§ 4. Асфальтовые бетоны и растворы

Для приготовления асфальтовых растворов и бетонов применяют асфальтовое вяжущее, представляющее смесь нефтяного битума с тонкомолотыми минеральными порошками (известняка, доломита, мела, асбеста, шлака). Минеральный наполнитель не только умень­шает расход битума, но и повышает температуру размягчения бетона.

Прочность асфальтового вяжущего обусловлена соотношением компонентов Б/Н и пористостью после уплотнения и отвердевания. При оптимальном соотношении Б/Н весь битум адсорбирован в виде тонких непрерывных пленок на поверхности частиц тонкомолотого наполнителя, поэтому асфальтовое вяжущее имеет наибольшую прочность.

Мелким заполнителем в растворе и бетоне служат чистые при­родные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3% по массе.

Щебень изготовляют из прочных и морозостойких изверженных, осадочных и метаморфических горных пород, а также из металлурги­ческих шлаков. Из осадочных предпочитают карбонатные породы (известняки, доломиты), хорошо сцепляющиеся с битумом. Щебень должен выдерживать без разрушения не менее 50 циклов поперемен­ного замораживания и оттаивания.

Асфальтовые бетоны подразделяют по назначению на гидро­технические, дорожные и аэродромные, для устройства полов в про­мышленных цехах и складских помещениях, плоской кровли, стяжек. Гидротехнические асфальтовые бетоны используют для устройства экранов и в уплотняющих конструкциях швов сооружений, в качестве гидроизоляционных слоев при строительстве каналов, шлюзов, ирри­гационных сооружений. Специальные виды плогного бетона, изго­товленные на химически стойких заполнителях применяют для соз­дания кислотно- и щелочностойких покрытий. Имеются декоратив­ные асфальтовые бетоны (цветные и офактуренные), из которых вы­полняются разделительные полосы на дорогах, переходы, полы вес­тибюлей гражданских зданий.

Основные свойства асфальтового бетона зависят от примененного асфальтового вяжущего, состава и пористости.

353

Пористость асфальтового бетона обычно колеблется от 5 до 7%. Плотные бетоны (с пористостью не более 5%) практически водо­непроницаемы. Пористость ухудшает долговечность асфальтового бетона в связи с возрастанием водопоглощения, снижением морозо-

стойкости и увеличением химической коррозии. Наиболее агрес­сивными слоями по отношению к битуму, которые могут содер­жаться в воде, являются сульфаты натрия и магния.

Биохимическая стойкость характеризует сопротивление "орга­ническому выветриванию" под влиянием бактерий, вызывающих раз­ложение сложных органических веществ, составляющих битум. Для повышения биостойкости в состав битумного вяжущего вводят анти­септики.

Состав асфальтового раствора должен быть такой, чтобы пустоты в песке были полностью заполнены асфальтовым вяжущим с избыт­ком (10-15%) для обволакивания песчинок.

Асфальтовый бетон можно представить как смесь асфальтового раствора и крупного заполнителя - щебня. Количество асфальтового раствора берут с расчетом заполнения пустот в щебне и небольшого избытка (10-15%) для плотного бетона. Примерные составы асфаль­товых растворов и бетонов приведены в табл. 13.2.

Асфальтовые бетоны укладывают в горячем или холодном со­стоянии. Наиболее распространены горячие асфальтобетонные смеси, имеющие при укладке температуру 140-170°С. Для их приготовления предварительно высушенные и подогретые до 180-200°С минераль­ные составляющие бетона (тонкомолотый наполнитель, песок и ще­бень) загружают в смеситель, в котором их перемешивают с расплав­ленным битумом (температурой 150-170°С). Готовые горячие смеси привозят на специальных машинах и после укладки уплотняют кат­ками. После остывания, через 1-2 ч, асфальтобетон отвердевает, при­обретая плотность и прочность.

Асфальтовые бетоны, укладываемые в холодном состоянии, при­готовляют на жидких битумах и битумной эмульсии. Жидкий битум подогревают до 110-120°С и смешивают с высушенными и подогре­тыми до той же температуры заполнителями. Асфальтобетонную смесь охлаждают до 60°С, развозят на места и укладывают при тем­пературе окружающей среды не ниже 5°С: Бетон готовят и на битум­ной эмульсии, смешивая вяжущие и заполнители без подогрева. В дегтебетон в качестве вяжущего вещества входит деготь (или пек). Водостойкость, износ и долговечность дегтебетона ниже, чем ас­фальтового бетона

59§ 2. Состав и свойства пластмасс

Пластмассы получают обычно из связующего вещества и на­полнителя, вводя в состав исходной массы те или иные специальные добавки-пластификаторы, отвердители, стабилизаторы и красители.

Связующим веществом в пластмассах служат различные полиме­ры - синтетические смолы и каучуки, производные целлюлозы. Вы­бор связующего вещества в значительной мере определяет техниче­ские свойства изделий из пластмасс: их теплостойкость, способность сопротивляться воздействию растворов кислот, щелочей и других агрессивных веществ, а также характеристики прочности и деформа- тивности. Связующее вещество - это обычно самый дорогой компо­нент пластмассы. Полимерные связующие служат основой компози­ционных материалов.

Для производства полимеров имеются огромные запасы сырья. Исходными материалами для их получения являются природный газ и так называемый "попутный" газ, сопровождающий выходы нефти. В газообразных продуктах переработки нефти содержится этилен, пропилен и другие газы, перерабатываемые на предприятиях в поли­меры.

Сырьем для полимеров служит также каменноугольный деготь, получаемый при коксовании угля и содержащий фенол и другие ком­поненты.

В производстве синтетических материалов применяют также азот и кислород, получаемые из воздуха, воду и ряд других широко рас­пространенных веществ.

Наполнители представляют собой разнообразные неорганические и органические порошки и волокна. В виде наполнителей слоистых пластмасс широко применяют также бумагу, ткани, древесный шпон и другие листовые материалы. Наполнители значительно уменьшают потребность в дорогом полимере и тем самым намного удешевляют изделия из пластмасс. Кроме того, наполнители улучшают ряд свойств изделий - повышают теплостойкость, а волокна ткани и лис­товой материалы сильно повышают сопротивление растяжению и изгибу, действуя подобно арматуре в железобетоне.

Пластификаторы - это вещества, добавляемые к полимеру для повышения его высокоэластичности и уменьшения хрупкости. В виде пластификаторов могут использоваться некоторые низкомо­лекулярные высококипящие жидкости. Молекулы жидкости, про­никая между звеньями цепей полимера, увеличивают расстояние и ослабляют связи между ними. Это и приводит к уменьшению вяз­кости полимера.

При изготовлении пластмасс в их состав вводят и другие добавки. Вещества, являющиеся инициаторами реакции полимеризации, уско­ряют процесс отверждения пластмасс и их поэтому называют отвер- дителями. Стабилизаторы способствуют сохранению структуры и свойства пластмасс во времени, предотвращая их раннее старение при воздействии солнечного света, кислорода воздуха, нагрева и дру­гих неблагоприятных влияний.

В качестве красителей пластмасс применяют как органические (нигрозин, хризоидин и др.), так и минеральные пигменты - охру, му­мие, сурик, ультрамарин, белила и др.

Для производства пористых пластических масс в полимеры вводят специальные вещества - порообразователи (порофоры), обес­печивающие создание в материале пор.

Положительным свойством пластмасс является то, что возможно получить некоторые материалы с высокими показателями, например:

• малая плотность в пределах от 20 до 2200 кг/м³;

• высокие прочностные характеристики - у текстолита предел прочности при разрыве достигает 150 МПа, у древопластиков равен 350 МПа. Пределы прочности при сжатии этих материалов также достаточно высоки, например, у древопластиков порядка 200 МПа, у СВАМа (стекловолокнистый анизотропный материал) - 420 МПа. Пластмассы с наполнителями (как порошкообразными, так и волок­нистыми) имеют предел прочности при сжатии в пределах от 120 до 160 МПа;

• низкая теплопроводность. Самые легкие пористые пластмассы имеют показатель теплопроводности всего лишь 0,03 Вт/(м °С), т.е. близкий к теплопроводности воздуха;

• высокая химическая стойкость;

• высокая устойчивость к коррозионным воздействиям;

• способность окрашиваться в различные цвета;

• малая истираемость некоторых пластмасс. В связи с этим в пер­вую очередь эти пластмассы целесообразно внедрять как материалы для покрытия полов;

• прозрачность пластмасс. Обычные стекла пропускают менее 1% ультрафиолетовых лучей, тогда как органические наоборот - более 70%; они легко окрашиваются в различные цвета. Следует отметить их значительно меньшую плотность. Так, стекло из полистирола име­ет плотность 1060 кг/м³, тогда как обычное оконное стекло-2500 кг/м³;

• технологическая легкость обработки (пиление, сверление, фрезе­рование, строгание, обточка и др.), позволяющая придавать изделиям из пластмасс разнообразные формы. Пластмассовые изделия подда­ются склеиванию как между собой, так и с другими материалами (на­пример, с металлом, деревом и др.). Поэтому из пластмасс можно из­готовлять различные комбинированные клееные строительные изде­лия и конструкции;

• относительная легкость сварки материалов из пластмасс (на­пример, труб в струе горячего воздуха) позволяет механизировать работы по монтажу пластмассовых трубопроводов;

• способность некоторых пластмасс образовывать тонкие пленки в сочетании с их высокой адгезией к ряду материалов, вследствие чего такие пластмассы незаменимы как сырье для производства строи­тельных лаков и красок;

• наличие в стране обширной сырьевой базы для производства по­лимеров (природные газы, газы нефтепереработки).

Вместе с тем пластмассы имеют ряд недостатков:

• низкая теплостойкость (от +70 до +200°С);

• малая поверхностная твердость;

• высокий коэффициент термического расширения. Он колеблется в пределах 25-120 10'⁶, т.е. в 2,5-19 раз более высокий, чем у стали. Это необходимо учитывать при проектировании строительных кон­струкций, особенно крупноразмерных (например, трубопроводов);

• повышенная ползучесть, особенно заметная при повышении тем­пературного режима;

• горючесть с выделением вредных газов;

• токсичность при эксплуатации.

К недостаточно изученным свойствам.пластмасс следует отнести сроки их службы. Вопросы долговечности материалов, изменяемости их свойств во времени в значительной мере определяют возможность их применения в строительстве. Пока, за время нескольких десятиле­тий их применения, нет отрицательных результатов. Вместе с тем создаются саморазрушающие пластмассы, чтобы не скапливать бы­товых отходов.