh cao hơn, ổn định nhiệt hơn bitum
PHẠM XUÂN CƯỜNG 013109001 8.4.2 Phân loại BTAF  -Theo nhiệt độ thi công: +loại nóng nhiệt độ khi rải và làm đặc ≥ 1200C và dùng bitum có độ quán 40/50,60/70, 85/100 + loại ấm nhiệt độ khi rải và làm đặc ≥ 1000C khi dùng bitum quánh 120/150; 200/300; và >700C khi dùng bitum lỏng mác 130/200 + loại nguội(ở nhiệt độ thường, >50C) bê tông này thường dùng bi tum lỏng có độ nhớt thấp  -Theo độ đặc: loại đặc (r=3-6%), loại rỗng (r=6-12%) và loại rất rỗng (r=12-18%)  -Theo độ lớn của hạt cốt liệu: -BTAF đặc nóng có: hạt lớn (Dmax≤ 19mm), hạt trung bình (Dmax≤ 12,5mm), hạt nhỏ (Dmax≤ 9,5mm), BTAF cát (Dmax≤ 4.75mm); -BTAF rỗng có: hạt lớn (Dmax≤ 37.5mm), hạt trung bình (Dmax≤ 25mm), hạt nhỏ (Dmax≤19mm)