Главная -> Словарь

Поверхности минерального

В нефтяной залежи кроме нефти имеется и некоторое количество воды. Это так называемая связанная вода. Связанная вода — это вода, которая удерживается на поверхности минеральных частиц, слагающих коллектор. Какие силы определяют связь этой воды с породой?

В асфальтобетонных смесях роль вяжущего выполняет смесь битума с минеральным порошком. В зависимости от количества минерального порошка в асфальтовяжущем изменяются технологические и эксплуатационные свойства асфальтобетона. В работахL 1,2J показано, что на поверхности минеральных зерен образуются структурированные слои битума, прочность и вязкость которых имеет максимальное с::ачение у поверхности зерен минерального материала. Чем больше в асфальтобетонной смеси структурированного битума, тем выше физико-механические свойства асфальтобетона. Следовательно, одной из основных задач технологии является получение асфальтобетонной смеси, в кото -рой вяжущее представляет максимально однородное структурированное вещество.

Понятие поляризуемости было использовано Вейлем и сотрудниками при грунтовании, наложении липкого слоя, создании водоизолирующих картонов, укупорке швов дорожных покрытий весьма удобно. Для этих целей применяют и битумные эмульсии —дисперсии некоторых битумов со стабилизирующими присадками в воде; Битумную эмульсию используют также для стабилизации почвы в местах, где наблюдается эрозия, на насыпях, горных склонах, на местностях с крутым рельефом. Стоимость нанесения эмульсионных покрытий ниже стоимости укладки горячей смеси. Расход эмульсии 1—2,5 л/м2 покрытия. Адгезия эмульсий к каменным материалам выше, чем обычных битумов, а по сравнению с разжиженными битумами их • преимущество заключается в том, что они негорючи и их можно наносить на влажные поверхности минеральных веществ. После укладки покрытия с применением битумных эмульсий движение автотранспорта восстанавливается через 1—4 ч.

На поверхности минеральных зерен образуются диффузные структурированные оболочки битума, плотность и вязкость которых имеют наивысшее значение непосредственно у границы разде-

Необходимо учитывать, что, кроме мельчайших зерен порошка карбонатной породы, в составе смеси находятся и минеральные зерна других пород, на поверхности которых не будут протекать хемосорбционные процессы. В этом случае в силу меньшей активности поверхности минеральных материалов структура и механические свойства такого «свободного» битума будут сохраняться в малоизмененном виде.

Хемосорбционные процессы, развивающиеся на поверхности минеральных зерен, при взаимодействии с поверхностно-активными веществами битума будут создавать условия для образования прочных связей между битумом и поверхностью минеральных ма-1 териалов, а следовательно, упрочнения всей системы в целом.

Следовательно, изменение когезии битума в тонких слоях на поверхности минеральных материалов при изменении температуры определяет прочность и в значительной мере теплоустойчивость битумоминерального материала.

Влияние поверхности минерального материала и активации этой поверхности поверхностно-активными веществами на свойства битума в тонких слоях наглядно проявляется при исследованиях свойств битумолгинеральных материалов. Изменяя толщину битумных слоев и свойства поверхности минеральных зерен, можно в широких пределах регулировать упругие и пластичные показатели битумоминерального материала, а следовательно, его важнейшие дорожно-строительные свойства.

Сопротивление материала разрушающему действию напряжений сжатия и растяжения, которым он подвергается в дорожном покрытии, определяется сцеплением и внутренним трением его зерен. Величина внутреннего трения зависит от гранулометрического состава минеральной смеси, размера, формы и характера поверхности минеральных зерен. В дорожных покрытиях, устраиваемых из щебня , особенно с использованием Щебня крупного размера , внутреннее трение оказывает большое влияние на показатели прочности, и особенно сдвигоустойчивости материала. В этих конструкциях прочностные и другие свойства покрытия зависят в большей степени от струк--

1.2.3. Для приготовления битумоминеральной смеси в две фарфоровые чашки взвешивают по 30 г мрамора или песка, приготовленного по п. 1.2.1 с погрешностью не более 0,1 г, и по 1,20 г испытуемого битума с погрешностью не более 0,01 г. Чашки выдерживают в течение 20 мин в термостате при 130—140° С. Чашки вынимают из термостата и перемешивают мрамор или песок с битумом металлической ложкой до покрытия всей поверхности минерального материала. Затем смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 20 мин.

По Фуксу толщина граничного слоя б при адсорбции большей части смазочных масел колеблется в пределах 1-10~4—Ы0~5 см. Согласно исследованиям Колбановской, б битума под влиянием активной поверхности минерального материала может изменяться от 10 до 5 мк, в результате чего прочность битума в поверхностных слоях возрастает почти в 1,5 раза. Изменение прочности граничных слоев битумов объясняется образованием на поверхности ми-

Поскольку сила, удерживающая битум на поверхности минерального компонента, в присутствии воды и под действием движущегося транспорта зависит от многих факторов, какие-либо исчерпывающие рекомендации для улучшения качества дорог не существуют. Давно известно, что наиболее эффективный способ предохранения дорожного покрытия от разрушения под* действием воды — уплотнение битумно-минеральной смеси. Если используемый минерал ведет себя в дороге неудовлетворительно, следует определить — что экономичнее. Использовать ли этот минерал совместно

личными силами - от ван-дер-ваальсовых':"; до химических свя-зей.Для обеспечения прочного и устойчивого сцепления битум должен равномерно тонким слоем покрывать поверхность склеиваемых частиц. Равномерность и полнота покрытия зависят от' смачивания битумом минералов. Величина смачивания зависит от таких параметров, как молекулярно-поверхностные свойства жидкости , ее вязкости, а также от качества поверхности минерального материала. Площадь поверхностей минеральных материалов зависит от хими-ческогб и минералогического составов камня. Например, внутренняя поверхность кварцевого песка и мрамора составляет 4070 и 13077 см2/г, а адсорбция битума - соответственно 0.78 и 3.5 мг/м2- Разная величина адсорбции определяется различием материалов в пористости, которая определяет фильтрацию битума и его компонентов внутрь минерального материала. В процессе фильтрационного эффекта происходит естественное фракционирование составляющих битума с последовательным их распределением в материале - масла проникают глубже внутрь минеральных частиц, ближе к периферии располагаются смолы, а на поверхности в основном сорбируются асфальтены.

При исследовании битумов центральное место занимает проблема адгезии битумов к минеральным материалам. Известно, что на адгезию оказывает влияние как качество битума, т.е. содержание в нем смол и асфальтенов, их молекулярная масса f I 3 , так и химический состав и состояние поверхности минерального материала, в частности содержание окислов тяжёлых и щелочноземельных металлов, а также рН поверхности L 1,2 J .

По Фуксу толщЯн"а~Траничного слоя б при адсорбции большей части смазочных масел колеблется в пределах Ы0~4—Ы0~5 см. Согласно исследованиям Колбановской, 8 битума под влиянием активной поверхности минерального материала может изменяться ют 10 до 5 мк, в результате чего прочность битума в поверхностных слоях возрастает почти в 1,5 раза. Изменение прочности граничных слоев битумов объясняется образованием на поверхности ми-

Воздействие поверхности минерального материала может распространяться на определенную толщину пленки битума, что, в свою очередь, зависит от природы минерального материала, химического состава и структуры битума и прежде всего от содержания в нем поверхностно-активных веществ.

Наиболее важным фактором в образовании прочной и устойчивой связи являются процессы химической адсорбции битума на поверхности минерального материала. При этом анионы высокомолекулярных кислот или другие кислородосодер-жащие группы, имеющиеся в битуме, вступают в химическое взаимодействие с катионами тяжелых или щелочноземельных металлов на поверхности минерального материала, в результате чего образуются нерастворимые поверхностные соединения типа мыл.

Хемосорбция приводит к изменению адсорбированного битума, которое затрагивает мономолекулярный слой, непосредственно прилегающий к поверхности минерального материала. Хемосорбцион-ный процесс дополняется физической адсорбцией.

В последнем случае прочность битумоминерального материала фактически_одр?деляе1?Я-..шгезией битума. Следует отметить, что значение когезии битума, измеренной в тонком слое поверхности минерального материала, определяет в конечном счете прочность данного битумоминерального материала.

Влияние поверхности минерального материала и активации этой поверхности поверхностно-активными веществами на свойства битума в тонких слоях наглядно проявляется при исследованиях свойств битумолгинеральных материалов. Изменяя толщину битумных слоев и свойства поверхности минеральных зерен, можно в широких пределах регулировать упругие и пластичные показатели битумоминерального материала, а следовательно, его важнейшие дорожно-строительные свойства.