BITUMNING XOSSALARI. MODIFIKATSIYALANGAN BITUM OLISH ASOSLARI

Ushbu tezisda bitumlarning turli turlari va ularning kimyoviy tarkibi keng qamrovdao‘rganilgan. Modifikatsiyalangan bitumlarni olishda qo‘llaniladigan usullar va ishlatiladiganmodifikatorlarning xususiyatlari muhim ahamiyatga ega bo‘lib, ularning bitumga ta‘siri ilmiy tadqiqotlarorqali chuqur tahlil qilingan. Tadqiqotlarda, ayniqsa, modifikatorlarning bitumning termal, fizik-mexanikva kimyoviy barqarorligiga ta‘siri haqida batafsil ma‘lumotlar keltirilgan. Bitumlarni turli yo‘l qurilishturlariga moslashtirishda modifikatorlarning roli katta, chunki bu usullar yordamida bitumningmustahkamligi, issiqlik va sovuqqa chidamliligi, hamda ekologik xususiyatlari yaxshilanishi o‘rganilgan.

BITUMNING XOSSALARI. MODIFIKATSIYALANGAN BITUM OLISH ASOSLARI

Beknazarov Xasan Soyibnazarovich (TDV), t.f.d., professor, [telefon raqami yashirilgan], E-mail: hasan74@mail.ru Turyev Fayzulla Tojiyevichning (QDTU) [telefon raqami yashirilgan], E-mail: fayzulla@mail.ru

Annotatsiya. Ushbu tezisda bitumlarning turli turlari va ularning kimyoviy tarkibi keng qamrovda o‘rganilgan. Modifikatsiyalangan bitumlarni olishda qo‘llaniladigan usullar va ishlatiladigan modifikatorlarning xususiyatlari muhim ahamiyatga ega bo‘lib, ularning bitumga ta’siri ilmiy tadqiqotlar orqali chuqur tahlil qilingan. Tadqiqotlarda, ayniqsa, modifikatorlarning bitumning termal, fizik-mexanik va kimyoviy barqarorligiga ta’siri haqida batafsil ma’lumotlar keltirilgan. Bitumlarni turli yo‘l qurilish turlariga moslashtirishda modifikatorlarning roli katta, chunki bu usullar yordamida bitumning mustahkamligi, issiqlik va sovuqqa chidamliligi, hamda ekologik xususiyatlari yaxshilanishi o‘rganilgan. Kalit so‘zlar. Bitum, oltingugurt, asfalt, kaltsiy karbonat, uglerod-oltingugurt, koks, smola.

СВОЙСТВА БИТУМА. ОСНОВНЫЕ ФАКТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОДИФИЦИРОВАННОГО БИТУМА

Аннотация. В данной работе подробно рассматриваются различные типы битумов и их химический состав. Методы получения модифицированных битумов и свойства используемых модификаторов имеют большое значение, а их влияние на битум тщательно изучено в ходе научных исследований. В исследованиях представлена подробная информация, в частности, о влиянии

модификаторов на термическую, физико-механическую и химическую стабильность битумов. Модификаторы играют важную роль в адаптации битумов к различным видам дорожного строительства, поскольку эти методы используются для повышения прочности, тепло- и морозостойкости, а также экологических свойств битумов. Ключевые слова. Битум, сера, асфальт, карбонат кальция, сероуглерод, кокс, деготь.

PROPERTIES OF BITUMEN. KEY FACTS FOR THE PRODUCTION OF MODIFIED BITUMEN

Abstract. This paper examines in detail various types of bitumen and their chemical composition. The methods for producing modified bitumen and the properties of the modifiers used are of great importance, and their impact on bitumen has been thoroughly studied in scientific research. The studies provide detailed information, in particular, on the influence of modifiers on the thermal, physicalmechanical, and chemical stability of bitumen. Modifiers play a crucial role in adapting bitumen to various types of road construction, as these methods are used to improve the strength, heat and frost resistance, and environmental properties of bitumen. Keywords. Bitumen, sulfur, asphalt, calcium carbonate, carbon disulfide, coke, tar.

Tabiiy bitum— birlamchi uglevodorod asosiga ega bo‘lgan, yer osti qatlamlarida qattiq va yopishqoq holatda mavjud bo‘lgan organik kelib chiqishga ko‘ra organik minerallar hisoblanadi. Tabiiy bitumlar kislorod, oltingugurt, azot, uglevodorodlar, geteroatomlar va yuqori molekulyar birikmalarning murakkab aralashmasidan iborat bo‘lib, hattoki tarkibida metallar ham mavjud bo‘lishi mumkin bo‘lgan murakkab aralshmalardir. Tabiiy bitumning qaynash diapazoni atmosfera distillash qoldiqlari bilan deyarli bir xil. Uning porlash nuqtasi 220-240 °C atrofida bo‘lib, kelib chiqishi jihatidan tabiiy bitumlar tabiiy neft hosilalari (maltalar, asfaltlar, asfaltitlar, keritlar, luminokeritlar, ozokeritlar, antraksolitlar va boshqalar) va ularning analoglari (naftoidlar) qatoridan deyish mumkin. Dunyodagi tabiiy bitum zahiralari engil va o‘rta neft zaxiralaridan bir necha baravar ko‘proq bo‘lib, ularning hajmi 500 milliarddan 1000 milliard tonnagacha deb taxmin qilinadi. Tabiiy bitumning eng katta konlari Kanadada — Atabaska va Orinoko havzalarida; Venesuelada — Bolivar qirg‘og‘i va Boskan konlarida; Quvaytda esa Burgan hududida joylashgan. Hozirda og‘ir neft zaxiralarining faqat taxminan 15% o‘zlashtirilmoqda, ammo so‘nggi yillarda uning ishlab chiqarish hajmi o‘sishda davom etmoqda. 2005 yildan keyingi 10 yil ichida og'ir uglevodorod xomashyosi ishlab chiqarish to‘rt baravarga ortib, yiliga 200 million tonnaga yetdi. Asfaltenlar zichligi birdan ortiq bo‘lgan, molekulyar og'irligi 500 dan 3500 amu yoki undan yuqori bo‘lgan qattiq va erimaydigan polisiklik birikmalardir. Ularning ba'zi turlari yog'lar va qatronlarda eriydi, boshqalari esa, masalan, karbenlar va karboidlar, erimaydi. Asl tabiiy bitum tarkibida karbenlar va karboidlar mavjud emas; ular qatronlar va asfaltenlarning termal yoki termokatalitik o‘zgarishlari natijasida hosil bo‘ladi. Ushbu birikmalar bitumga yuqori qattiqlik va termal barqarorlik xususiyatlarini beradi. Bitum tarkibidagi asfaltenlarning yuqori miqdori, ayniqsa quyosh nuri ta’sirida, bitumning qarishiga olib kelishi mumkin. Asfaltenlar to‘q jigarrang yoki qora rangga ega bo‘lib, 250–300 °C haroratda plastik holatga o‘tib, ko‘piklana boshlaydi va yuqori haroratlarda koks va gaz hosil qilib parchalanadi. Ular odatda 4-5 molekuladan tashkil topgan kuchli assotsiatsiyalangan stack tuzilishini hosil qiladi. Asfaltenlarning elementar tarkibi quyidagicha: uglerod 80–84%, vodorod 7,5–8,5%, oltingugurt 4,6–8,3%, kislorod 6% gacha, azot 0,4–1%, va temir, nikel, kobalt, natriy, magniy, vanadiy kabi boshqa metallarni ham o‘z ichiga oladi. Ular tarkibidagi geteroatomlar miqdori moylar va qatronlarga nisbatan ancha yuqori bo‘ladi. Tajriba natijalari ko‘rsatdiki, 2,5% bitum qo‘shilgan oltingugurt namunalari modifikatsiya qilingan oltingugurt sifatida muvaffaqiyatli ekanligini tasdiqladi. Shuning uchun, SPC tayyorlashda ushbu nisbat bilan modifikatsiyalangan oltingugurtdan foydalanildi. Tayyorlangan SPC, SC, va PCC 150, 300, 450, 600 va 1200 muzlash-erish tsikllariga duchor qilindi. Muzlash-erish davrlaridan so‘ng, bosim kuchi, ultratovush impulslarining tezligi, elastiklikning nisbiy dinamik moduli va vazn o‘zgarishlari baholandi. 1200 tsiklning oxirida, SC va SPCda qoldiq bosim kuchi mos ravishda 24% va 58% ni tashkil etdi, PCCda esa kuch sinovi bajarilmadi. SPC, SC va PCCda elastiklikning nisbiy dinamik moduli (RDME) mos ravishda 49%, 77% va 100% ga pasaygan. PCC struktura yaxlitligini saqlab qola olmadi, SPC esa vazn yo‘qotishini 1200 tsikl

oxirida 1% dan kam darajada ko‘rsatdi. Shunday qilib, SPC uzoq muddatli muzlash-erish ta'siriga qarshi SC va PCCdan yaxshiroq chidamlilik ko‘rsatkichiga ega ekanligi aniqlandi [1]. Asosiy asfaltni polimer bilan aralashtirib, ko‘p fazali tizim olingan. U polimerga boy fazani (polimer va polimer tomonidan adsorbsiyalangan maltenlarning bir qismi) o‘z ichiga oladi, boshqasi adsorbsiyalanmagan asfaltenlarga boy faza polimer va maltenes tomonidan hosil bo‘lgan faza. Polimerning past konsentratsiyasida doimiy dispers polimer bilan asfalt fazasi kuzatilgan. Bunday holda, aralashmaning xususiyatlari asosan taglik bilan belgilanadi asfalt. 1.2-rasm (pastki) sxematik asfalt mikro tuzilishi va (chapda): gorizontal siljish koeffitsienti asosiy asfalt va barchasi tekshirilgan aralashmalar hisoblanadi. Asfaltning interdispersing moylari polistirolni shishiradi shunday qilib, katta ta’sirini simulyatsiya qilish polistirol konsentratsiyasi egalaydi [2]. Odatdagi bitum – asfalten va maltendan tashkil topgan qovushqoq material bo‘lib, u havo puflash orqali ishlab chiqariladi. Ammo, bu usulda bitumni mo‘rt qiladi va haroratga sezgirligini oshiradi. Haroratga sezgirlikni kamaytirish uchun polimer yoki boshqa qo‘shimchalar yordamida modifikatsiyalangan bitumlar ishlab chiqariladi. Biroq, polimer bilan modifikatsiyalangan bitumlar past saqlash barqarorligi, fazalarning ajralishi va yuqori narxi bilan ajralib turadi.

1-rasm. Deatsetillangan xitin (xitozan) Xitosan o‘z tarkibida erkin aminokislotalar va gidroksil guruhlarini o‘z ichiga oladi. Tadqiqotlar ko‘rsatishicha, xitosan bitum emulsifikatori sifatida ishlatilishi mumkin, chunki u emulsiyaning yopishqoqligini oshiradi. Ushbu tadqiqotda xitosandan O-karboksimetil xitosan (OCMC) sintezlanadi va uning VG10 hamda VG30 toifasidagi bitumlar tarkibidagi xususiyatlarini yaxshilash uchun qo‘llanilishi o‘rganiladi.

2-rasm. Xitozan asosida modifikatsiyalangan bitum sintezi VG10 va VG30 bitumlari penetratsiya, yumshatilish nuqtasi, kinematik va mutlaq yopishqoqlik, hamda egiluvchanlik xususiyatlari bo‘yicha baholangan. OCMC bilan modifikatsiyalangan bitumlar reologik va mexanik xususiyatlari bilan farq qiladi. OCMCning 0,5% dan 4,5% gacha bo‘lgan konsentratsiyalari ishlatilgan. [3] Natijalar shuni ko‘rsatdiki, 1,5 wt% OCMC qo‘shilishi oltingugurt bilan modifikatsiyalangan bitumning egiluvchanligi va penetratsiyasini oshiradi va VG40-modifikatsiyalangan bitum uchun BIS IS: 73: 2013 standartiga javob beradi. VG30 bitumiga 1,5% OCMC qo‘shilganda, kompleks modul 76,517 Pa (42°C da) ga oshirilib, minimal faza burchagi 68,58° ga yetgan va VG40 bitum standartlariga mos kelgan. Xuddi shunday, VG10 bitumiga 1,5 wt% OCMC qo‘shilishi kompleks modulni 64,454 Pa (42°C da) ga oshirgan, minimal faza burchagi esa 77,39° ni tashkil qilgan va VG30 standartlariga javob bergan. Shuningdek, 0,25 wt% SBS va modifikatsiyalangan xitosan qo‘llanganda, tadqiqotlar tirqish va kesish moduli 67°C da 1,1 kPa ga oshganini ko‘rsatdi [4]. Keyingi tadqiqot ishida tarkibida 10% dan ortiq oltingugurt boʻlgan bitumning dinamik-mexanik xossalari bir oylik sinov davriga qarab oʻzgarishi o‘rganildi. Ushbu bitum aralashmalariga kremniy (IV) dioksidi qo‘shish orqali kompozitlar tayyorlanadi va ularning vaqt-harorat-superpozitsiya prinsipi qo‘llanildi. Olingan tadqiqot natijalarga kora, tarkibida oltingugurt boʻlgan bitumning fizik-mexanik xossalari sezilarli darajada yaxshilanganligi aniqlangan [5].