Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органические вяжущие материалы. Учебное пособие
.pdf
Разжижающие добавки вводят для понижения
вязкости органических вяжущих материалов. В частности,
жидкие дорожные битумы классов СГ и МГ получают
разжижением вязких битумов (см. 2.7). В качестве таких
добавок используют лигроин, керосин, нефть, мазут,
жидкие крекинг-остатки, антраценовое масло и др.
Оптимальное содержание разжижителя определяется в
лаборатории опытным путём в зависимости от требуемой
вязкости и может колебаться от 2 до 50%.
Пластифицирующие добавки вводят для умень-
шения хрупкости и придания большей пластичности
вяжущим. Важнейшим требованием, предъявляемым к
пластификатору, является его растворимость и совмести-
мость с пластифицируемым веществом. В качестве
пластификаторов используют зелёное масло, мазут,
гудрон, антраценовое масло (или дёготь). Указанные
пластификаторы являются также и растворителями
(разжижителями), и содержание их колеблется от 2 до
40%.
Добавки, улучшающие прилипание (адгезию),
вводят непосредственно в битум или в минеральную
смесь. Адгезию объясняют возникновением двойного
электрического слоя на поверхности раздела фаз (битум –
каменный материал). Большинство основных карбонатных
пород (известняки, доломиты) имеют положительный
заряд, кислые (гранит, кварцит) – отрицательный. В составе
битумов преобладают анионактивные вещества. С точки
зрения электростатической теории адгезии хорошее
прилипание битума к известнякам объясняется разноимёнными зарядами поверхности каменного материала и
компонентов битума, плохое с гранитом - одноимёнными
зарядами. Кроме того, имеет место хемосорбция (химиче-
ское взаимодействие) активных функциональных групп с
71
карбонатами кальция, магния с образованием поверхност-
ных соединений типа кальциевых мыл.
Адгезия полимеров определяется двумя факторами:
степенью гибкости звеньев макромолекулы и полярностью
групп, входящих в её структуру. Высокая разветвлённость
молекул с полярными группами увеличивает адгезию,
ориентированная структура и наличие поперечных мостиков между цепями макромолекулы снижают адгезию.
Таким образом, введение в битум добавок, содержащих
полярные группы и увеличивающих подвижность звеньев
высокомолекулярных соединений, будет способствовать
повышению его адгезии к каменным материалам. Такими
добавками являются поверхностно-активные вещества
(ПАВ).
Молекулы поверхностно-активных веществ состоят
из двух частей: полярной и неполярной. Полярная часть
обладает дипольным моментом. К таким полярным
группам относятся –ОН, -СООН, -NН2; -Н и др. Эти группы
являются гидрофильными, реакционноспособными,
обладают более выраженным силовым полем и обусловливают хорошее сцепление с каменным материалом. Непо-
лярная часть – неактивная, гидрофобная, состоит из
углеводородной цепи (например, СН
– СН2 – СН2 –) или
3
ароматического радикала, обладает слабым силовым полем.
Такие молекулы, состоящие из полярной и неполярной частей, при адсорбции ориентируются неполярной
частью в сторону более полярной фазы – каменного
материала, а полярной частью к битуму или дёгтю.
Поверхностно-активные добавки по физикохимическому взаимодействию разделяются на ионоген-
ные: анионактивные, заряженные отрицательно и катио-
нактивные, заряженные положительно, и неионогенные. К
анионактивным добавкам относятся высокомолекулярные
органические кислоты, мылонафт (соли нафтеновых
72
кислот), производные карбеновых кислот (мыла, фенолы и
др.). К канионактивным веществам относятся амины, соли
аминов и четырёхзащемлённые аммониевые основания.
Для асфальтовых материалов содержание анионак-
тивных добавок составляет 3…10% и катионактивных –
0,5…3% массы вяжущего. Эффективность действия ПАВ
зависит от вида каменного материала. Катионактивные
ПАВ обеспечивают повышение сцепления со всеми
горными породами, но особенно эффективно с кислыми.
Анионактивные ПАВ повышают сцепление с карбонатны-
ми и почти не влияют на сцепление с кислыми породами.
Модифицирующие добавки изменяют физико-
химические свойства и структуру вяжущего. Таким
образом, разжижение и пластификация являются частными
случаями модификации.
В качестве модифицирующей добавки используют
полимеры:
каучукоподобные – эластомеры (дивинил-
стирольные каучуки);
пластмассы – термопласты (полиэтилен, полипро-
пилен, полистирол);
смолы – реактопласты (эпоксидные, фенолфор-
мальдегидные);
блоксополимеры – термоэластопласты (блоксопо-
лимеры бутадиена и стирола типа СБС изопрена и стирола
СИС).
поливинилацетат, полистирол, дивинилстироло-
вый термоэластопласт, эпоксидные смолы, каучук.
Введение модифицирующих добавок преследует
цель повысить теплостойкость, увеличить растяжимость
О
при 0
С, когезию, адгезию.
73
В России и за рубежом применяют регенерированную резину, резиновую крошку, получаемую при вторич-
ной переработке старых автомобильных покрышек.
Измельчённую резину в порошкообразном состоянии
вводят в битум при температуре 150…180 ОС и тщательно
перемешивают. При этом происходит набухание резиновых
частиц и образуется битумо-резиновая дисперсия, которая
отличается высокой растяжимостью при 0ОС. Она придаёт
асфальтобетону большую упругость, уменьшает трещино-
образование и скользкость, уменьшает его старение.
Полимербитумное вяжущее ПБВ - битум, содер-
жащий определённое количество полимера, необходимое
для образования новой пространственной структуры,
придающей битуму повышенную пластичность и
эластичность при отрицательной температуре. Примене-
ние такого битума обеспечивает значительно большую
трещиностойкость асфальтобетонных покрытий, чем при
применении обычных битумов. Технические требования к
полимербитумным вяжущим приведены в табл. 10 .
(Сравните их с техническими требованиями к нефтяным
вязким дорожным битумам, табл. 5).
В России в качестве полимерной добавки применя-
ют термоэластопласт - блоксополимеры типа СБС (стирол-
бутадиен–стирол), так как они хорошо растворяются в
битуме и образуют пространственную структурную сетку
из макромолекул полимера в битуме при минимальном их
содержании. Применяется СБС марки ДСТ – 30-01
(дивинил-стирольный термоэластопласт) с молекулярной
массой от 90000 до 110000, содержащий 30% связанного
стирола. Минимальное содержание полимера, необходимое
для образования пространственной структурной сетки, в
битумах I типа составляет 1%, III типа (марок БНД)
2,5…3%, II типа – 3,5…4%.
74
Таблица 10
Наименование
показателей
Нормы по маркам
БНД
60/90
П
БВ
30
0
ПБ
В
200
ПБ
В
130
ПБ
В
90
ПБ
В
60
ПБ
В
40
1
2
3 4 5
6
7
8
Глубина
проникания
иглы, 0,1 мм,
не менее
61-
90
20
при 25
О
С
300 200
130
90
60
40
при 0
О
С
90
70
50
40
32
25
Температура
размягчения по
кольцу и шару,
О
С, не ниже
47
45 47 49 51
54
56
Растяжимость,
см, не менее:
при 25
О
С
55
85
85
85
85
80
80
при 0
О
С
3,5
30
30
30
30
25
15
Температура
хрупкости,
О
С, не выше
-15
-
40
-35 -30 -25
-20
-15
Эластичность,
%, не менее
при 25
ОС
-
75
75
75
75
70
70
при 0 ОС
-
25
25
20
15
11
8
75
1
2 3 4 5 6 7 8
Изменение
температуры
размягчения
после прогрева,
О
С, не более
5 5 5 7 7 6 6
Температура
вспышки,
О
С,
не ниже
230
220
220
220
220
230
230
Сцепление с
мрамором или
песком
Выдерживает по контрольному
образцу № 2
Однородность
-
Однородно
В качестве пластификатора иногда добавляют инду-
стриальное масло, так как его температура вспышки выше
200 ОС, содержание парафино-нафтеновых углеводородов
составляет 75…80 % по массе и оно при 140…150ОС
хорошо смешивается не только с битумом, но и с полимером. Так как битумы, на основе которых создаются ПБВ, не
обеспечивают требуемую адгезию к минеральным материалам кислых пород, в качестве четвёртого компонента
используют ПАВ двойного действия, который повышает
адгезию как к кислым, так и к основным минеральным
материалам. Наиболее эффективным ПАВ на сегодняшний
день является пластификатор «Техпрогресс-1».
Битуморезиновое композиционное вяжущее
БИТРЕК (битуморезиновое экологически чистое компози-
ционное) - однородная смесь битума (или смеси битумов) с
мелкодисперсной крошкой из резины общего назначения,
подвергнутая специальной химической обработке. Эффек-
Продолжение таблицы 10
76
тивное совмещение битума с резиновой крошкой достигается за счёт использования добавок специальных химических веществ, представляющих собой комплекс активаторов и промоторов, определённым образом регулирующий
молекулярные процессы деструкции и «сшивки» частиц
резины в битуме.
Под действием комплекса химических агентов в битуме и на поверхности частиц резиновой крошки проходят
процессы ступенчатой радикальной полимеризации. К
коллоидной структуре исходного битума добавляются
макрочастицы резины, соединённые между собой в
объёмную сетчатую структуру с помощью полимерных
молекул, образованных из каучуковых фрагментов резины
и активных групп высокомолекулярных компонентов
битума.
Для изготовления БИТРЕК используются исходный
битум марок БНД и крошка из резин общего назначения,
набухающая в нефтепродуктах, в том числе получаемая
дроблением изношенных автомобильных шин и других
резино-технических изделий (5…15%). Крошка должна
иметь не менее 80% по массе частиц размером от 0,2 до
0,63 мм, величину удельной поверхности не выше 0,3 м2/г.
В качестве химических реагентов используются неорганические окислители и другие соединения металлов с
переменной валентностью, способные катализировать
процесс поверхностной радикальной полимеризации
резины. Их содержание не превышает 1…1,5%.
Высокие адгезионные свойства и стойкость материалов к старению обеспечивают большую надёжность и
долговечность дорожного покрытия с применением
БИТРЕК. Требования к битуморезиновому вяжущему
приведены в табл. 11.
77
Таблица 11
Наименование
показателя
Нормы для марок
БНД
60/90
БИТРЕК
90/130
БИТРЕК
60/90
БИТРЕК
40/60
Глубина проника-
ния иглы при 25 ОС,
0,1 мм
60-
90
90-130
60-90
60-90
Температура раз-
мягчения, ОС, не
ниже
47
52
55
58
Температура хруп-
кости,
О
С, не выше
-15
- 25
- 20
- 15
Растяжимость при 0
О
С, см, не менее
3,5 7 5
3
Эластичность при 0
О
С, см, не менее
-
30
30
30
Изменение температуры размягчения
после прогрева,
О
С,
не более,%
5
5
Температура
вспышки, ОС, не
ниже
230
250
Сцепление с поверхностью гранитного щебня, не
менее чем, %
-
Хорошее (75%)
Относительное
количество нерастворённой резины в
вяжущем, % по
массе, не менее
-
10
78
Контрольные вопросы
1. Какими недостатками обладают дорожные биту-
мы? 2. Какие виды добавок применяют для улучшения
свойств дорожных битумов? 3. Роль разжижающих
добавок, и какие их виды Вы знаете? 4. Роль пластифицирующих добавок, и какие их виды Вы знаете? 5. Какие
добавки для улучшения адгезии битумов к каменным
материалам Вы знаете? 6. Каков механизм действия
поверхностно-активных веществ (ПАВ)? 7. Какова роль
модифицирующих добавок, и какие модифицирующие
добавки Вы знаете? 8. Каков состав и положительные
свойства полимербитумного вяжущего? 9. Каков состав и
положительные свойства вяжущего БИТРЕК?
2.9. Битумы строительные, кровельные,
изоляционные и специальные
Строительные битумы применяются для обще-
строительных работ: для изготовления приклеивающих и
изоляционных мастик, гидроизоляции элементов строительных конструкций (например, свай, фундаментов),
асфальтовых растворов и бетонов (например, для полов в
промышленных зданиях) и др.
Основными показателями, по которым определяют
марку битума являются:
температура размягчения;
глубина проникания иглы (пенетрация);
растяжимость (дуктильность).
Строительные битумы выпускают марок БН 50/50,
БН 70/30, БН 90/10. Первая цифра (числитель) означает
среднюю температуру размягчения, вторая (знаменатель) –
глубину проникания иглы при температуре 25ОС. Битум
79
марки БН 50/50 относится к вязким битумам, битумы
Марка
битума
Температура
размягчения,
О
С,
Глубина
проника-
ния
иглы
Растяжи-
мость
при 25
О
С,
не ниже
Строительные битумы
БН 50 /50
не ниже 50
41…60
40
БН 70/30
не ниже 70
21…40
3
БН 90/10
не ниже 90
5…20
1
Кровельные битумы
БНК 45/180
40…50
140…220
не
нормиру-
ется
БНК 45/190
40…50
160…220
То же
БНК 90/40
85…95
35…45
То же
БНК 90/30
85…95
25…35
То же
марок БН 70/30, БН 90/10 – к твёрдым. Технические
требования к строительным битумам представлены в табл.
12.
Кровельные битумы используют для изготовления
рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов
(пергамина, рубероида, гидроизола и др.).
Основными показателями для кровельных битумов
являются температура размягчения и глубина проникания
иглы (пенетрация).
Таблица 12
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]