Влияние вида пластификатора на свойства битума и полимерно-битумных вяжущих

Введение. Времена, когда дорожная отрасль была отстающим звеном в экономической цепочке страны остались, к счастью, позади. Сегодня — это динамично и интенсивно прогрессирующий производственный сегмент РФ, который с каждым годом набирает обороты и темпы развития. Увеличивается протяженность дорог с твердым покрытием, появляются новые технологии и материалы, ужесточаются требования к качеству и долговечности автомобильных дорог.

В свете этого, все чаще в проектную документацию на строительство и реконструкцию автомобильных дорог включаются полимерно- битумные вяжущие (ПБВ), для устройства покрытий из полимерасфальтобетонных смесей. Это связано с тем, что использование этого вяжущего позволяет уменьшить возникновение пластических деформаций и тем самым продлить срок службы покрытия [1–2]. Актуальность и востребованность данного вида вяжущего на дорожно-строительном рынке РФ активизировали многочисленные исследования в этом направлении [1–6].

Безусловно, что наиболее целесообразно и эффективно для приготовления ПБВ применять битумы с пенетрацией 130–200 и 200–300 мм^-1, в этом случае не требуется пластификация, но это, к сожалению, не всегда возможно. И связано это не только с несовершенством битумов, производимых российскими нефтеперерабатывающими заводами (НПЗ). Есть золотое правило торговли, в соответствии с которым, «клиент – всегда прав!». А вот выполнить пожелания заказчика, варьируя исключительно соотношением битум/полимер, бывает невозможно. И, в этом случае, для достижения качественных показателей модифицированного вяжущего необходимым условием становится использование пластификатора.

При этом, любой дополнительный компонент в составе ПБВ это не только удорожание продукции, но и нарушение «хрупкого» равновесия в системе «битум-полимер», поэтому к выбору пластификатора надо подходить здравомысляще и аккуратно.

Основная часть. В работе, для постановки эксперимента был использован битум БНДУ 60 ОАО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез», показатели свойств, которого представлены в табл. 1, и полимеры: Кратон D 1101 и отечественный аналог SBS L 30-01 A. Из представленной таблицы видно, что битум полностью соответствует требованиям нормативного стандарта.

Таблица 1 – Физико-химические показатели битума БНДУ60/90

Показатель	СТО АВТОДОР 2.1-20011	Фактические результаты	Методы испытаний
Глубина проникания иглы 0,1мм
при 25°C	>51-70	64	ГОСТ 11501
при 0°С	>13	23
Растяжимость, см
при 25°C	>70	100	ГОСТ 11505
при 0°С	не нормируется, определение обязательно	2,4
Температура размягчения, °С	>51	54	ГОСТ 11506
Температура хрупкости, °С	>-15	-15	ГОСТ 11507

Очевидно, что получить эффективное ПБВ 60 из битума с пенетрацией 64 мм-1 не возможно. Будет наблюдаться недостаток легких фракций для набухания и растворения полимера в вяжущем. В связи с этим встал актуальный вопрос о необходимости использования пластификатора. В качестве пластификаторов рассматривались: мазут М-100, масло индустриальное И- 40, Азол 1101 и Унипласт.

В общем виде, эффективность растворения полимера в битуме зависит от:

Модификация битума как способ повышения их эксплуатационных свойств

Эксплуатационные свойства строительных битумов могут быть улучшены за счет совершенствования технологии производства или же путем введения специальных добавок – модификаторов. Первый подход является необходимым, но не достаточным для того, чтобы качество материала в полной мере соответствовало выдвигаемым требованиям. В тоже время модификация битума дает больше возможностей для улучшения его технических показателей.

Рабочий интервал эксплуатации

Одним из важнейших показателей битума является рабочий интервал эксплуатации. Данный параметр можно охарактеризовать интервалом так называемого пластического состояния – разницей между температурой размягчения и хрупкости. На практике необходимо стремиться к его расширению за счет снижения температуры застывания или повышения температуры размягчения.

Технически такой эффект может быть обеспечен одним из следующих способов:

1. Получением смеси высокоасфальтеновых битумов с продуктами, в состав которых входят большие количества низкомолекулярных ароматных масел с небольшой вязкостью и низкой температурой застывания;
2. Окислением битума воздухом;
3. Окислением в присутствии окиси фосфора или хлорида железа;
4. Введением специальных веществ (модификаторов): полимеров, пластификаторов, структурообразователей, наполнителей и т.п.

Наполнители

Одно время популярной добавкой являлись наполнители. Они повышали прочность битума, но при этом снижали его пластичность и эластичность. В качестве наполнителей чаще всего используются:

• каолин;
• асбест;
• технический углерод;
• известняк;
• тальк.

Снижение скорости старения покрытия также можно добиться за счет введения в битум антиоксидантов, например, углеродной сажи. Влияние биологических повреждений уменьшить путем введения биоцидов. Антипирены придадут битумной композиции огнестойкость.

Пластификаторы представляют собой низкомолекулярные вещества, которые добавляются в битум для снижения его вязкости. Кроме того, они способны повышать морозостойкость, водостойкость и растяжимость, но снижают теплостойкость.

Применение полимеров позволяет преобразовать эксплуатационные характеристики битумов. В частности, можно говорить  о таких положительных влияниях, как повышении гибкости, эластичности и прочности в широком диапазоне температур. Стирольно-бутадиеновые полимеры снижают чувствительность битумов к экстремальным температурам и существенно улучшают их свойства в сравнении с немодифицированными вяжущими.

Оборудование для модификации битума

Установки УСБ-2 торговой марки GlobeCore являются универсальными, поскольку позволяют проводить модификацию битума с помощью различных модификаторов: полимеров, адгезионных добавок и пластификаторов. В зависимости от решаемых задач Вы можете приобрести оборудование производительностью  от 4 м³/час до 40 м³/час.

Битумы эластичность — Справочник химика 21

    Нефтяные битумы представляют собой жидкие, полутвердые или твердые нефтепродукты, состоящие из асфальтенов, смол и масел (мальтенов) асфальтены придают твердость и высокую температуру размягчения смолы повышают цементирующие свойства и эластичность масла являются разжижающей средой, в которой растворяются смолы, набухают асфальтены. 

[c.73]

    В большинстве случаев практического использования битумы смешивают с минеральными порошками различного типа. При добавлении минерального наполнителя увеличивается плотность получаемой массы, ее консистентность и, как следствие, возрастает прочность при напряжениях сдвига, возникаюш,их при практическом использовании. Кроме того, непрозрачные минеральные частицы предохраняют битум от разрушения под действием солнечного света и влаги. Волокнистые минеральные наполнители способствуют определенному возрастанию упругости и эластичности битумно-минеральной массы. К свойствам порошков, имеющим наибольшее значение и определяющим реологические свойства битумно-минеральной смеси, относятся размер частиц и распределение частиц по размерам, форма [c.147]

    Соотношение компонентов, входящих в состав битума, влияет на его свойства. Чем больше в битуме асфальтенов, тем битум тверже, смолы улучшают эластичность битума и его цементирующие свойства, масла сообщают битумам морозостойкость. 

[c.380]

    Более высокое содержание в битуме асфальтенов обеспечивает большую твердость и более высокую температуру размягчения битума. Смолы придают битуму эластичность, масла разжижают. Отгонка масляных фракций при получении остаточных битумов, окисление последних и других нефтяных остатков уменьшает количество масел и повышает содержание асфальтенов. В лаках наиболее ценны асфальтены и смолы. Большой процент масел нежелателен, так как они замедляют скорость высыхания пленок. Масла и смолы хорошо растворимы во всех углеводородах. Асфальтены не растворяются в нафтеновых и метановых углеводородах, но растворимы в ароматических и хлорированных углеводородах. Битумы поэтому хорошо растворимы в бензоле, хлороформе, хуже е бензине, нерастворимы в воде и водонепроницаемы. 

[c.300]

    Смолы растворимы на холоду в петролейном эфире, бензоле четыреххлористом углероде и сероуглероде. Они придают битумам эластичность, пластичность и растяжимость. [c.259]

    При хранении асфальтенов ухудшается их растворимость в бензоле. при хранении же на солнечном свету они довольно быстро полностью теряют способность растворяться в бензоле. Этот процесс старения асфальтенов обусловливает, по-видимому, быстрый износ битумов дорожных и кровельных покрытий, подвергающихся непрерывному воздействию солнечной радиации. Материалы эти постепенно обогащаются асфальтенами, теряют свою первоначальную эластичность и растворимость в бензоле, становятся хрупкими и ломкими. [c.493]

    Простым полуколичественным методом определения эластичности является ротационная вискозиметрия с вращающимся кони-цилиндром. По этому методу образец твердого битума подвергается сдвигу при относительно высокой скорости до установления равновесия. Затем убирается сдвигающее усилие и определяется время, за которое исходное напряжение снижается вдвое. Это время продолжительно для эластичных битумов и невелико для битумов с невысокой эластичностью. На рис. 3.9 показана зависимость [61] остаточных напряжений от времени, прошедшего после удаления нагрузки. Эта зависимость может служить характеристикой эластичности битумов. Битум А является вязким, и напряжение в нем после удаления сдвигающего усилия быстро исчезает. Битум Б 

[c.127]

    Элементный состав битумов следующий (%) 80—85 углерода 8—11,5 водорода 0,2—4 кислорода 0,5—7 серы 0,2—0,5 азота а также металлы (никель, ванадий, железо, натрий). Они представляют собой сложную коллоидную систему, состоящую из асфальтенов, высокомолекулярных смол и масел асфальтены придают твердость и высокую температуру размягчения смолы повышают цементирующие свойства и эластичность масла являются разжижающей средой, в которой растворяются смолы и набухают асфальтены.  [c.397]

    Растяжимость (дуктильность) битума характеризуется расстоянием, на которое его образец можно вытянуть при определенных условиях в нить до разрыва. Дорожные битумы должны иметь растяжимость более 50 см. Вязкость битумов наиболее полно характеризует их консистенцию при различных температурах применения. При максимальной температуре применения вязкость должна быть как можно выше. Поведение битумов под действием внешних деформирующих сил определяется реологическими свойствами (упругостью, пластичностью, ползучестью и прочностью). Эти свойства значительно изменяются при нагревании и охлаждении. В некоторых случаях в битумы добавляют пластифицирующие вещества (тонкоизмельченные отходы резины), повышающие его растяжимость и эластичность при низких температурах и замедляющие старение. [c.398]

    Дорожные битумы должны а) сохранять прочность при повышенных температурах, т, е. быть теплостойкими б) сохранять эластичность при отрицательных температурах, т. е. быть морозостойкими в) сопротивляться сжатию, удару, разрыву под воздействием движущегося транспорта г) обеспечивать хорошее сцепление с сухой и влажной поверхностью минеральных материалов д) сохранять в течение длительного времени первоначальную вязкость и прочность. Строительные битумы могут быть менее эластичными, но они должны быть более твердыми.  [c.379]

    В России в вязкие битумы с пенетрацией менее 1300.1мм вводят дивинилстирольные и другие термоэластопласты, например марки ДСТ-30 в виде 30-60%-ного раствора в маловязких нефтепродуктах» , а в менее вязкие битумы — ДСТ в твердом виде. Введение 2-5 % ДСТ в битум позволяет снизить температуру перехода битума в хрупкое состояние до -25 — 60°С в зависимости от содержания полимера и структуры битума, при одновременном повышении температуры размягчения до 50-60°С и повышении эластичности на 75-95% [28]. [c.53]

    Структурированные жидкости Эластичная система Пеки, битумы [c.70]

    Резины на основе 1,4-дивинилового каучука отличаются хорошей морозостойкостью (сохраняют эластичность при —65° С и даже ниже). Основное применение 1,4-дивинилового каучука — изготовление изоляционных и шланговых резин, предназначенных для эксплуатации в условиях очень низких температур. Для облегчения технологической переработки каучука на вальцах 1,4-дивинильный каучук применяется в смеси с натуральным или изопреновым при добавлении специальных мягчителей (инден-кумароновая смола, специальный очищенный битум). [c.189]

    Электроизоляционные свойства у них лучше, чем у других битумов (рис. 90). Одно из важных

Улучшенный битум с помощью добавок

Зачем нужен улучшенный битум? Как его производят? Где применяют?

Нефтяные битумы находят едва ли не самое широкое распространение в строительстве. Это обусловлено универсальностью применения данного материала. Он с успехом может использоваться при укладке дорожных покрытий, кровле, гидроизоляции, герметизации, для защиты трубопроводов, облицовок каналов и др.

При эксплуатации в районах с суровым климатом битумам присущ один недостаток – материал становится хрупким на морозе, что приводит к быстрому выходу из строя покрытий, устроенных на его основе. Такое положения дел опасно перерасходом битумного сырья. Кроме того, процессы старения битумов интенсифицирует солнечное излучение и большие перепады температур.

Улучшение битума путем введения специальных добавок

Выходом из ситуации может быть введение в дорожный битум специальных добавок, которые способны улучшить эксплуатационные свойства материала. Например, добавление в битум каучука позволяет снизить температуру хрупкости и одновременно увеличить теплостойкость.

Применение полимеров для модификации битумов повышает срок службы дорожных покрытий. Многолетние наблюдения за дорожным полотном, устроенным на основе модифицированных битумов, позволяет сделать именно такой вывод. Также модифицированные битумы улучшают деформативную способность во всем интервале эксплуатационных температур, водостойкость, прочность и другие характеристики.

Вначале использования полимерных добавок улучшения свойств модифицированных битумов пытались объяснить появлением химических связей между битумом и полимерами. С появлением метода инфракрасной спектроскопии было показано отсутствие каких-либо новообразований в полимербитумных композициях.

Новый материал для анализа дали электронномикроскопический и оптический методы. С их помощью было показано распределение битума и полимера в композиции по размерам частиц. Отмечалось, что небольшая часть полимера (не более 1-2%) может растворяться в маслах, которые являются низкомолекулярной частью битума.

В случае увеличения количества добавки ее распределение в битуме происходит в виде отдельных не связанных между собой частиц. В случае 5-10%-ой добавки имеет место увеличение частиц в размерах за счет агрегации. При  10-15%-ой концентрации образуется рыхлая сетчатая структура. Когда содержание полимера превышает отметку 25%, битум включается в структурные ячейки полимера и происходит обращение фаз.

Пластифицирующие добавки

Кроме упомянутых добавок с целью повышения трещиностойкости применяют морозостойкие масла или олигомеры, которые при снижении теплостойкости увеличивают низкотемпературный предел применения битумов. Такие добавки получили названия пластифицирующих.

Стабилизирующие добавки

Также используются стабилизирующие добавки – минеральные порошки, которые снижают текучесть битума.

чем разбавить битум для того,что бы был эластичным и не лопался от погодных условий?

Чтоб не лопался его армировать надо, например стеклотканью. И еще лучше не разводить, а нагреть и залить горячим, раз для кровли. Или типа заплатку пропитать в горячем битуме и наложить или типа того, можно по месту пояльной лампой наплавить. Солярки и бизины добавленные в битум будут испаряццо, и битум будет менять свои свойства.

Какими либо маслами, например — нигролом, или чем нибудь поплотнее — литол, циатим. Можно лить обычную отработку, это не критично.

Его для этого армируют стеклотканью, когда греют добавляют солярку — это праймер. Советую взять готовую или на водной основе (безопасна при нанесении) или на каучуковой основе (эластичность до 100%).

Чтобы битум стал эластичным добавьте солярки и машинного масла и вперед на крышу.

соляркой разбавить и лучше сначала сетку положить пластиковую