Волліс О. Є. Дорожні катіонні бітумні емульсії на ортофосфорній кислоті з покращеними властивостями

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0825U000563

Облікова картка дисертації

0825U000563.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 192 - Будівництво та цивільна інженерія

03-07-2023

Спеціалізована вчена рада

PhD 1535

Національний університет "Львівська політехніка"

Анотація

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.

Читати повністю

Публікації

1. Pyshyev S., Grytsenko Yu., Solodkyy S., Sidun Iu., Vollis O. Using bitumen emulsions based on oxidated, distillation and modified oxidated bitumens for Slurry Seal production // Chemistry & Chemical Technology. 2015. Vol. 9, № 3. P. 359–366.

2. Sidun I., Solodkyy S., Gunka V., Vollis O. Cohesion of slurry surfacing mix with slow setting bitumen emulsions // Lecture Notes in Civil Engineering. 2020. Vol. 47: Proceedings of CEE 2019. Advances in resourcesaving technologies and materials in civil and environmental engineering. P. 420–427.

3. Sidun I., Vollis O., Gunka V., Ivasenko V. Hydrochloric and orthophosphoric acids use in the quick-traffic slurry surfacing mix // Chemistry & Chemical Technology. 2020. Vol. 14, № 3. P. 380–385.

4. Sidun I., Solodkyy S., Gunka V., Vollis O. Cohesion of slurry surfacing mix on bitumens of different acid numbers at different curing temperatures // Lecture Notes in Civil Engineering. – 2020. – Vol. 100: Proceedings of 2nd International scientific conference on EcoComfort and Current issues of civil engineering EcoComfort, Lviv; Ukraine, 16–18 September 2020. – P. 429–435.

5. Sidun I., Vollis O., Hidei V., Bidos V. Quick-traffic slurry surfacing mix with orthophosphoric acid // Production Engineering Archives. 2021. Vol. 27, iss. 3. P. 191–195.

6. Sidun I., Vollis O., Bidos V., Turba Y. Versions of orthophosphoric acids for slurry surfacing mix // Lecture Notes in Civil Engineering. 2023. Vol. 290: Proceedings of the 3rd International scientific conference EcoComfort and current issues of civil engineering. EcoComfort 2022, Lviv,14–16 September 2022. P. 399–407.

7. Солодкий С. Й., Сідун Ю. В., Волліс О. Є. Шляхи підвищення швидкості набору когезійної міцності литих емульсійно-мінеральних сумішей // Автомобільні дороги і мости. 2016. № 1 (17). С. 55–61.

8. Solodkyy S., Sidun Iu., Vollis O. Acids in bitumen emulsions // Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury. 2018. T. 35, z. 65, № 3. S. 83–90.

9. Vollis O. Cold recycling with Redicote E-11 and E-4875 NPF emulsions - a big success in Ukraine // Asphalt Matters. 2020. № 1. P. 4–5.

10. Череватюк В. А., Кушнір І. М., Волліс О. Є. Система антикорозійного покриття на основі бітумно-полімерної композиції // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Серія: Хімія, технологія речовин та їх застосування. 2013. № 761. С. 261–264.

11. Солодкий С. Й., Сідун Ю. В., Волліс О. Є. Кінетика набору когезійної міцності холодних литих емульсійно-мінеральних сумішей на бітумах різного походження // Автошляховик України. 2013. № 3. С. 36–40.

12. Сідун Ю. В., Волліс О. Є., Солодкий С. Й. Підбір оптимального складу литої емульсійно-мінеральної суміші за критерієм її розпаду // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Серія: Теорія і практика будівництва. 2013. № 755. С. 406–410.

13. Солодкий С. Й., Сідун Ю. В., Волліс О. Є. Вплив складу холодної литої асфальтобетонної суміші на її розпад і початок набору когезійної міцності // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. 2014. Вип. № 53. С. 347–354.

14. Солодкий С. Й., Волліс О. Є., Сідун Ю. В. Можливості використання фосфорних кислот в технологіях ЛЕМС // Наукові нотатки: міжвузівський збірник (за галузями знань "Технічні науки"). 2014. – Вип. 45. С. 529–534.

15. Солодкий С. Й., Сідун Ю. В., Волліс О. Є. Прискорювачі швидкості набору когезійної міцності для литих емульсійно-мінеральних сумішей // Наукові нотатки: міжвузівський збірник (за галузями знань "Технічні науки"). 2014. Вип. 46. С. 516–521.

16. Солодкий С. Й., Волліс О. Є., Сідун Ю. В. Визначення швидкості набору когезійної міцності литої емульсійно-мінеральної суміші на ортофосфорній кислоті // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Серія: Теорія і практика будівництва. 2015. № 823. С. 293– 297.

17. Солодкий С. Й., Сідун Ю. В., Волліс О. Є. Вплив складових литої емульсійно-мінеральної суміші на кінетику її когезійної міцності // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. 2016. Вип. 98. С. 256–265.

18. Сідун Ю. В., Волліс О. Є. Надстійкий емульгатор для катіонних бітумних емульсій // Вісник Харківського національного автомобільно-дорожнього університету. 2017. Вип. 79. С. 62–65.

19. Солодкий С. Й., Сідун Ю. В., Волліс О. Є. Вплив температурного режиму на процес твердіння литої емульсійно-мінеральної суміші // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. 2017. Вип. 100. С. 85–90.

20. Sidun I., Solodkyy S., Vollis O., Gunka V., Pyryk R., Shits I. Оrto-phosphoric acid as an alternative to hydrochloric acid – for cationic bitumen road emulsions. Review // Theory and Building Practice. 2020. Vol. 2, № 1. P. 88–93.

21. Sidun I., Solodkyy S., Vollis O., Bidos V. Adhesion of bituminous binders with aggregates in the context of surface dressing technology for road pavements treatment // Theory and Building Practice. 2021. Vol. 3, № 1. P. 92–99.

22. Sidun I., Vollis O., Bidos V., Helon D., Stanchak S. Adhesion of road bitumen emulsions on both hydrochloric and orthophosphoric acids for the technology of surface dressing // Theory and Building Practice. 2022. Vol. 4, № 1. P. 27–34.

23. Сідун Ю. В., Волліс О. Є. Гідрофільні речовини в бітумі та їх вплив на дорожні бітумні емульсії // Дорожня галузь України. – 2016. – № 2. – С. 36.

24. Солодкий С. Й., Сідун Ю. В., Волліс О. Є. Когезійна міцність литих емульсійно-мінеральних сумішей на окислених бітумах // Сучасні технології будівництва й експлуатації автомобільних доріг: матеріали міжнародної науково-технічної конференції, Харків, 14-16 листопада 2013 р. – 2013. – C. 282–286.

25. Сідун Ю. В., Волліс О. Є., Савицький А. В. Вимоги до кам’яного матеріалу для литих холодних емульсійно-мінеральних сумішей // Покращення конструктивних, технологічних та експлуатаційних показників автомобільних доріг і штучних споруд на них в дослідженнях студентів і молодих науковців: матеріали міжнародної науково-практичної конференції, Харків, 17-18 травня 2014 р. – 2014. – C. 288–291.

26. Сідун Ю. В., Волліс О. Є. Підвищений вміст гідрофільних речовин в бітумах та їх негативний вплив на бітумні емульсії // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції за участю студентів та молодих вчених: Сучасні геоінформаційні та комп'ютерно-інноваційні технології дорожньої галузі, аеродромного будівництва та землевпорядкування, 2016. - С.51-53

27. . Демчук Ю. Я., Гунька В. М., Пиш'єв С. В., Сідун Ю. В., Волліс О. Є., Пирик Р. В., Шіц І. І. Бітумні емульсії для литих емульсійно-мінеральних сумішей на основі бітумів, модифікованих феноло-крезолоформальдегідною смолою // Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості: матеріали Х Міжнародної науковотехнічної конференції, Львів, 18–23 травня 2020 р. – 2020. – C. 77–79.

28. Сідун Ю. В., Гунька В. М., Демчук Ю. Я., Волліс О. Є., Пирик Р. В., Шіц І. І. Використання ортофосфорної кислоти в дорожніх катіонних бітумних емульсіях // Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості: матеріали Х Міжнародної науково-технічної конференції, Львів, 18–23 травня 2020 р. – 2020. – C. 88–90.

29. Сідун Ю. В., Гунька В. М., Демчук Ю. Я., Волліс О. Є., Пирик Р. В., Шіц І. І. Варіанти підвищення швидкості твердіння литої емульсійномінеральної суміші // Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості: матеріали Х Міжнародної науково-технічної конференції, Львів, 18–23 травня 2020 р. – 2020. – C. 91–94.

30. Сідун Ю. В., Бідось В. М., Волліс О. Є., Станчак С., Гунька В. М. Надстійкі катіонні бітумні емульсій − новий вид емульсій для України // Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості: матеріали XI Мiжнародна науково-технічної конференції (Львів, 16–20 травня 2022 21 р.). – 2022. – C. 91–93.

31. Сідун Ю. В., Волліс О. Є., Бідось В. М., Бокійчук М. Б. Швидкість формування литих емульсійно-мінеральних сумішей за системою «Redipave» на бітумах різного походження // Впровадження інноваційних матеріалів і технологій при проектуванні, будівництві та експлуатації об’єктів транспортної інфраструктури в рамках програми «Велике будівництво»: міжнародна конференція, 24-25 листопада 2022 р.: тези доповідей. – 2022. – C. 429–432.

Читати повністю

Файли

autoreferat-Анотація дисертації_Волліс.pdf

evolution-rishennya-svr-Vollis-oe.pdf

Дисертація Волліс.pdf

Схожі дисертації

0825U000565

Гідей Володимир Володимирович

Композиційні системи з використанням термоактивованих відходів паперового виробництва для дорожнього будівництва

0825U000575

Рихліцька Оксана Віталіївна

Бетони з підвищеними експлуатаційними властивостями на основі заповнювачів рециклінгу бетону

0825U000571

Гула Василина Олегівна

Несуча здатність, деформативність та довговічність скляних плит які працюють на згин

0825U000564

Венгрин Ірина Іванівна

Енергоефективні геліосистеми інтегровані в світлопрозорі конструкції будівель

0824U003561

Грибенюк Сергій Миколайович

Раціоналізація уніфікованої конструктивної системи безпеки пішоходів