Расширение температурного интервала надежной работы гидроизоляционных материалов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №7 (7) июль 2009 г.

Статья просмотрена: 42 раза

Библиографическое описание:

Хоружая Н. В. Расширение температурного интервала надежной работы гидроизоляционных материалов // Молодой ученый. — 2009. — №7. — С. 33-36. — URL https://moluch.ru/archive/7/519/ (дата обращения: 16.10.2018).

Одной из составляющих ежегодных затрат на ремонт транспортных сооружений является преждевременное разрушение гидроизоляции (до 10% общей стоимости ремонтных работ) в интервале низких отрицательных и высоких положительных температур, что, главным образом, связано с изменением свойств битумов.

Опыт эксплуатации гидроизоляционных материалов на основе битума показывает, что, несмотря на технологические преимущества применения данных материалов, последние, в большинстве случаев, не обеспечивают надежную защиту бетонных конструкций в интервале эксплуатационных температур. Характерными видами деформаций битумных гидроизоляционных материалов является их растрескивание при низких отрицательных температурах и пластические сдвиги и наплывы при высоких положительных температурах, что, объективно, определяется реологическим состоянием битума при этих температурах.

При температурах ниже значений температуры хрупкости (Тхр) битумы находятся в хрупком состоянии, с повышением температуры они последовательно переходят в упруго-хрупкое, эластическое, упруго-пластическое и упруго-вязкое  состояние (при этом, температурные границы перехода битума из одного реологического состояния в другое зависят, главным образом, от структурного типа битума [1]). При температурах выше значений температуры размягчения (КиШ) битумы находятся в истинно вязком состоянии.

Исходя из изложенного, одной из главных проблем повышения качества битумных гидроизоляционных материалов является расширение температурного интервала [2] их надежной работы (интервала пластичности), как разница между температурой хрупкости и температурой размягчения.

Одним из способов расширения интервала пластичности гидроизоляционных материалов является применение полимербитумов, за счет введения в структуру битума полимеров с целью создания пространственной эластичной структурной сетки [3]. При этом, очевидно, свойства полимербитумов будут зависеть от особенностей свойств исходного битума, совместимости вводимого полимера с битумом, соблюдения технологии приготовления полимербитумов с учетом особенностей свойств полимерных пластификаторов [4].

В настоящей работе в качестве исходного битума был принят битум БНД 60/90 Рязанского НПЗ, групповой химический состав которого представлен в табл.1.

 

Таблица 1 – Групповой химический состав битума Рязанского НПЗ

Наимено-

вание битума

Углеводороды (масла), %

Смолы, %

Асфа-

льте-ны, %

Парафино-нафтеновые

(ПН)

Моно-

цикло-

ароматика

(МЦА)

Би-

цикло-ароматика

(БЦА)

Поли-

цикло-

ароматика

(ПЦА)

Сумма масел

Петролейно

бензольные смолы

(ПБС)

Спирто

бензольные

смолы

(СБС)

Сумма смол

БНД 60/90–

II структур-

ного типа

2,1

12,4

19,8

8,4

42,7

19,0

18,7

37,7

19,6

 

 Данный битум по количественному содержанию основных групп химических соединений и значению индекса пенетрации (ИП=-1,2) приближается ко II структурному типу (в соответствии с классификацией А.С. Колбановской [2]), поэтому, при введении в него различного количества полимеров возможно более наглядно проследить изменения свойств вяжущего в зависимости от  структурных изменений, связанных с созданием эластичной структурной сетки.

Свойства битума Рязанского НПЗ приведены в табл.2.

Таблица 2 – Свойства битума Рязанского НПЗ

Наименование показателя

Битум

рязанский

БНД 60/90

Требования ГОСТ

1. Глубина проникания иглы, 0,1 мм:

 

 

при 25°С

64

61-90

при 0°С

20

20

2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С

48

47

3. Растяжимость, см:

 

 

при 25°С

Более 100

55

при 0°С

4,5

3,5

4. Температура хрупкости, °С

-17

-15

5. Изменение температуры размягчения после прогрева, °С

5

5

 

В качестве полимерной добавки использовался полимер класса термоэластопластов (блоксополимеры бутадиена и стирола типа СБС) – ДСТ-30Р-01. Такие полимеры имеют  молекулярную массу 80000-100000к.е., хорошо совмещаются с битумами и одновременно сочетают в себе высокую прочность, присущую пластмассам, высокую эластичность и очень низкую (до - 80-1000C) температуру стеклования, свойственную эластомерам.

Для изучения влияния особенностей свойств разжижителя при введении в битум полимерного раствора на свойства полимерно-битумного вяжущего были проведены сравнительные исследования при использовании в качестве растворителя: керосин (ГОСТ 10227-86), машинное масло (ГОСТ 17479.1-85), индустриальное масло (ГОСТ 20799-88).

Получение раствора полимера производилось при температурах, учитывающих температуры вспышки растворителя: 70оС (керосин), 140оС (машинное масло), свыше 200 оС (индустриальное масло), при 20% растворителя от массы битума.

При введении в битум 2, 3, 4, 5, 6% полимеров от массы битума исследовалась кинетика изменения температуры размягчения, температуры хрупкости и интервала пластичности полимерно-битумного вяжущего в зависимости от количества вводимого полимера и вида пластификатора (граф. 1, 2, 4) и индекса пенетрации на граф. 3.

Анализ полученных результатов в сравнении со свойствами исходного битума (табл.2)  показывает, что при введении в битум 2% полимера в полимербитумах, полученных с использованием в качестве растворителя керосин и машинное масло еще не происходит образование пространственных структур, а повышение температуры размягчения (граф.1) и температуры хрупкости (граф.2) связано с повышением вязкости дисперсной среды. Для полимербитума с использованием в качестве растворителя керосина не происходит изменение его структуры и при 3% полимера.

При использовании индустриального масла уже при 2% полимера в полименобитумном вяжущем происходит образование дополнительных пространственных структур, и оно по значению ИП (граф.3) соответствует I структурному типу. При введении 3% полимера полимербитум с применением в качестве растворителя машинного масла также соответствует I структурному типу.

С увеличением содержания полимера в битуме Рязанского НПЗ до 4 и далее до 6%, независимо от вида применяемого пластификатора, в полимербитуме дополнительно к пространственной структуре асфальтенов образуется пространственная структура полимера, в результате чего увеличивается жесткость системы, вызывая повышение температуры размягчения (граф.1) и температуры хрупкости (граф.2) вяжущего в среднем на 28% и 16% соответственно.

При этом, значение интервала пластичности (граф.4) вяжущего уже при введении 2% полимера повышается на 14-17оС, возрастая по мере увеличения содержания полимера в битуме на 25-29 оС в зависимости от вида применяемого растворителя.

Таким образом, анализ результатов проведенных исследований гидроизоляционных материалов на основе полимербитума позволяет сделать следующие выводы:

1. Введение полимерных наполнителей в битум значительно расширяет температурный интервал надежной работы гидроизоляционных битумных материалов без нарушения их сплошности.

2. Свойство полимерно-битумного вяжущего зависят от свойств исходного битума, свойств полимера и его совместимости с битумом, качественных характеристик пластификатора.

3. Требуемое количество полимера для получения полимерно-битумного вяжущего, обеспечивающего надежную работу гидроизоляции будет зависеть от структуры исходного битума и климатических условий эксплуатации транспортного сооружения.

Литература:

1. А.С. Колбановская, В.В. Михайлов. Дорожные битумы. – М.: Транспорт, 1973. – 264 с.

    2. Г.С. Духовный, Н.В. Хоружая. Преимущества использования битумнополимерных материалов (БПМ) в гидроизоляции искусственных сооружений. Материалы второй научно-практической конференции «Наука и молодежь в начале нового столетия». Губкин, 2009. – 247-249 с.

    3. Л.М. Гохман. Влияние добавок дивинилстирольного блоксополимера на свойства битума. Материалы Второй научно-технической конференции по вопросам дорожного строительства. Алма-Ата, 1971.

4. А.С. Колбановская. Процессы структурообразования  в битумах в свете основных положений физико-химической механики. Сб. «Труды Союздорнии», вып 80 – Москва.: 1975. – 4-23 с.

 

Основные термины (генерируются автоматически): битум, температура хрупкости, исходный битум, машинное масло, индустриальное масло, качество растворителя, полимер, структурный тип, температура, Групповой химический состав.


Похожие статьи

Возможности получения дорожных битумов улучшенного качества

Качество полученных компаундированием образцов битума. Показатель. Битум исходный.

Основные термины (генерируются автоматически): температура размягчения, битум, номер образца, показатель качества, масса, вакуумная перегонка, содержание парафинов...

Сравнительный анализ физико-механических показателей...

В состав битумов входит три основные группы компонентов: асфальтены, смолы и высокомолекулярные углеводороды [2]. Битумы характеризуются определенными показателями качества: пенетрацией (глубиной проникания иглы в битум), температурой размягчения и...

Оценка рационального содержание резиновой крошки при...

...что при оптимальном содержании резиновой крошки физико-химические параметры вяжущего значительно улучшаются по сравнению с исходным битумом, у которого показатели температуры размягчения по кольцу и шару и температуры хрупкости по.

Современные установки для модификации битумов...

Нагретый в битумном котле до температуры 160…180°С битум, насосом Н 1.1 через

В качестве теплоносителя используется масло Тп46.

Чем выше температура полимера, чем выше площадь его соприкосновения с битумом, тем выше скорость растворения.

Увеличение значений физико-механических показателей БНД...

Для решения этой проблемы возникает необходимость введения в битум пластификатора, в качестве которого используется индустриальное масло И-40.

1. Гохман Л. М. Битумы, полимерно-битумные вяжущие, асфальтобетон, полимер-асфальтобетон...

Использование полимерных материалов для модификации...

Для получения ПБВ наиболее распространенным термоэластопластом является полимер типа SBS — стирол-бутадиен-стирольный сополимер. При введение данного модификатора в битум полимер-битумная смесь становится мягкой и более гибкой при низкой температуре...

Влияние размера резиновой крошки на технологические...

резиновая крошка, температура размягчения, исходный битум, Россия, температура хрупкости, коэффициент сбега, Кузбасс, показатель гибкости, Российская Федерация, промышленная утилизация.

Перспективы получения резино-битумных вяжущих для...

...области температура хрупкости полимерно-битумного вяжущего должна составлять не выше минус 43˚, а температура размягчения — не ниже

Возможно, это связано с отсутствием химической сшивки частиц резины с компонентами битума и отличными от европейской части...

Способ повышения эффективности процесса получения...

Основную долю нефтяных битумов, получают в процессе термического окисления гудронов, либо смесей асфальта пропановой деасфальтизации и экстрактов селективной очистки масел. Процесс проводят непрерывно в пустотелых аппаратах колонного типа, оснащенных...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Возможности получения дорожных битумов улучшенного качества

Качество полученных компаундированием образцов битума. Показатель. Битум исходный.

Основные термины (генерируются автоматически): температура размягчения, битум, номер образца, показатель качества, масса, вакуумная перегонка, содержание парафинов...

Сравнительный анализ физико-механических показателей...

В состав битумов входит три основные группы компонентов: асфальтены, смолы и высокомолекулярные углеводороды [2]. Битумы характеризуются определенными показателями качества: пенетрацией (глубиной проникания иглы в битум), температурой размягчения и...

Оценка рационального содержание резиновой крошки при...

...что при оптимальном содержании резиновой крошки физико-химические параметры вяжущего значительно улучшаются по сравнению с исходным битумом, у которого показатели температуры размягчения по кольцу и шару и температуры хрупкости по.

Современные установки для модификации битумов...

Нагретый в битумном котле до температуры 160…180°С битум, насосом Н 1.1 через

В качестве теплоносителя используется масло Тп46.

Чем выше температура полимера, чем выше площадь его соприкосновения с битумом, тем выше скорость растворения.

Увеличение значений физико-механических показателей БНД...

Для решения этой проблемы возникает необходимость введения в битум пластификатора, в качестве которого используется индустриальное масло И-40.

1. Гохман Л. М. Битумы, полимерно-битумные вяжущие, асфальтобетон, полимер-асфальтобетон...

Использование полимерных материалов для модификации...

Для получения ПБВ наиболее распространенным термоэластопластом является полимер типа SBS — стирол-бутадиен-стирольный сополимер. При введение данного модификатора в битум полимер-битумная смесь становится мягкой и более гибкой при низкой температуре...

Влияние размера резиновой крошки на технологические...

резиновая крошка, температура размягчения, исходный битум, Россия, температура хрупкости, коэффициент сбега, Кузбасс, показатель гибкости, Российская Федерация, промышленная утилизация.

Перспективы получения резино-битумных вяжущих для...

...области температура хрупкости полимерно-битумного вяжущего должна составлять не выше минус 43˚, а температура размягчения — не ниже

Возможно, это связано с отсутствием химической сшивки частиц резины с компонентами битума и отличными от европейской части...

Способ повышения эффективности процесса получения...

Основную долю нефтяных битумов, получают в процессе термического окисления гудронов, либо смесей асфальта пропановой деасфальтизации и экстрактов селективной очистки масел. Процесс проводят непрерывно в пустотелых аппаратах колонного типа, оснащенных...

Задать вопрос