m33170

По этому признаку асфальтобетонные смеси делят на горячие, теплые и холодные. Горячие смеси укладывают и начинают уплотнять при температуре не менее 120 °С, так как они содержат вязкий битум марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130 или БН 60/90, БН 90/130 и при меньшей температуре плохо уплотняются.

Теплые смеси укладывают и начинают уплотнять при температуре не ниже 100 °С при применении битума марок БНД

130/200, БНД 200/300, БН 130/200, БН 200/300 и не ниже 70 °С

при использовании битумов СГ 130/200, МГ 130/200.

Холодные смеси укладывают при температуре воздуха не ниже 5 °С, их можно после приготовления длительное время хранить в штабелях, они не слеживаются, так как для их изготовления используют битумы марок СГ 130/200, СГ 70/130, МГ

130/200 и МГ 70/130.

б) по плотности асфальтобетона.

По величине остаточной пористости асфальтобетоны подразделяют на плотные с объемной пористостью от 2 до 7%, пористые – от 7 до 12% и высокопористые – от 12 до 18%.

в) по виду применяемых материалов.

Различают асфальтобетоны и смеси щебеночные, состоящие из щебня, песка, минерального порошка и битума, гравийные – из гравия, песка, минерального порошка и битума, песчаные – из песка, минерального порошка и битума.

г) по крупности.

Асфальтобетоны подразделяют по крупности скелетных фракций на крупнозернистые – до 40 мм, среднезернистые – до 20 мм, мелкозернистые – до 10 мм, песчаные – до 5 мм.

д) по содержанию щебня.

Асфальтобетоны классифицируют на многощебенистые (А) при содержании щебня от 50 до 60%, среднещебенистые (Б) – от 30 до 50% щебня, малощебенистые (В) – от 20 до 35% щебня.

Дегтебетонные и дегтеминеральные смеси также находят применение в дорожном строительстве для устройства верхних и нижних слоев покрытий, верхних слоев оснований, поверхностной обработки. Ввиду токсичности каменноугольного дегтя эти смеси рекомендуется укладывать на дорогах вне населенных пунктов.

181

Свойства асфальтобетонных (дегтебетонных) смесей и асфальтобетона (дегтебетона) нормированы стандартами. Основные из этих свойств следующие: пределы прочности при сжатии при температурах 20, 50, 0 °С; коэффициенты водоустойчивости и длительной водоустойчивости, набухание.

Эти требования установлены с таким расчетом, чтобы обеспечить асфальтобетону сопротивление сдвигу (сдвигоустойчивость асфальтобетонных покрытий), релаксационную способность и деформативность при отрицательных температурах (трещиностойкость асфальтобетонных покрытий), водоустойчивость, морозостойкость, шероховатость покрытий. Лишь одно из перечисленных свойств – водоустойчивость – может быть определено непосредственно через коэффициент водоустойчивости. Остальные свойства характеризуются косвенно через показатели свойств и структуры, нормированные стандартом.

Стандартные методы определения свойств асфальтобетона не учитывают влияние комплекса воздействий, которые имеют место в естественных условиях эксплуатации. Н.С. Ковалевым с участием Б.Ф. Соколова и С.И. Самодурова разработан способ подготовки строительных материалов к испытаниям на прочность (Авт. свидетельство № 665254). Цель этого способа – моделирование реальных условий работы материала. Достигается это тем, что образец насыщают водой в условиях вибровакуума, а после воздействия знакопеременных температур образец подвергают облучению в атмосфере, содержащей озон. Вибровакуумное водонасыщение выполняют с частотой колебания 10–25 Гц и амплитудой 0,5–5 мм, а воздействие знакопеременных температур осуществляется со скоростью 60 °С в час при продолжительности одного цикла 120–180 мин.

Технология приготовления асфальтобетонных смесей представлена на рис. 42.

С целью повышения тепло- и водоустойчивости асфальтобетона им же предложено вводить в качестве поверхностноактивной добавки отходы ионообменных очистных установок, содержащих соли металлов азотной кислоты в количестве 0,94– 1,87% (Авт. свидетельство № 614123).

Для расширения номенклатуры местных дорожностроительных материалов нами было предложено использовать в

182

качестве минерального наполнителя ваграночные шлаки естественного зернового состава, предварительно активированные отходами ионообменных очистных установок (Авт. свидетельство № 608820). Полученная асфальтобетонная смесь характеризуется повышенной теплоустойчивостью.

Рис. 42. Технологическая схема производства асфальтобетона: 1 – питатель; 2 – элеватор; 3 – сушильный барабан; 4 – пылеулавливающая установка; 5 – топка; 6 – горячий элеватор; 7 – грохот; 8 – элеватор минерального порошка; 9 – бункер для горячих материалов; 10 – накопительный бункер; 11 – лопастной двухвальный смеситель; 12 – битумная труба с соплами в смесителе; 13 – дозатор поверхностно-активных добавок; 14 – дозатор битума

С целью расширения номенклатуры органических вяжущих веществ и повышения водоустойчивости асфальтобетонных смесей было предложено использовать каменноугольные фусы (Авт. свидетельство № 914698). Введение 0,04–0,37% фусов в состав асфальтобетонной смеси существенно повышает ее водоустойчивость.

183

Для строительства верхних слоев покрытий используют также литые асфальтобетонные смеси. Широкое применение этих видов смесей сдерживается пониженной сдвиго- и трещиностойкостью, использованием битумов повышенной вязкости, приготовлением смесей при высоких температурах (240–250 °С) и поддержанием ее вплоть до момента укладки, а также необходимостью иметь специальные транспортные средства, оборудованные котлом-термосом с принудительным перемешиванием для обеспечения нерасслаиваемости. С целью устранения этих недостатков предложена смесь для приготовления литого асфальтобетона (Авт. свидетельство № 628155) на основе конверторных, гранулированных доменных и молотых гранулированных доменных шлаков. Применение в смеси конверторного шлака способствует повышению сдвигоустойчивости покрытий из них, добавка гранулированного доменного шлака фракции 0,071–0,63 мм препятствует расслаиваемости смеси при транспортировке, а молотый гранулированный доменный шлак фракции менее 0,071 мм приводит к снижению температуры приготовления до 160 °С и повышению трещиностойкости вследствие большей степени структурирования битума.

Холодные асфальтобетонные смеси широко используют при строительстве покрытий автомобильных дорог, особенно сельских. Для снижения стоимости покрытий и упрощения технологии приготовления холодных асфальтобетонных смесей Н.С. Ковалевым предложена смесь для приготовления холодного асфальтобетона (Авт. свидетельство № 707945), состоящая из одного минерального компонента – отходов дробления литого шлакового щебня.

Дегтебетонные смеси, приготовленные из традиционно применяемых материалов, характеризуются недостаточной водо-, тепло- и морозоустойчивостью покрытий. Для устранения этих недостатков им же предложено использовать дегти пониженной вязкости, а в качестве минерального компонента – литой шлаковый щебень (Авт. свидетельство № 618391). Вследствие повышенного структурирования дегтя получается холодная дегтеминеральная смесь, не слеживающаяся длительное время.

Для повышения водо- и теплоустойчивости дегтебетонных смесей нами предложено вводить при приготовлении смеси 2–3%

184

хлорной извести, которая является одновременно активатором минеральной поверхности и структурирующим элементом дегтя.

8.МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПОЛИМЕРОВ

ИПЛАСТМАСС

8.1.Классификация полимеров и технология их получения

Из очень большого количества различных видов полимеров для производства пластмасс применяют лишь некоторые из них.

Все высокомолекулярные вещества, используемые для получения пластмасс, делят на следующие виды в зависимости от способа получения: А, Б, В, Г.

К классу А относят полимеры, полученные полимеризацией; к классу Б – полимеры, полученные поликонденсацией; к классу В – полимеры, полученные модификацией природных полимеров; к классу Г – полимеры, полученные путем простой и деструктивной перегонки органических веществ.

Полимеры класса Г – это природные и нефтяные битумы, рассмотренные нами выше. Наибольшее применение в строительстве нашли полимеры классов А и Б, получаемые путем полимеризации и поликонденсации.

При реакции полимеризации объединяются ненасыщенные молекулы (мономеры) одного и того же вещества без выделения побочных продуктов. В результате реакции образуется новое вещество – полимер, молекулярная масса которого равна сумме молекулярных масс реагирующих молекул. Широкое применение в производстве строительных материалов и изделий нашли следующие полимеризационные полимеры: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиизобутилен, полистирол, поливинилацетат и др.

Элементный состав полимеров, полученных при реакции поликонденсации, отличается от состава исходных веществ, так как реакция поликонденсации сопровождается выделением простейших побочных продуктов – воды, аммиака и др. К этой группе полимеров относят фенолоальдегидные смолы, карбамидные и меламиноформальдегидные полимеры, полиэфиры и полиуретаны, эпоксидные смолы.

185

В связи с тем, что полимерные смолы по-разному ведут себя при нагревании, их подразделяют на термопластичные, которые при нагревании размягчаются, а при охлаждении затвердевают, и термореактивные, которые не могут повторно расплавляться и затем снова затвердевать.

8.1.1.Полимеризационные полимеры (Класс А)

По л и э т и л е н. Исходным продуктом для производства

полиэтилена [− СН2 − СН2 − СН2 − СН2 −] является технический этилен [CH2 = CH2 ] – бесцветный газ со слабым эфирным запа-

хом. Удачное сочетание в полиэтилене химической стойкости, механической прочности, морозостойкости, низкой газопроницаемости и водопоглощения, его малая средняя плотность делают полиэтилен незаменимым материалом в строительном производстве. Полиэтилен широко применяют в производстве водопроводных, канализационных и газовых труб. Пленки из полиэтилена различной толщины используют для гидро-, паро- и газоизоляции различных строительных конструкций.

Полиэтилены изготовляют тремя методами: а) при высоком давлении (до 250 МПа);

б) при низком давлении (0,5 МПа) и температуре +60 °С с использованием в качестве катализатора органических солей тяжелых металлов;

в) при среднем давлении (3 – 4 МПа) и температуре 125– 150 °С с использованием в качестве катализатора окислов металлов.

Полиэтилен, получаемый при низких давлениях, отличается от синтезированного при высоком давлении большей плотностью, прочностью, жесткостью и повышенной теплостойкостью. Полиэтилен высокого давления – материал более мягкий и эластичный, слегка прозрачный.

Свойства полиэтилена сильно изменяются с изменением окружающей температуры. Температурный интервал эксплуатации строительных материалов, несущих нагрузку, находится в пределах от +60 до –70 °С.

П о л и п р о п и л е н получают полимеризацией пропилена СН3 – СН = СН2. Полимеризация пропилена продолжается 5–6

186

ч при температуре 65–70 °С и давлении 1–1,2 МПа в присутствии катализатора (смесь триэтилалюминия с треххлористым титаном). В результате полимеризации выпадает белый порошок – полипропилен, который промывают, отжимают и сушат.

Полипропилен – легкий материал, обладающий высокой теплостойкостью, жесткостью и прочностью. Без нагрузки его можно применять при температуре до 150 °С. По химической стойкости полипропилен аналогичен полиэтилену, но отличается значительно большей механической прочностью и плотностью, что позволяет применять его для изготовления труб диаметром 25–150 мм в качестве облицовочного материала антикоррозионного и декоративного назначения.

П о л и в и н и л х л о р и д получают полимеризацией винилхлорида СН2 = СНСl. Основным методом полимеризации винилхлорида является непрерывный водоэмульсионный метод в присутствии инициатора (перекиси водорода).

Поливинилхлорид можно применять при температуре до 160 °С. Изделия из него обладают высокой прочностью.

В производстве строительных материалов поливинилхлорид широко используют для изготовления линолеума, линкруста, гидро- и газоизоляционных пленок, пенопластов, плинтусов, поручней, водопроводных труб.

П о л и и з о б у т и л е н представляет собой каучукоподобный эластичный материал, получаемый полимеризацией изобутилена СН2 = С(СН3)2 при температуре 100 °С в присутствии катализаторов трехфтористого бора, треххлористого алюминия. Этот материал обладает хорошей водостойкостью против агрессивных сред – кислот, солей галоидов, щелочей.

В строительстве полиизобутилен применяют в виде гидроизоляционных пленок, прокладочных материалов для фундаментов, кровельных и герметизирующих материалов.

П о л и с т и р о л, получаемый полимеризацией стирола С6Н5 – СН = СН2, является одним из наиболее известных и полно изученных полимеризационных полимеров. Он обладает почти абсолютной водостойкостью, высокой химической стойкостью и прозрачностью.

187

Полистирол получают тремя методами: полимеризацией чистого мономера (блочный метод), полимеризацией в растворителе и водоэмульсионной полимеризацией.

Из полистирола изготовляют цветные плитки для облицовки стен санузлов, кухонь, больниц, пористые плиты для звуко- и теплоизоляции, краски и эмали. К недостаткам относят большую хрупкость.

8.1.2.Поликонденсационные полимеры (Класс Б)

Фе н о л о а л ь д е г и д н ы е п о л и м е р ы получают в результате реакции поликонденсации фенолов и альдегидов (формальдегид, фурфурол, лигнин) и от вида альдегидов полимер по-

лучает соответствующее наименование: фенолоформальдегидный, фенолофурфурольный, фенололигниновый.

В зависимости от исходного фенольного сырья, характера альдегидного компонента, количественного их соотношения, характера катализатора образуются два типа продуктов поликонденсации: термореактивные и термопластичные полимеры.

Поликонденсацию исходных продуктов проводят в вакуумварочном котле под разряжением.

Фенолоформальдегидные полимеры в строительной технике применяют для производства клеев, древесноволокнистых и древесностружечных плит, древесноволокнистых и бумажноволокнистых пластиков, водостойкой фанеры, сотопластов и т.д.

К а р б а м и д н ы е п о л и м е р ы получают путем амидоформальдегидной поликонденсации: мочевиноформальдегидные и меламиноформальдегидные.

В результате взаимодействия мочевины с формальдегидом получают как термопластичные, так и термореактивные полимеры.

Карбамидные полимеры применяют для получения пластмасс, лаков, клеев, пористых материалов, древесностружечных плит. Из термореактивных карбамидных полимеров изготовляют пенопласты.

Э п о к с и д н ы е п о л и м е р ы (п о л и э п о к с и д ы) образуются при поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами.

Полиэпоксиды являются синтетическими полимерами, обладающими ценными свойствами: они легки, прочны, обладают

188

высокой адгезией к металлам, малой усадкой при отверждении, стойкостью к действию многих химических реагентов и хорошо сочетаются с другими полимерами. При введении в этот полимер отвердителя (двухосновные кислоты, двухатомные спирты) он переходит в нерастворимое и неплавкое состояние. Применяют полимеры этого вида в качестве связующего для монолитных полов, полимербетонов и строительных клеев.

8.2. Пластические массы, их состав и классификация

Пластмассы представляют собой сложные вещества, состоящие из связующего и наполнителей с добавлением в зависимости от условий производства пластификаторов, стабилизаторов, красителей, порообразователей и других материалов. На рис. 43 показан состав неоднородных пластмасс.

Состав неоднородных пластмасс

Основным видом связующего вещества в пластмассах являются искусственные п о л и м е р ы (синтетические смолы). Эти вещества придают пластическим массам на определенной стадии их переработки свойства пластичности, т.е. способность

189

принимать требуемую форму и сохранять ее после снятия давления.

П л а с т и ф и к а т о р ы вводят в пластмассу для придания ей большей пластичности, повышения тепло- и морозоустойчивости. Чаще всего в качестве пластификаторов применяют хлорпарафин, диоктилфталат и т.д. Эти вещества должны растворять связующее, быть химически инертными и малолетучими.

Н а п о л н и т е л я м и служат материалы органического и неорганического происхождения, которые придают пластмассам требуемые физико-механические и другие свойства, значительно снижают их стоимость. В качестве органических наполнителей используют опилки, стружки, бумагу, картон, отходы текстильной промышленности и т.д., а в качестве минеральных – асбест, слюду, стеклоткань и т.д.

Добавление с т а б и л и з а т о р о в делает устойчивыми свойства пластмасс и изделий из них на длительный период и препятствует разложению как в процессе обработки, так и в эксплуатационных условиях: при воздействии атмосферных факторов, тепла, света и т.д.

К р а с и т е л и (пигменты), придающие пластмассам определенный цвет, должны обладать следующими качествами: ярким тоном, не изменяться с течением времени, а также не выцветать под действием света, что особенно важно для отделочных строительных материалов. В качестве красителей пластмасс применяют как органические (нигрозин, хризоидин и др.), так и минеральные пигменты (охру, мумию, сурик, ультрамарин, белила и др.).

Кроме того, в состав пластмасс входят к а т а л и з а т о р ы, которые ускоряют химические процессы их твердения.

Для производства пористых пластмасс вводят специальные вещества – п о р о о б р а з о в а т е л и, обеспечивающие создание в материале пор.

Пластмассы обладают следующими положительными

свойствами:

–высокой прочностью, составляющей для большинства пластмасс 50–100 МПа;

–небольшой плотностью - от 20 (пенопластов) до 2000 кг/м3 (для стеклопластиков);

190