Битум полимерный – Купить битумные и битумно-полимерные материалы – каталог и цены в Москве, битумные и битумно-полимерные материалы с доставкой в интернет-магазине

Полимерно битумное вяжущее: особенности структуры и свойств

Зачем нужно использование полимерно битумное вяжущее? Можно ли без него обойтись в дорожном строительстве? Какие нюансы при его использовании нужно учитывать?

Основной вид нефтяного вяжущего, успешно применяемого в дорожной отрасли любого государства мира при строительстве и ремонте дорожных покрытий, – это нефтяной дорожный битум, пластичный, способный без разрушения выдерживать воздействие низких температур и температурных перепадов, а также различных деформаций.

Однако специфические условия эксплуатации таких объектов дорожного строительства как мосты, путепроводы, развязки и пр. обусловливают необходимость предъявления более высоких требований к покрытиям.

Удовлетворить эти требования в полной мере битум уже не может. Кроме того, с каждым годом возрастают нагрузки, увеличивается интенсивность движения, негативно влияет на дорожное покрытие шипованная резина. Во всем мире постоянно проводятся работы по созданию новых современных дорожных материалов и технологий, корректировке нормативных требований к их физико-механическим свойствам. Все это направлено на повышение долговечности дорожных покрытий в современных условиях их эксплуатации.

Полимерные добавки

Одним из направлений такой деятельности является модификация битума различными полимерными добавками. Поиск наиболее эффективных модификаторов, отработка оптимальных рецептур модифицированного битума, полимерно-битумных эмульсий, а также анализ целесообразности их использования по тому или иному назначению, начатый в 50-е гг. прошлого столетия, продолжаются по сей день. Главным ориентиром для принятия технических решений являются результаты постоянно обобщаемого практического опыта.

Модификаторы

Установлено, что экономически эффективными модификаторами свойств нефтяных битумов являются те, которые доступны и недороги. С технической точки зрения, для создания на основе битумов композиционных материалов с заданным комплексом свойств могут применяться только те модификаторы,

• не разрушаются при температуре приготовления асфальтобетонной смеси;
• совместимы с битумом при проведении процесса смешения на обычном оборудовании при температурах, традиционных для приготовления асфальтобетонных смесей;
• в летнее время повышают сопротивление битумов в составе дорожного покрытия к воздействию сдвиговых напряжений без увеличения их вязкости при температурах смешения и укладки,
• а также не придают битуму жесткость или ломкость при низких температурах в покрытии;
  химически и физически стабильны, сохраняют присущие им свойства при хранении, переработке, а также в реальных условиях работы в составе дорожного покрытия.

К настоящему времени за рубежом накоплен значительный опыт по применению при строительстве и ремонте дорожных покрытий композиционных материалов на основе битума и модификаторов, таких как сера, каучук (полибутадиеновый, натуральный, бутилкаучук, хлоропрен и др.), органо-марганцевые компаунды, термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол, этилен-винилацетат (EVA), термопластичные каучуки (полиуретан, олефиновые сополимеры), а также блоксополимеры стирол-бутадиен-стирола (СБС).

Полимеры СБС

Наибольшее применение находят полимеры типа СБС, что обусловлено их способностью не только повышать прочность битума (что достигается и другими видами модификаторов), но и придавать полимерно-битумной композиции эластичность – свойство присущее полимерам, причем при небольшой концентрации (3-5% от массы битума). Использование в рецептуре асфальтобетонной смеси битума, модифицированного полимером типа СБС, обеспечивает дорожному покрытию способность к быстрому снятию напряжений, которые возникают в покрытии под воздействием движущегося транспорта.

Характер и эффективность модифицирующего действия полимера на битум зависит от структуры образующейся полимербитумной композиции.

Температуры

Анализ известных способов приготовления битумов, модифицированных полимерами, показывает, что все они предусматривают, как правило, повышенную температуру процесса (150-200 оС) и интенсивное перемешивание компонентов. Температура разложения большинства используемых для модификации битумов полимеров (полиэтилена, полипропилена, этилен-пропиленовых каучуков, термоэластопластов и др.) значительно превышает температуру совмещения их с битумом. Следовательно, реакции термо- и механодеструкции полимеров в массе битума не происходят, а если и имеют место, то протекают в очень незначительной степени.

Битумы при нагревании размягчаются, а термопластичные полимеры, независимо от того, были они кристаллическими или аморфными, переходят в вязко-текучее состояние. Таким образом, процесс смешения при высокой температуре битума с полимерами любой химической природы протекает в две стадии: эмульгирование размягченного полимера в жидком битуме и последующее частичное (набухание) или полное растворение. Глубина процесса диспергирования полимера в битуме при прочих равныхусловиях определяется химической природой и молекулярной массой полимера, химическим составом битума, а также соотношением компонентов в смеси.

Степень дисперсности

Известно, что степень дисперсности таких систем при прочих равных условиях определяется соотношением вязкости компонентов, а также их взаимной растворимостью. В случае применения нерастворимых или частично растворимых в битуме полимеров предельный размер частиц в смеси зависит только от соотношения вязкостей и условий перемешивания, а смесь при повышенной температуре представляет собой эмульсию (рис. 1). Низкая вязкость полимера способствует лучшему диспергированию его в битуме. При повышении концентрации такого полимера размер капель в массе битумавозрастает, увеличивается вероятность их коалесценсии (слияния), приводящей к обращению фаз в системе. Примером такого вида модификатора является этилен-пропиленовый каучук СКЭПТ-Э-30,

образующий непрерывную фазу в битуме при введении в количестве не менее 9%масс (рис. 2).

Для взаимно растворимых компонентов степень дисперсности системы дополнительно возрастает за счет взаимодействия компонентов на границе раздела фаз. К таким полимерам относятся блоксополимеры типа СБС. Наличие в структуре стирол-бутадиен-стирольного полимера ароматических блоков обусловливает его сродство с нефтяным битумом, содержащим значительное количество ароматических соединений.

В результате структура битумов, модифицированных полимером типа СБС, принципиально отличается от структуры битумных композиций с алифатическими полимерами. При температуре смешения (175-185 оС), вследствие растворения полимера в мальтеновой части битума, образуется гомогенная композиция, как показывают оптические исследования, однородная при увеличении в 600 раз (рис. 3).

Концентрационный предел взаимной растворимости

Компонентов (битума и полимера) снижается с увеличением молекулярной массы полимера. Так, при технологической температуре битум образует оптически однородные композиции с высокомолекулярным дивинил-стирольным термоэластопластом (М=150 000) при содержании последнего до 5%масс, в то время как с низкомолекулярным ДСТ-30 (М=45 000) – до 9%масс. При дальнейшем повышении концентрации ДСТ-30 в битуме происходит выделение в отдельную фазу асфальтосмолистой части битума, не являющейся растворителем для полимера (рис. 4).

Структура битумов

Модифицированных рассмотренными выше видами полимеров, созданная при технологической температуре, как правило, сохраняется и после охлаждения. Это обусловлено резким увеличением вязкости приготовленного полимерно-битумного материала при понижении температуры, препятствующим расслоению дисперсной системы. При комнатной температуре и в реальных условиях эксплуатации битумы, модифицированные полимерами, представляют собой, как правило, микро- или макронеоднородные системы, то есть являются композиционными материалами.

Свойства

Их определяются фазовой структурой смеси, в частности, механические – преимущественно свойствами непрерывной фазы. Именно поэтому способностью придавать битуму эластичность (свойство, присущее и олефиновым полимерам, например, полиэтилену, полипропилену, этилен-пропиленовому каучуку и др.) обладают лишь те полимеры, которые образуют непрерывную фазу в массе композиции, в частности, полимеры типа СБС (табл. 1-3). Роль полимера, образующего дисперсную фазу в массе битума, сводится лишь к упрочнению материала. Варьируя видом, концентрацией полимера, можно получать композиционные материалы с заданным комплексом физико-механических свойств.

Линейный полимер типа СБС является по отношению к битуму структурирующей добавкой, о чем свидетельствует понижение значений показателей «глубина проникания иглы при 25 оС», «растяжимость», повышение значений показателя «температура размягчения» (табл. 1).

Фактические значения показателей физико-механических свойств полимерно-битумных композиций, приготавливаемых с использованием полимера типа СБС, зависят от свойств самого исходного битума. Принципиальной отличительной особенностью композиции битума даже с небольшим количеством полимера СБС (2,5%масс) является способность к обратной деформации, о чем свидетельствует высокий уровень значений показателя «эластичность при 25 и 0 оС» – более 70%.

Введение полимеров СБС в битум

Приводит к значительному возрастанию вязкости битума. Как видно из табл. 1, значения показателей «кинематическая вязкость при 135 °С» и «динамическая вязкость при 60 °С» битума в присутствии 2,5%масс Кraton D Т 1101 CS возрастают в 2,4 и 3,65 раза соответственно.

При том же содержании полимера Luprene LG 501 вязкость битума увеличивается в 2,54 и 3,44 раза соответственно, что свидетельствует об одинаковом уровне структурированности полимерно-битумных вяжущих, приготовленных с использованием исследуемых марок полимеров СБС. Полимер типа СБС в значительной степени повышает деформативную способность битума при 0 оС, так, значение показателя «растяжимость при 0 оС» полимерно-битумных композиций на 10 единиц превышает значение этого показателя для исходного битума.

Физико-механические свойства полимерно-битумных вяжущих, подвергнутых испытанию на старение по методике ASTM D 1754, характеризуют фактическое качество вяжущего, находящегося непосредственно в составе полимер-асфальтобетонной смеси и дорожном покрытии.

Как видно из табл. 1, результатом термического воздействия является еще большее упрочнение структуры полимерно-битумного вяжущего: так, значение показателя «динамическая вязкость при 60 оС» композиции, приготовленной с использованием полимера Кraton D Т 1101 CS, возрастает в 1,56 раза, а с тем же количеством полимера Luprene LG 501 – в 1,73 раза.

Увеличение содержания полимеров в битуме с 2,5%масс до 4,0%масс приводит к повышению значений показателей вязкости, как кинематической – при 135 оС, так и динамической – при 60 оС (табл. 2),к снижению значений показателя «растяжимость при 25 оС».

Коэффициенты возрастания кинематической и динамической вязкости для полимерно-битумных вяжущих, приготовленных на Кraton D Т 1101 CS и Luprene LG 501, близки по значениям. Как видно из табл. 2, введение в битум полимера СБС в количестве 4,0%масс приводит к получению полимерно-битумных вяжущих, по значению показателей физико-механических свойств отвечающих требованиям ГОСТ Р 52056-2003, предъявляемым к ПБВ 40.

Введение в битум полимеров Кraton D Т 1101 CS и Luprene LG 501 в количестве 6,0%масс приводит к образованию высоковязкой гелеобразной при 170 оС массы. Вследствие высокой степени структурированности приготовленных полимерно-битумных вяжущих выполнить полный комплекс испытаний ПБВ не удается (табл. 3).

Повышение содержания в битуме полимеров

Независимо от их марки, с 4%масс до 6%масс приводит к резкому увеличению значений показателя «температура размягчения», при этом существенного снижения значений показателя «глубина проникания иглы» уже не наблюдается. По сравнению с кинематической вязкостью при 135 оС полимерно-битумных вяжущих,содержащих 4%масс полимера СБС разных марок, значение этого показателя для композиций с 6%масс Кraton D Т 1101 CS увеличивается в 2,64 раза, полимера Luprene LG 501 – в 2,42 раза.

Таким образом, варьируя количество полимера типа СБС, можно получить полимерно-битумное вяжущее с требуемыми характеристиками. Битумы, модифицированные u1087 полимерами типа СБС, являются дисперсными (неоднородными) системами, а следовательно, термодинамически неустойчивыми, что является причиной их расслоения (разрушения), особенно при повышенной температуре в статических условиях (в отсутствие перемешивания).

Чем выше сродство полимера к битуму и чем выше степень дисперсности полимера в массе битума, тем выше устойчивость композиционного материала к расслаиванию. Как видно из табл. 4, полимерно-битумные композиции, приготовленные в лабораторных условиях, подвержены существенному расслоению. При использовании высокоэффективных смесителей, позволяющих достичь более высокой степени дисперсности полимера в битуме, устойчивость композиционных материалов к расслаиванию возрастает. Вот почему за рубежом приготовление полимерно-битумных материалов осуществляется с помощью коллоидных мельниц.

Качество

Для обеспечения заданного качества товарной продукции, достижения максимальной эффективности от ее использования в дорожном строительстве необходимо осуществлять контроль не только за однородностью свежеприготовленной композиции, но и за устойчивостью к расслаиванию при повышенной температуре. Учитывая тот факт, что полностью предотвратить расслоение композиции битума с полимером типа СБС на стадии хранения при повышенной температуре невозможно, необходимо лимитировать длительность хранения товарной продукции на складе при повышенной температуре и периодическом механическом перемешивании массы.

В связи с тем, что механизм распределения в битуме полимера заключается в растворении последнего в мальтеновой части битума, на первый взгляд кажется, что для достижения наилучшей совместимости компонентов необходимо увеличить количество масляных компонентов в битуме, например, за счет дополнительного введения минеральных масел. Однако следует напомнить, что нефтяные дорожные битумы как коллоидные системы также термодинамически неустойчивы во времени.

Введение масел

Приводит к нарушению относительной стабильности структуры битума, сформировавшейся на стадии изготовления последнего. В зависимости от химической природы соединений, входящих в состав минерального масла, последнее может являться хорошим или плохим растворителем по отношению к битуму.

В России предлагается применять индустриальное масло, что в принципе неверно по ряду следующих причин:

• индустриальное масло является товарным продуктом нефтепереработки, включающим в свой состав различные присадки, обеспечивающие эксплуатационную надежность масла при использовании его по прямому назначению. Целесообразность присутствия этих присадок в ПБВ для улучшения эксплуатационных характеристик не доказана, в то время как приводит к повышению стоимости ПБВ;
• индустриальное масло состоит из низкополярных соединений, что обусловлено технологией его получения, вследствие чего растворяющая способность этого вида масла по отношению
  к полярным соединениям (к которым относятся и нефтяные битумы) минимальна. Введение индустриального масла приводит к разрушению внутренних связей в структуре битума и выпотеванию масляных компонентов из асфальтобетона;
• товарные дорожные битумы, производимые на нефтеперерабатывающих заводах России, характеризуются низкой (по сравнению с зарубежными аналогами) вязкостью, что является причиной сдвиговых деформаций дорожных асфальтобетонов. Пластификация битумов, имеющая место при введении индустриального масла, приводит к еще большему снижению когезионной прочности битума.

Кроме того, использование индустриального масла на стадии приготовления битумов, модифицированных полимерами, не только не повышает устойчивость последних к расслаиванию, но и способствует ускорению процесса разрушения дорожного покрытия вследствие выпотевания (отторжения) масел, в первую очередь введенных дополнительно.

Для получения полимерно-битумных материалов, характеризующихся более высокой пластичностью, достаточно использовать в качестве исходного сырья битумы с более высокими значениями показателя глубины проникания иглы при 25 оС (что имеет место в зарубежной практике) или применять нефтяные пластификаторы ароматического характера. Часто можно слышать мнение о том, что полимеры типа СБС способствуют повышению прочности сцепления дорожного битума с минеральными материалами, в том числе и кислыми, однако это не так.

Как и дорожные битумы, полимерно-битумные вяжущие способны образовывать прочные связи с эталонным материалом – мрамором (табл. 1-3). Однако формальное соответствие полимерно-битумных композиций по значению этого показателя требованиям ГОСТ Р 52056-2003 не может быть гарантией высокой адгезионной прочности полимерасфальтобетонного покрытия, устроенного с использованием ПБВ в смеси с кислыми минеральными материалами (гранитом), так как битумоминеральные смеси,приготовленные с использованием гранитного щебня и ПБВ, легко разрушаются водой (табл. 5).

По этой причине во избежание эрозийного разрушения полимерасфальтобетонного покрытия, устраиваемого с использованием кислых минеральных материалов, в рецептуру полимерно-битумного вяжущего необходимо вводить адгезионные добавки. Анализ зарубежного и отечественного опыта применения битумов, модифицированных полимерами, показывает принципиальные отличия в подходах к выбору исходных компонентов, к проектированию составов полимерно-битумных вяжущих, к регламентированию комплекса физико-механических свойств ПБВ, к выбору объектов, на которых наиболее целесообразна замена битума дорожного на новый вид вяжущего.

Недостатки нормативных требований

Как показывает практика, принципиальными недостатками отечественных нормативных требований (табл. 6) к полимерно-битумным вяжущим (ГОСТ Р 52 056-2003) является:

1. Среди нормируемых показателей качества ПБВ отсутствует вязкость, что не позволяет прогнозировать технологические особенности работы с ПБВ, обусловленные более высокими значениями вязкости последних по сравнению с битумами дорожными вязкими, а также эксплуатационную надежность полимерно-битумного вяжущего в составе дорожного покрытия.

2. Методика, предложенная разработчиками нормативного документа, не позволяет дать объективную оценку эластичности ПБВ (свойства, определяющего главное преимущество полимерно-битумных вяжущих по сравнению с битумами дорожными), поскольку за результат испытания принимается значение, достигаемое за неограниченный период времени («до момента изменения длины не более чем на 0,1 см за 15 минут» – п. 7.4).

Способность ПБВ к обратной деформации, реализуемая материалом за длительный период времени после снятия нагрузки, сводит к минимуму целесообразность использования такого вяжущего для устройства дорожных покрытий на дорогах с высокой интенсивностью движения.

3. Маркировка ПБВ по значению показателя «глубина проникания иглы при 25 оС» при низких регламентируемых значениях показателя «температураразмягчения» не позволяет оценить преимущества ПБВ по сравнению с битумами.

4. Адгезионная способность ПБВ, оцениваемая по отношению к мрамору или песку (эталонам), некорректна и вводит в заблуждение потребителей данного вида товарной продукции, поскольку прочность сцепления модифицированного битума с кислыми минеральными материалами, применяемыми на практике, низкая.

5. В перечень нормируемых показателей физико-механических свойств ПБВ не включен показатель «устойчивость при хранении».

Выводы и рекомендации

1. Битумы, модифицированные полимерами типа СБС, представляют собой композиционные материалы, структура и свойства которых при прочих равных условиях зависят от вида и концентрации полимера, марки битума, а также от технологии смешения компонентов.

2. Для получения модифицированных битумов с заданным комплексом свойств в каждом конкретном случае необходимо осуществлять правильный выбор полимерного модификатора, битумного сырья, выполнять комплекс лабораторных работ по оптимизации рецептуры композиционного материала.

3. Для обеспечения стабильности структуры и свойств битума, модифицированного полимером, при изготовлении разных партий товарной продукции следует использовать полимер и битум стабильного качества, а также строго соблюдать технологический регламент процессов приготовления и хранения модифицированного битума.

4. При работе с битумами, модифицированными полимерами, нельзя не учитывать особенности их структуры и свойства. Игнорирование этих знаний приведет к снижению эффективности использования полимеров в качестве модифицирующих добавок к битуму, получению некачественных полимерно-битумных материалов, а следовательно, и к неоправданным затратам вследствие применения дорогостоящих полимеров в такой материалоемкой отрасли, как дорожное строительство.

5. При выборе промышленной установки по производству полимерно-битумных вяжущих следует руководствоваться не только соображениями ценовой политики, но и техническими, технологическими возможностями установки, которые должны обеспечивать минимальное влияние на качество товарной продукции известных факторов риска.

6. Применению битумов, модифицированных полимером, должно предшествовать в каждом конкретном случае технико-экономическое обоснование, поскольку стоимость модифицированного битума намного превосходит стоимость битума.

Т.С. Худякова, к.т.н.,
заместитель генерального директора
ООО «Испытательный центр «Дорсервис»

Модификация битумов полимерами

При несущественных транспортных нагрузках обычные строительные материалы обеспечивали допустимое качество проводимых работ на протяжении нескольких десятилетий. Но в последнее время ситуация кардинально изменилась: автомобилей становится все больше, интенсивность движения возрастает. Существенно увеличиваются соответственно и нагрузки. Традиционное вяжущее в виде битума уже не может обеспечить необходимые характеристики дорожного полотна. Конкретные недостатки выражаются в следующем:

• высокая чувствительность к перепадам температур;
• низкая упругость;
• плохие механические характеристики;
• склонность к старению.

Потребность в модификации битумов полимерами

Эти недостатки не возникли спонтанно, поэтому на протяжении последних 30 лет постоянно проводились исследования, направленные на повышение экономической эффективности и практичности использования горячих битумов. Было установлено, что для улучшения технологических качеств традиционного вяжущего целесообразно использовать полимерные материалы.

Модифицированный битум, полученный путем объединения с полимером, демонстрировал высокий уровень качественных показателей: улучшились рабочие характеристики при перепаде температур, эластопластические характеристики, повысилось усталостное сопротивление, улучшилась когезия и адгезия с наполнителями, повысилась сопротивляемость старению.

Конкретный уровень перечисленных преимуществ существенно зависит от вида используемого битума и полимера, а также от особенностей технологического процесса.

На сегодня самым лучшим способом модификации качеств битума можно считать его смешивание с добавками, придающими эластические и пластические свойства, с получением полимерно-битумных вяжущих.

Одним из главных факторов совместимости битума и полимера является молекулярный вес смешиваемых компонентов. В большей степени улучшение рабочих характеристик будущей комбинации определяется составом и молекулярным весом полимера. Более совместимые битумы требуют меньшее количество полимера для получения полимерной сетки. С различными активными полимерами для этого достаточно концентрации 4-6%. Данных цифр хватит для использования многих дорожных покрытий.

Для осуществления модификации битума необходимо смешать его с полимером при температуре выше точки плавления последнего и перемешать для равномерного смешивания фаз.

СБС-полимеры

Отмечается хорошее взаимодействие стирола и бутадиена (СБС-полимеры) с ароматическими и неароматическими составляющими битума соответственно. Экспериментальными исследованиями подтверждено и рекомендуется модифицировать битумы линейными и радиальными термопластичными полимерами типа СБС. Характеристики полимерно-битумных вяжущих, полученных с применением СБС-полимеров, имеют более высокий уровень качества и применяются намного чаще в сравнении с прочими модификаторами.

Базовая технология получения модифицированных битумов достаточно неплохо освоена и изучена в мире. Полимерно-битумные вяжущие производят при помощи растворения полимера в битуме. На территории стран СНГ чаще всего используются два метода получения полимерно-битумных вяжущих. При первом подходе смешиваемые компоненты набухают и между ними происходит массообмен .

Технически метод реализуется с помощью различных мешалок: планетарных, рамных, турбинных, лопастных, насосов-смесителей и т.п., а также циркуляционного перемешивания насосами. При втором подходе достигается измельчение и массообмен полимера, находящегося в битуме. Данные метод осуществляется при помощи специального оборудования, оснащенного коллоидной мельницей.

Залогом качества полученных полимерно-битумных вяжущих является хорошее диспергирование модификатора в воде. Если этого не обеспечить, то модифицирующее воздействие полимера не реализуется в полном объеме.

Растворяемость полимера в битуме зависит от таких параметров:

• молекулярная масса полимера;
• размер частиц полимера;
• вязкость битума;
• групповой состав битума;
• температурный режим приготовления;
• продолжительность перемешивания.

Также большое значение имеет выбор оптимальной температуры и продолжительности технологического процесса. Повышая температуру, добиваются увеличения подвижности цепей макромолекул полимера и расстояния между ними. При этом облегчается процесс набухания.

Оптимальной считается температура, при которой макромолекулы СБС-полимеров находятся на максимальном расстоянии друг от друга (180-190 ⁰С). Но тут важно не переборщить, поскольку повышение температуры выше рабочей технологической вызовет старения битума. Также нежелательным является длительное нахождение полимера в условиях повышенных температур, поскольку в таком случае он теряет эластические свойства.

Анализ исследований в предметной области показывает, что наиболее эффективным оборудованием для получения полимерно-битумных вяжущих является то, в состав которого входит коллоидная мельница. Именно она обеспечивает измельчение полимера при приготовлении полимерно-битумных вяжущих.

Высоких рабочих характеристик можно добиться только в случае точной дозировки и контроля измельчения полимера, а также его распределения в битуме. А лучшими гомогенизаторами (распределителями) на сегодня являются именно коллоидные мельницы, характеризующиеся высокой степенью измельчения.

Многолетняя практика эксплуатации дорожных покрытий показала, что одним из важных факторов, оказывающих влияние на долговечность асфальтобетонного покрытия, является низкое качество битума. Учитывая это, можно утверждать, что применение битумов, модифицированных СБС-полимерами, является наиболее оптимальным способом повышения качества и срока службы дорожного полотна. Новые модифицированные битумы обладают целым рядом свойств, не присущих нефтяным битумам: трещиностойкостью, эластичностью, широким интервалом пластичности, а также повышением прочности при растяжении.

Модификация дорожных битумов

Добиться улучшения эксплуатационных свойств дорожных битумов можно двумя способами. Во-первых, совершенствованием способа их производства. А, во-вторых, введением специальных добавок. На стадии получения вяжущего чаще всего прибегают к улучшению технологии окисления гудронов. Без нее обойтись сложно, но это, скорее, необходимая, но недостаточная мера. Она не способна обеспечить выполнение требований, предъявляемых к современным битумных материалам.

Опыт эксплуатации дорожных битумов показывает, что рабочий интервал их эксплуатации определяется интервалом пластического состояния, т.е. разницей между температурой размягчений и хрупкости. С целью увеличения данного интервала целесообразно понижать температуру застывания и повышать температуру размягчения дисперсионной среды.

Такого эффекта можно добиться, применив один из следующих приемов:

• смешать битум, содержащий большое количество асфальтенов, с продуктами, в состав которых входят низкомолекулярные ароматные масла с невысокой вязкостью и низкой температурой застывания. Примером таких веществ могут служить экстракты селективной очистки масел, гудроны, асфальты деасфальтизации и т.п.;
• окислить расплавленный битум воздухом. Такой способ имеет существенный недостаток: в ходе реакции образуются «лишние» свободные связи, которые начинают взаимодействовать с озоном и становятся центрами разрушения вяжущего;
• окисления с применением окиси фосфора или хлорида железа. Данные веществавыступают в роли катализаторов, образуя комплексы с полярными молекулами, которые пребывают в асфальтенах и смолах. Образовавшиеся комплексы плохо растворяются в битумах и создают коллоидную структуру;
• модификация битумов путем введения специальных наполнителей, сртруктурообразователей, пластификаторов, синтетических полимеров и т.п.
  Использование наполнителей позволяет повысить прочность дорожных битумов, но при этом снижает пластичность и эластичность битумных композиций. Также данная добавка повышает вязкость материала. В битумное вяжущее могут добавляться антиоксиданты с целью снижения скорости старения покрытия и антипирены для обеспечения огнестойкости.

Введения пластификаторов позволяет уменьшать вязкость битума, а также повышать его морозостойкость, растяжимость и водостойкость. Одновременно такая добавка снижает теплостойкость битума. В качестве пластификаторов применяются трансформаторное, веретенное, дизельное, антраценовое и других масла.

В целом предварительные затраты на приготовление асфальта с участием модифицированных битумов больше, чем аналогичный показатель для обычного асфальта. Поэтому актуальным является поиск дешевых модифицирующих добавок. За прошедшие годы были предложены следующие решения:

• применение полимеров из отходов;
• применение резины из отходов автомобильных шин;
• применение восковых добавок;
• применение модификаторов реологических характеристик (например, полифосфорной кислоты).

Каждый из этих способов имеет как свои преимущества, так и недостатки, поэтому решение об использовании той или иной добавки должно приниматься индивидуально.

Для успешной и экономически эффективной модификации полимеры должны соответствовать следующим требованиям:

• способность формировать трехмерную сеть в полимерной фазе;
• допуск рециркуляции;
• такое взаимодействие с битумом, при котором полимер абсорбирует значительное количество битуминозного продукта.

Установка модификации битума

С целью технической реализации процесса модификации дорожных битумов полимерами компания GlobeCore выпускает установки типа УCБ-2.

Данное оборудование позволяет:

• работать практически со всеми известными на сегодняшний день полимерами, восками и различными специфическими добавками;
• использовать в процессе модификации разнообразные формы выпуска модификаторов: порошки, гранулы и т.д.;
• реализовать практически любую технологическую схему модификации битума;
• вводить дополнительные пластифицирующие добавки во время модификации и перекачки битума;
• вводить дополнительное количество полимера в режиме перекачки;
• сократить финансовые расходы на оплату электроэнергии за счет наличия системы масляного подогрева.

Рекомендуем ознакомиться с оборудованием, предназначенным для производства модифицированных битумов:

Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) – Selena

В условиях увеличения интенсивности движения и роста нагрузок на дорожное покрытие, а также специфических условий эксплуатации объектов дорожного строительства в различных климатических условиях, возрастают и требования к материалам для строительства и ремонта дорожного полотна. Битумы нефтяные дорожные (БНД) в чистом виде не могут в полной мере соответствовать этим требованиям. Битум термопластичный материал, и при повышенных температурах он размягчается. При низких температурах битумы становятся твердыми и хрупкими, что приводит к образованию трещин на дорогах. Кроме того, битумы обладают недостаточно высокой адгезией к песку и щебню. Значительно повысить долговечность и качество дорожных покрытий позволяет применение полимерно-битумных вяжущих (ПБВ).

Полимерно-битумные вяжущие (ПБВ) — битумы, модифицированные добавлением полимеров. Также в состав ПБВ могут входить пластификаторы и адгезионные добавки.

ПБВ имеет ряд преимуществ перед применением БНД:

• высокая эластичность;
• более широкий интервал пластичности;
• более сильная адгезия с минеральными компонентами асфальтобетонной смеси;
• улучшенные низкотемпературные свойства;
• снижение колееобразования дорожных покрытий;
• повышение коррозионной стойкости дорожных покрытий.

Вследствие повышения качества, срок службы дорожного покрытия повышается в 2 – 3 раза, с 6 лет при использовании БНД до 12 – 18 лет при использовании ПБВ. Это позволяет значительно снизить затраты на эксплуатацию и ремонт дорог.

При производстве ПБВ в качестве полимера могут использоваться термопласты, каучуки и термоэластопласты.

Термопласты отличаются способностью к многократному размягчению при повышении температуры и отвердеванию при ее снижении. Среди термопластов в процессах модификации битума участвуют полиэтилены, полипропилены, атактические полипропилены, поливинилхлориды, полистиролы, этиленвинилацетаты и вископласты.

Каучуки, или эластомеры имеют спиральное строение макромолекул, что дает возможность удлинения до 10 раз при прикладывании растягивающей нагрузки и возвращение в исходное состояние при ее снятии. Из этого класса модификаторов для улучшения свойств битума используются бутадиен-стирольные, полихлоропропеновые и этиленпропиленовые полимеры, а также бутилкаучук.

Термоэластопласты – полимеры, обладающие в условиях эксплуатации эластичными свойствами, а при повышенных температурах обратимо переходящие в пластическое или вязкотекучее состояние. Выделяют три типа термоэластопластов – полимеры стирол-бутадиен-стирол (СБС), полимеры стирол-изопрен-стирол (СИС) и полимеры стирол-этилен/бутилен-стирол (СЕ/БС).

Для модификации дорожных битумов чаще всего используют СБС. Это обусловлено их способностью не только повышать прочность битума, но и придавать полимерно-битумной композиции эластичность – причем при небольшой концентрации (3 – 5% от массы битума). Использование в рецептуре асфальтобетонной смеси битума, модифицированного полимером типа СБС, обеспечивает дорожному покрытию способность к быстрому снятию напряжений, возникающих в покрытии под воздействием движущегося транспорта.

Высокую эффективность показывает применение комплексного полимерного модификатора типа МБ-1 в состав которого, помимо полимера, входят и функциональные добавки.

Способы производства ПБВ

В настоящее время наиболее эффективным методом производства ПБВ можно считать процесс с использованием такого устройства, как коллоидная мельница. Это устройство позволяет измельчать полимер в процессе приготовления ПБВ. При измельчении полимера увеличивается удельная поверхность контакта смешиваемых компонентов, и соответственно ускоряются процессы набухания и растворения полимера.

Существует два способа приготовления ПБВ.

По первому основному способу все компоненты ПБВ, согласно рецептуре, перемешиваются в одной емкости.
Сперва в емкость подают битум, предварительно обезвоженный и подогретый до 110 – 120 °С. Затем туда же подают необходимое количество пластификатора, нагретого до 90 – 100 °С, и перемешивают до однородного состояния, после чего, при постоянном перемешивании, порционно вводят полимер и постепенно нагревают смесь до 155 – 160 °С. Далее смесь поступает в коллоидную мельницу. В мельнице полимер дробится на мелкие частицы и эффективно вмешивается в битум. Из мельницы смесь попадает в емкости созревания, где в течение нескольких часов происходит окончательное набухание полимера. После этого полимерно-битумное вяжущее готово к использованию.

По второму способу предварительно готовят раствор полимера в пластификаторе той концентрации, которая была установлена при подборе состава ПБВ, а затем раствор вводят в обезвоженный и нагретый битум, после чего в конце процесса – ПАВ и перемешивают смесь до однородного состояния. Если вязкость раствора полимера высока и возникают трудности при перемешивании и перекачке в расходные емкости, то в него добавляют битум в количестве, равном содержанию раствора в емкости. Получается битумосодержащий раствор полимера, который затем вводят в битум и перемешивают до однородного состояния.

Для ускорения процесса измельчения и набухания полимера, уменьшения температуры протекания процесса и соответственно для минимизации затрат, целесообразно применять комплексные полимерные добавки, такие как МБ-1, в состав которых, кроме полимера, входят специальные поверхностно-активные вещества. В этом случае снижается или вовсе исключается необходимость введения пластификатора, что также снижает себестоимость производимого ПБВ. Использование комплексного полимерного модификатора МБ-1 к тому же позволяет исключить необходимость в применении коллоидных мельниц при производстве ПБВ.

Пластификаторы для ПБВ

При введении термоэластопластов в битум без пластификаторов для получения ПБВ с оптимальными свойствами требуется как минимум 5 – 6% полимера по массе. При этом вязкость получаемого вяжущего существенно выше вязкости битумов, что может привести к технологическим затруднениям при приготовлении асфальтобетонных смесей на АБЗ. Повышать же температуру приготовления более 160 °С не рекомендуется, так как в России применяются окисленные битумы, которые подвержены интенсивному старению при температурах выше 160 °С. Для получения ПБВ требуемого качества без лишних затрат полимера и энергии важно правильно подобрать пластификатор.

Рынок производства пластификаторов для ПБВ расширяется из года в год. И если раньше в качестве пластификаторов использовали индустриальные масла, экстракты селективной̆ очистки, машинные масла и т.д., то в настоящее время подобные пластификаторы не рекомендованы к использованию, и на смену им выпускается множество эффективных пластификаторов на основе экологически безопасного сырья. К таким относится Унипласт, производимый ООО «Селена». Использование пластификатора Унипласт позволяет обеспечить требуемый температурный режим (не выше 160°С) и существенно повысить эффективность вводимого полимера, т. е. получить ПБВ с развитой пространственной структурной полимерной сеткой при минимальном содержании полимера 2 – 2,5 %, а также, в некоторых случаях, исключить из необходимого комплекта оборудования коллоидную мельницу.

Адгезионные добавки для ПБВ

ПБВ должны характеризоваться необходимой адгезией к поверхности минеральных материалов, используемых в данной полимерасфальтобетонной смеси, чтобы как минимум обеспечить требуемый коэффициент длительной водостойкости материала и его длительную эксплуатацию в покрытии или в другой конструкции без шелушения и выкрашивания. Однако введение только полимера типа СБС в битум в большинстве случаев не позволяет получить требуемую адгезию ПБВ. Необходимо введение эффективных адгезионных добавок.

ООО «Селена» предлагает ряд высокоэффективных дорожных адгезионных добавок ДАД, отличающихся по своему химическому составу и структуре. При этом выбор конкретной марки ДАД зависит от производственных условий приготовления ПБВ, химической природы применяемого вяжущего и используемых каменных материалов.

Несмотря на широкий ряд преимуществ, одним существенным и общим для всех ПБВ недостатком является их склонность к расслоению, что осложняет их хранение и транспортировку. Адгезионная добавка ДАД КТ-3 содержит в своем составе стабилизирующие компоненты, и использование ее даже в небольших концентрациях (0,35 – 0,6%) – позволяет не только увеличить адгезионные свойства ПБВ, но и значительно уменьшить расслоение, а зачастую свести его практически к нулю, упрощая условия транспортировки и хранения ПБВ. Кроме того, ДАД КТ-3 увеличивает показатель температуры размягчения по КиШ и позволяет уменьшить количество вводимого в ПБВ полимера.

Таким образом, варьируя соотношением компонентов, можно получить ПБВ высокого качества с любыми требуемыми характеристиками.

Модифицированный битум и его виды

В этой статьей мы расскажем не только про основные виды такого материала, как модифицированный битум, но и укажем на их основные особенности, которые в обязательном порядке стоит учитывать при использовании данных строительных материалов.

Сразу нужно сказать, что процесс модификации  битумов  – это процесс, направленный на улучшение свойств  битума  за счет совмещения  битума  со специальными полимерными добавками. Введение подходящего полимера и получение  модифицированного   битума  позволяет получить веществу улучшенные свойства, а именно повышенную тепло или морозоустойчивость, повышенную сопротивляемость нагрузкам, лучшую эластичность, долговечность и так далее.

В качестве основных полимерных модификаторов  битума  активно используются (в том числе и для производства различных строительных материалов) такие добавки, как АПП, то есть атактический полипропилен, или другими словами получают АПП-модифицированный  битум , причем, иногда, вместе с изотактическим полипропиленом, а также СБС, то есть полимер стирол-бутадиен-стирол – это СБС-модифицированный  битум.

Как правило, материалы из  модифицированного   битума  называют полимерно-битумными, а в некоторых случаях, в особенности в переводной литературе можно встретить такой термин, как резинобитумы, то есть материалы на основе  битума , который модифицируются полимером СБС или пластобитумы, то есть АПП-модифицированный  битум.

Материалы как с применением стирол-бутадиен-стирола, так и с использованием атактического полипропилена, отличаются своими сильными и слабыми сторонами. При рассмотрении материалов с одинаковой основой, но с разными модификаторами, можно выделить самые разные особенности, о которых мы сейчас и расскажем.

К примеру, АПП материалы отличаются высокой стойкостью к ультрафиолетовому излучению, а также химической стойкостью к щелочам и кислотам, более высокой тепловой стойкостью на фоне СБС материалов, а также прекрасной адгезией к стеклу и металлам. Все это оказывает существенное влияние на сферу использования АПП  модифицированного   битума.

В свою очередь СБС материалы отличаются своей морозостойкостью, отличной эластичностью, а кроме того достаточно легко повторяют ту форму поверхности, на которую их укладывают. Вследствие невысокой теплостойкости СБС  модифицированный   битум  может вызывать определенные проблемы при укладке за счет направления. Именно по этой причине такие работы нужно выполнять особо тщательно и продуманно. Кроме того нельзя не сказать об особенностях отдельных  модифицированных   битумов , так как их свойства могут существенно изменяться в зависимости от концентрации модификатора.

Как правило, добавки СБС составляют около 3-6 процентов по массе. Нужное количество этого материала зависит от дисперсионного состояния вещества. Так, если полимер стирол-бутадиен-стирол вводится в мелкодисперсной форме, то его расход, как и концентрация, уменьшается, а вот если в крупнодисперсной форме – то, наоборот, для получения высококачественного  модифицированного   битума , концентрацию модификатора следует несколько увеличить.

Вместе с тем, при нагревании  модифицированного   битума , который улучшен СБС, часто наблюдается тенденция к разделению фаз полимера и  битума , то есть подобный  модифицированный   битум  является относительно неустойчивым при хранении. Все это нужно в обязательном порядке учитывать при использовании того или другого  модифицированного   битума .

Модифицированный битум и модифицированные массы

Нельзя не обратить внимания на то, что в настоящее время достаточно активно в сфере строительства используется не простой  битум, а  модифицированный   битум, главным отличием которого являются более высокие эксплуатационные характеристики и качества.

За счет специальных прогрессивных технологий и добавки избранных полимерных веществ, свойства обычного  битума  существенно изменяются, то есть модифицируются. Подобные меры используются главным образом для того, чтобы получить более качественный материал на выходе, так как именно  модифицированный   битум  может обладать более высокой морозоустойчивостью, эластичностью, иметь высокую сопротивляемость усталостным нагрузкам, что, в конечном счете, так или иначе, повысит коэффициент долговечности этой продукции.

В настоящее время достаточно часто в качестве модификаторов для  битума  используются различные полимерные вещества, такие как стирол-бутадиен-стирол, атактический полипропилен или изотактический полипропилен. Именно такие вещества, как правило, и указываются в сопроводительной технической документации к таким строительным материалам, как  модифицированный   битум. В то же время сырье, которое производится на основе модифицированных составляющих, называют полимерно-битумными материалами.

Если говорить про  модифицированный   битум , то стоит уделить внимание и готовым модифицированным массам, которые на фоне самого  модифицированного   битума  отличаются своей долговечностью и тем самым обеспечивают объекту, который использует эти материалы, повышенный срок эксплуатации.

Важно понимать, что основные свойства, как модифицированных масс, так и  модифицированного   битума  во многом определяются именно видом используемого полимера модификатора, так как любой полимер отличается своими уникальными свойствами, которые он в большей или меньшей степени передает  битуму .

При этом модификатор может, как с одной стороны улучшить эксплуатационные характеристики  битума , сделав  модифицированный   битум  в каких-то аспектах более качественным материалом, так и с другой стороны повлиять негативно на некоторые параметры  битума , то есть ухудшить определенные характеристики. Улучшая эластичность и морозоустойчивость, некоторые полимеры могут снизить стойкость к щелочам, а другие, увеличивая стойкость к высоким температурным условиям и отличаясь прекрасной адгезией к стеклу или металлу, могут проигрывать по своей эластичности, то есть будут не так легко принимать заданную форму.

Понятное дело, что нужно использовать тот  модифицированный   битум , который в большей степени удовлетворяет вас по своим качествам, если вам нужна стойкость к щелочам, то вы будете использовать один  модифицированный   битум , а если необходима высокая эластичность, то другой. Некоторые модификаторы не рекомендуется использовать по причине неподходящих климатических условий, к примеру, при сильных морозах  модифицированный   битум  на базе пластомерных добавок подвергается чрезмерному трещинообразованию.

АПП-модифицированный  битум

Сразу нужно сказать, что обычный сырьевой  битум  образуется в качестве одного из продуктов нефтеперегонки. Он представляет собой достаточно сложную смесь углеводородов и особых гетероорганических соединений различного строения. Тем не менее, кроме большого числа полезных свойств, простой  битум  имеет немало существенных недостатков, которые в полной мере проявляются в самых разных строительных материалах, в том числе и в кровельных материалах на связующих из  битума  (рубероид, пергамин, рубемаст и так далее).

Основной проблемой  битума  является процесс старения этого материала, который вызывает появление трещин, а это в свою очередь выливается в потерю гидроизоляционных свойств. В основном данных процесс связан с окислением некоторых составляющих  битума , так, масла становятся смолами, которые превращаются в карбены, асфальтены и кароиды – высокомолекулярные соединения с существенной атомной массой.

Собственно по причине проблем со старением от использования простого  битума  для изготовления современных кровельных материалов нужно было отказываться. В настоящее время, в качестве важнейшего компонента при изготовлении битумных кровельных материалов используется  модифицированный   битум , такие кровли также называются битумно-полимерными, причем отличаются своей долговечностью, отличными эксплуатационными качествами и небольшой ценой, все это дарит  модифицированный   битум .

Модифицированный   битум , то есть  битум  с добавлением полимеров сильно меняет свойства этого материала. В качестве полимерных компонентов  битума  при изготовлении кровельных материалов активно используется такая добавка, как атактический полипропилен, а сам  битум  носит название АПП-модифицированный  битум.

Нужно отметить, что сам АПП по своим свойствам и характеристикам относится к виду «термопласты», то есть к веществам, изменяющим свою пластичность в зависимости от значения температуры. За счет высокой температуры плавления данный полимер обеспечивает  модифицированный   битум  высокой теплостойкостью.

Кроме того, АПП-модифицированный  битум  отличается своей сопротивляемостью усталости при цикличных нагрузках, что дает возможность на долгое время сохранить механические свойства, также данный  модифицированный   битум  отличается хорошей гибкостью и стойкостью к ультрафиолетовым излучениям. Нужно отметить, что АПП-модифицированный  битум  также могут называть пластобитумом.

В целом, на фоне простых  битумов, АПП-модифицированный  битум  имеет следующие преимущества: хорошая гибкость при низких температурах, высокая теплостойкость, высокая устойчивость к внешним воздействиям, сопротивление старению, отличная адгезия гранул, высокая температура размягчения, прекрасная эластичность, неплохие защитные свойства, низкая температура хрупкости, общая тепло и морозоустойчивость. Таким образом, АПП-модифицированный  битум  и кровля на его основе не может не порадовать своими эксплуатационными качествами.

История развития модифицированных битумов

Первое практическое применение модифицированных битумов датируется 30-ми годами прошлого века. Именно тогда в ряде стран Западной Европы данный материал был применен для получения опытных участков асфальтобетонных покрытий. В качестве первой модифицирующей добавки использовался натуральный каучук.

Через двадцать лет на территории США и Канады для аналогичных целей применялся латекс. Он был получен как эмульсия синтетического каучука в воде. Первые результаты применения модифицированных битумов были положительными, поскольку дорожные покрытия выдерживали интенсивное движение.

Очередная волна всплеска интереса к модифицированному битуму случилась в 70-х годах прошлого века. И опять же на территории Западной Европы. На этот раз данный материал небезуспешно использовался для устройства поверхностных обработок и приготовления асфальтобетонных смесей.

Начало 80-х годов принесло интенсификацию исследований модифицированного битума учеными из США, которые с удовольствием использовали опыт своих европейских коллег. Расширяется перечень применяемых модификаторов. Теперь для улучшения эксплуатационных свойств нефтяных битумов применяют каучуки, термопластичные полимеры, сера, резиновая крошка, органомарганцевые компаунды и термопластичные каучуки.

В наше время модифицированные битумы достаточно широко используются при:

• устройстве дорожных одежд;
• приготовлении битумных мастик для разных видов дорожно-ремонтных работ.

Опыт применения данного материала показал, что суммарные расходы на строительство и ремонт могут быть снижены, что достигается благодаря увеличению межремонтных сроков службы дорожных покрытий.

Особенности модифицированного битума для получения кровельных грунтовок

Для устройства оснований кровель используются материалы, которые могут иметь на своей поверхности поры и не обеспечивать достаточной адгезии с кровельным ковром. Если вовремя не заделать мини-отверстия, то в них впитается вода. Это является нежелательным, поскольку при изменении температур и последующем замерзании/оттаивании на поверхности основания образуются трещины, а сам кровельный ковер разрушается.

Для того, чтобы устранить пагубное влияние пористости и повысить прочность сцепления основания кровли с кровельным ковром обе поверхности обрабатывают жидкой грунтовкой (праймером) на битумной основе.

Праймер – это концентрированная дисперсия нефтяных битумов, обладающих температурой размягчения не ниже 80 ºС в специально подобранных растворителях.

При использовании битума для пленкообразования необходимо учитывать области лакокрасочных материалов, поскольку водонепроницаемость вяжущего существенно ниже, чем каучука и других пластмасс. Тем не менее, битумы имеют хорошие противокоррозионные свойства и высокие диэлектрические показатели. Сырьевая база битумов практически неисчерпаемая, что позволяет делать оптимистические прогнозы по поводу перехода некоторых лаков и красок на битумную основу.

При этом немодифицированный битум в составе покрытия должен быть заменен, так как не соответствует существующим стандартам.

Введение модификаторов позволяет вывести битумные лакокрасочные материалы на новый уровень: становится возможным нанесение на металлические поверхности, покрытые ржавчиной. При этом пропускается дорогостоящая процедура пескоструйной очистки.

Ржавчина выступает в роли сомодификатора, не ухудшая, а наоборот, улучшая эксплуатационные характеристики битумных покрытий.

Использование модификаторов позволяет улучшить качество получаемых грунтовок и повысить их адгезионно-прочностные свойства. Праймеры увеличивают срок эксплуатации бетона за счет максимального втирания в поверхность при нанесении и последующего обволакивания всех несвязанных частичек.

Оборудование компании GlobeCore для производства модифицированных битумов

Производительность данного оборудования для производства модифицированных битумов от 4м3 до 22 м3 в час:

Установка модификации битума полимерами – (ПБВ) УСБ-2М, 4-7м3/час

Новые полимер-модифицированные битумы начали производить в компании ЛУКОЙЛ

ПАО “ЛУКОЙЛ” приступило к выпуску полимер-модифицированных битумных материалов. Новые продукты адаптированы к инновационной технологии Superpave, позволяющей создавать дорожные покрытия повышенной прочности c учетом различных климатических условий и транспортных нагрузок. Полимер – модифицированные продукты были разработаны научно-исследовательским центром ООО “ЛЛК-Интернешнл” (100% дочернее предприятие ПАО “ЛУКОЙЛ”). Сегодня при участии специалистов центра уже создано более 20 видов битумных материалов нового поколения. На всех профильных производственных площадках ЛУКОЙЛа — в Перми, Волгограде и Нижнем Новгороде — освоено производство нефтяных битумов по современному отраслевому стандарту ГОСТ 33133-2014.

Воспользуйтесь нашими услугами

С началом выпуска полимер-модифицированных битумов ЛУКОЙЛ предоставит предприятиям дорожной отрасли портфель продуктов, соответствующий самым строгим международным стандартам, что позволит обеспечить принципиально новый уровень качества дорожного покрытия.

Процесс модификации  битумов  – это процесс, направленный на улучшение свойств  битума  за счет совмещения  битума  со специальными полимерными добавками. Введение подходящего полимера и получение  модифицированного   битума  позволяет получить веществу улучшенные свойства, а именно повышенную тепло или морозоустойчивость, повышенную сопротивляемость нагрузкам, лучшую эластичность, долговечность и так далее.

В качестве основных полимерных модификаторов  битума  активно используются (в том числе и для производства различных строительных материалов) такие добавки, как АПП, то есть атактический полипропилен, или другими словами получают АПП-модифицированный  битум , причем, иногда, вместе с изотактическим полипропиленом, а также СБС, то есть полимер стирол-бутадиен-стирол – это СБС-модифицированный  битум.

Как правило, материалы из  модифицированного   битума  называют полимерно-битумными, а в некоторых случаях, в особенности в переводной литературе можно встретить такой термин, как резинобитумы, то есть материалы на основе  битума , который модифицируются полимером СБС или пластобитумы, то есть АПП-модифицированный  битум.

Материалы как с применением стирол-бутадиен-стирола, так и с использованием атактического полипропилена, отличаются своими сильными и слабыми сторонами. При рассмотрении материалов с одинаковой основой, но с разными модификаторами, можно выделить самые разные особенности, о которых мы сейчас и расскажем.

К примеру, АПП материалы отличаются высокой стойкостью к ультрафиолетовому излучению, а также химической стойкостью к щелочам и кислотам, более высокой тепловой стойкостью на фоне СБС материалов, а также прекрасной адгезией к стеклу и металлам. Все это оказывает существенное влияние на сферу использования АПП  модифицированного   битума.

В свою очередь СБС материалы отличаются своей морозостойкостью, отличной эластичностью, а кроме того достаточно легко повторяют ту форму поверхности, на которую их укладывают. Вследствие невысокой теплостойкости СБС  модифицированный   битум  может вызывать определенные проблемы при укладке за счет направления. Именно по этой причине такие работы нужно выполнять особо тщательно и продуманно. Кроме того нельзя не сказать об особенностях отдельных  модифицированных   битумов , так как их свойства могут существенно изменяться в зависимости от концентрации модификатора.

Как правило, добавки СБС составляют около 3-6 процентов по массе. Нужное количество этого материала зависит от дисперсионного состояния вещества. Так, если полимер стирол-бутадиен-стирол вводится в мелкодисперсной форме, то его расход, как и концентрация, уменьшается, а вот если в крупнодисперсной форме – то, наоборот, для получения высококачественного  модифицированного   битума , концентрацию модификатора следует несколько увеличить.

Вместе с тем, при нагревании  модифицированного   битума , который улучшен СБС, часто наблюдается тенденция к разделению фаз полимера и  битума , то есть подобный  модифицированный   битум  является относительно неустойчивым при хранении. Все это нужно в обязательном порядке учитывать при использовании того или другого  модифицированного   битума.

МОДИФИЦИРОВАННЫЙ БИТУМ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ МАССЫ

Нельзя не обратить внимания на то, что в настоящее время достаточно активно в сфере строительства используется не простой  битум, а  модифицированный   битум, главным отличием которого являются более высокие эксплуатационные характеристики и качества.

За счет специальных прогрессивных технологий и добавки избранных полимерных веществ, свойства обычного  битума  существенно изменяются, то есть модифицируются. Подобные меры используются главным образом для того, чтобы получить более качественный материал на выходе, так как именно  модифицированный   битум  может обладать более высокой морозоустойчивостью, эластичностью, иметь высокую сопротивляемость усталостным нагрузкам, что, в конечном счете, так или иначе, повысит коэффициент долговечности этой продукции.

В настоящее время достаточно часто в качестве модификаторов для  битума  используются различные полимерные вещества, такие как стирол-бутадиен-стирол, атактический полипропилен или изотактический полипропилен. Именно такие вещества, как правило, и указываются в сопроводительной технической документации к таким строительным материалам, как  модифицированный   битум. В то же время сырье, которое производится на основе модифицированных составляющих, называют полимерно-битумными материалами.

Если говорить про  модифицированный   битум , то стоит уделить внимание и готовым модифицированным массам, которые на фоне самого  модифицированного   битума  отличаются своей долговечностью и тем самым обеспечивают объекту, который использует эти материалы, повышенный срок эксплуатации.

Важно понимать, что основные свойства, как модифицированных масс, так и  модифицированного   битума  во многом определяются именно видом используемого полимера модификатора, так как любой полимер отличается своими уникальными свойствами, которые он в большей или меньшей степени передает  битуму .

При этом модификатор может, как с одной стороны улучшить эксплуатационные характеристики  битума , сделав  модифицированный   битум  в каких-то аспектах более качественным материалом, так и с другой стороны повлиять негативно на некоторые параметры  битума , то есть ухудшить определенные характеристики. Улучшая эластичность и морозоустойчивость, некоторые полимеры могут снизить стойкость к щелочам, а другие, увеличивая стойкость к высоким температурным условиям и отличаясь прекрасной адгезией к стеклу или металлу, могут проигрывать по своей эластичности, то есть будут не так легко принимать заданную форму.

Понятное дело, что нужно использовать тот  модифицированный   битум , который в большей степени удовлетворяет вас по своим качествам, если вам нужна стойкость к щелочам, то вы будете использовать один  модифицированный   битум , а если необходима высокая эластичность, то другой. Некоторые модификаторы не рекомендуется использовать по причине неподходящих климатических условий, к примеру, при сильных морозах  модифицированный   битум  на базе пластомерных добавок подвергается чрезмерному трещинообразованию.

АПП-МОДИФИЦИРОВАННЫЙ  БИТУМ

Сразу нужно сказать, что обычный сырьевой  битум  образуется в качестве одного из продуктов нефтеперегонки. Он представляет собой достаточно сложную смесь углеводородов и особых гетероорганических соединений различного строения. Тем не менее, кроме большого числа полезных свойств, простой  битум  имеет немало существенных недостатков, которые в полной мере проявляются в самых разных строительных материалах, в том числе и в кровельных материалах на связующих из  битума  (рубероид, пергамин, рубемаст и так далее).

Основной проблемой  битума  является процесс старения этого материала, который вызывает появление трещин, а это в свою очередь выливается в потерю гидроизоляционных свойств. В основном данных процесс связан с окислением некоторых составляющих  битума , так, масла становятся смолами, которые превращаются в карбены, асфальтены и кароиды – высокомолекулярные соединения с существенной атомной массой.

Собственно по причине проблем со старением от использования простого  битума  для изготовления современных кровельных материалов нужно было отказываться. В настоящее время, в качестве важнейшего компонента при изготовлении битумных кровельных материалов используется  модифицированный   битум , такие кровли также называются битумно-полимерными, причем отличаются своей долговечностью, отличными эксплуатационными качествами и небольшой ценой, все это дарит  модифицированный   битум .

Модифицированный   битум , то есть  битум  с добавлением полимеров сильно меняет свойства этого материала. В качестве полимерных компонентов  битума  при изготовлении кровельных материалов активно используется такая добавка, как атактический полипропилен, а сам  битум  носит название АПП-модифицированный  битум.

Нужно отметить, что сам АПП по своим свойствам и характеристикам относится к виду «термопласты», то есть к веществам, изменяющим свою пластичность в зависимости от значения температуры. За счет высокой температуры плавления данный полимер обеспечивает  модифицированный   битум  высокой теплостойкостью.

Кроме того, АПП-модифицированный  битум  отличается своей сопротивляемостью усталости при цикличных нагрузках, что дает возможность на долгое время сохранить механические свойства, также данный  модифицированный   битум  отличается хорошей гибкостью и стойкостью к ультрафиолетовым излучениям. Нужно отметить, что АПП-модифицированный  битум  также могут называть пластобитумом.

В целом, на фоне простых  битумов, АПП-модифицированный  битум  имеет следующие преимущества: хорошая гибкость при низких температурах, высокая теплостойкость, высокая устойчивость к внешним воздействиям, сопротивление старению, отличная адгезия гранул, высокая температура размягчения, прекрасная эластичность, неплохие защитные свойства, низкая температура хрупкости, общая тепло и морозоустойчивость. Таким образом, АПП-модифицированный  битум  и кровля на его основе не может не порадовать своими эксплуатационными качествами.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БИТУМОВ

Первое практическое применение модифицированных битумов датируется 30-ми годами прошлого века. Именно тогда в ряде стран Западной Европы данный материал был применен для получения опытных участков асфальтобетонных покрытий. В качестве первой модифицирующей добавки использовался натуральный каучук.

Через двадцать лет на территории США и Канады для аналогичных целей применялся латекс. Он был получен как эмульсия синтетического каучука в воде. Первые результаты применения модифицированных битумов были положительными, поскольку дорожные покрытия выдерживали интенсивное движение.

Очередная волна всплеска интереса к модифицированному битуму случилась в 70-х годах прошлого века. И опять же на территории Западной Европы. На этот раз данный материал небезуспешно использовался для устройства поверхностных обработок и приготовления асфальтобетонных смесей.

Начало 80-х годов принесло интенсификацию исследований модифицированного битума учеными из США, которые с удовольствием использовали опыт своих европейских коллег. Расширяется перечень применяемых модификаторов. Теперь для улучшения эксплуатационных свойств нефтяных битумов применяют каучуки, термопластичные полимеры, сера, резиновая крошка, органомарганцевые компаунды и термопластичные каучуки.

В наше время модифицированные битумы достаточно широко используются при:

• устройстве дорожных одежд;
• приготовлении битумных мастик для разных видов дорожно-ремонтных работ.

Опыт применения данного материала показал, что суммарные расходы на строительство и ремонт могут быть снижены, что достигается благодаря увеличению межремонтных сроков службы дорожных покрытий.

ОСОБЕННОСТИ МОДИФИЦИРОВАННОГО БИТУМА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРОВЕЛЬНЫХ ГРУНТОВОК

Для устройства оснований кровель используются материалы, которые могут иметь на своей поверхности поры и не обеспечивать достаточной адгезии с кровельным ковром. Если вовремя не заделать мини-отверстия, то в них впитается вода. Это является нежелательным, поскольку при изменении температур и последующем замерзании/оттаивании на поверхности основания образуются трещины, а сам кровельный ковер разрушается.

Для того, чтобы устранить пагубное влияние пористости и повысить прочность сцепления основания кровли с кровельным ковром обе поверхности обрабатывают жидкой грунтовкой (праймером) на битумной основе.

Праймер – это концентрированная дисперсия нефтяных битумов, обладающих температурой размягчения не ниже 80 ºС в специально подобранных растворителях.

При использовании битума для пленкообразования необходимо учитывать области лакокрасочных материалов, поскольку водонепроницаемость вяжущего существенно ниже, чем каучука и других пластмасс. Тем не менее, битумы имеют хорошие противокоррозионные свойства и высокие диэлектрические показатели. Сырьевая база битумов практически неисчерпаемая, что позволяет делать оптимистические прогнозы по поводу перехода некоторых лаков и красок на битумную основу.

При этом немодифицированный битум в составе покрытия должен быть заменен, так как не соответствует существующим стандартам.

Введение модификаторов позволяет вывести битумные лакокрасочные материалы на новый уровень: становится возможным нанесение на металлические поверхности, покрытые ржавчиной. При этом пропускается дорогостоящая процедура пескоструйной очистки.

Ржавчина выступает в роли сомодификатора, не ухудшая, а наоборот, улучшая эксплуатационные характеристики битумных покрытий.

Использование модификаторов позволяет улучшить качество получаемых грунтовок и повысить их адгезионно-прочностные свойства. Праймеры увеличивают срок эксплуатации бетона за счет максимального втирания в поверхность при нанесении и последующего обволакивания всех несвязанных частичек.

Воспользуйтесь нашими услугами

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Что такое СБС модифицированный битум, какими свойствами он наделяет гибкую черепицу

Не обладая многовековой историей, гибкая (битумная, мягкая) черепица смогла завоевать свое «место под солнцем» не только в США и Канаде, где на ее долю приходится более 80 % частных крыш, но и на постсоветском пространстве. Нашего тридцатилетнего опыта применения этого высокотехнологичного продукта вполне достаточно, чтобы говорить о гибкой черепице, как об одном из лидеров рынка с большими перспективами. Покрытие принадлежит к многочисленному «семейству» кровельных материалов, в производстве которых используется битум (мастики, рулонные разновидности, битумно-волокнистые листы и др.). Правда, «родственники» серьезно различаются по составу, способу монтажа и назначению.

Как и любой высокотехнологичный материал, гибкая черепица отличается как внешне: разновидностью покрытия, формами нарезки, количеством слоев и палитрой, так и качественными и технологическими характеристиками, которые определяются сырьевыми компонентами, рецептурой, а также технологией производства. Эта часть курса будет посвящена технологическим особенностям гибкой черепицы, где мы рассмотрим следующие темы:

• Строение гибкой черепицы.
• Разновидности битума и их особенности.
• Что собой представляет СБС битум.
• Характеристики гибкой черепицы из СБС модифицированного битума.

Строение гибкой черепицы

Помимо высокой декоративности, материал характеризуется достойными техническими и эксплуатационными показателями, обусловленными, в том числе, и его строением. Гибкая, она же мягкая, она же битумная черепица – мелкоштучное кровельное покрытие, выполненное в виде фигурных плиток (гонтов) размером около 0,34х1,0 м. Изначально на рынке была представлена только однослойная гибкая черепица, позже появились двухслойные и даже трехслойные коллекции. Гибкая черепица – это композитный материал, имеющий многослойную структуру:

Основой современной гибкой черепицы служит пропитанный битумом нетканый стекловолоконный материал (стеклохолст), способный выдерживать значительное продольное растяжение и не подверженный гниению. Стеклохолст получают из расплавленной массы неорганического стекла, волокна связываются между собой благодаря специальным добавкам. Стеклохолст для гибкой черепицы должен быть плотностью от 100 г/м?, чтобы впитать достаточное количество битума, которым его покрывают с двух сторон, а также, чтобы гонты не теряли заданную в процессе производства геометрическую форму.

С двух сторон на стекловолоконную базу нанесен окисленный или модифицированный битум. Лицевая поверхность плиток покрыта минеральной крошкой, защищающей материал от ультрафиолета и придающей ему цвет и объем. Обратная сторона гонтов имеет слой самоклеющегося битума или специального битумного клея (у рядовой черепицы клеится 50% «изнанки», у карнизной и коньковой – 100%). Завершает битумный пирог силиконизированная полимерная пленка, защищающая внутреннюю поверхность плиток во время хранения и транспортировки.

Покрытию из битумной черепицы свойственна надежность,  герметичность, устойчивость к высоким и низким температурам, атмосферным воздействиям, пожарная безопасность. Легкий материал (удельный вес составляет  5-8 кг/м?) не создает дополнительной нагрузки на стропильную группу скатной крыши. Мягкая черепичная кровля не «шумит» при дожде,  не провоцирует лавинообразный сход снега, не подвержена гниению. Укладка покрытия из битумной черепицы отличается простотой и высокими темпами кровельных работ. Доля отходов, неизбежно образующихся в процессе монтажа, не превышает 11% от общего объема использованного материала (максимальный показатель относится к кровлям чрезвычайно сложной конфигурации). Немаловажным преимуществом является эластичность гонтов, позволяющая реализовывать кровли любой сложности и конфигурации с применением минимальных затрат на монтаж.

Разновидности битума и их особенности

Сырьевой битум, являющийся основой гибкой черепицы – это производное перегонки нефти, используемое также в других отраслях строительства. В исходном виде он легкоплавкий и нетеплостойкий (менее +50?С), с выраженным химическим запахом материал. Черепица же, в силу специфики применения, подвергается целому ряду воздействий – ее накаляет летом, замораживает зимой, круглый год обдувает ветром. Сырьевой битум не способен противостоять этому влиянию и будет очень быстро разрушаться, поэтому при производстве черепицы используют модифицированный, преобразованный битум для получения улучшенных эксплуатационных свойств. При производстве гибкой черепицы применяют три типа битума:

• окисленный битум;
• битум, модифицированный термопластичными добавками;
• СБС-битум.

Окисленный битум

Наиболее простым и экономичным процессом производства битумов является окисление – продувка гудронов воздухом. Окисленные битумы получают в аппаратах периодического и непрерывного действия. Принцип получения окисленных битумов основан на реакциях уплотнения при повышенных температурах в присутствии воздуха, приводящих к увеличению концентрации асфальтенов, способствующих повышению температуры размягчения битумов, и смол, улучшающих адгезионные и эластичные свойства товарного продукта. Материал приобретает устойчивость к высоким и низким температурам. Оксидированная черепица характеризуется жесткостью – по ней можно спокойно передвигаться даже в летний зной, не боясь повредить покрытие. Но есть и «подводные камни».

К сожалению, на кровле процесс окисления не заканчивается, поскольку в процессе обогащения кислородом в нем в ускоренном темпе происходят химические реакции, на которые в естественных условиях необходимы десятилетия. Такая технология запускает процесс ускоренного старения битума. При окислении молекулы углеводородов рвутся, на освободившиеся химические связи попадают молекулы кислорода, однако, невозможно отрегулировать процесс так, чтобы окислялось лишь то количество молекул, которое нужно для получения необходимых свойств битума, всегда получаются лишние свободные связи, которые и ловят на себя озон, становясь центрами разрушения битума. Битум окисляется (стареет), становится более жестким и растрескивается даже при незначительных деформациях, после чего покрытие теряет свои гидроизоляционные функции.

Битум, модифицированный термопластичными добавками

По причине проблем со старением, возникающих при использовании окисленного  битума  для изготовления современных кровельных материалов, необходимо было искать новые технологии. В настоящее время, в качестве важнейшего компонента при производстве битумных кровельных материалов используется модифицированный битум.

Такие покрытия также называются битумно-полимерными, они характеризуются своей долговечностью, высокими эксплуатационными качествами и доступностью.

Модификацию проводят посредством добавления в битум различных полимеров, обладающих желаемыми параметрами, которые передаются обогащенной массе. Битумно-полимерные смеси приобретают свойства, схожие со свойствами полимера-модификатора.

К одним из способов модификации битума относится добавление атактического полипропилена – пластик, представляющий собой один из изомеров полипропилена. В этом случае сам битум носит название АПП-модифицированный битум, или пластобитум. Для АПП-модифицированного битума характерно повышение эластичности при нагревании, высокая клеящая способность и стойкость к ультрафиолету. Однако на морозе такой материал «дубеет» и утрачивает свою эластичность.

Для модификации битума также иногда используют изотактический полипропилен (ИПП). Он представляет собой пластомер, характеризующийся высокой плотностью, прочностью на разрыв, морозоустойчивостью (до -15 °С) и хорошей сопротивляемостью статическому продавливанию. Основным препятствием на пути массового использования изотактического полипропилена в кровельном деле является его высокая стоимость.

СБС-битум, модифицированный эластомерными добавками

СБС — это искусственный каучук, относящийся к термоэластопластам, представляет собой полистирольные блоки, соединенные между собой полибутадиеном. СБС-битум, или резинобитум получают добавлением искусственного каучука. В отличие от АПП (смеси, получаемой механическим путем), качественная СБС-смесь представляет собой химическую смесь молекул каучука и битума. Это объясняет подтвержденную опытом эксплуатации в Европе большую долговечность СБС-материалов (25 и более лет у СБС против 18-20 у АПП).

Уникальной особенностью модификации битума при помощи СБС является создание полимерной матрицы, представляющей трехмерную сетку, образованную благодаря интеграции полистирольных блоков в так называемые полистирольные домены. Внутри данной эластомерной сетки в виде мельчайшей дисперсии распределен битум. В этом случае эластомерная сетка становится главенствующей в структуре СБС-битума, а битум становится не наполняемым, а наполнителем.

Распространенный способ придания битуму необходимых свойств для использования в гибкой черепице – это добавление в битум СБС-модификатора. СБС (стирол-бутадиен-стирол) – высокоэластичный полимер (искусственный каучук, как его иногда называют) придает битумам гибкость и эластичность, в том числе и при низких температурах. У СБС-покрытий хорошая адгезия и высокое сопротивление циклическим знакопеременным нагрузкам. Эластичность СБС-битумов достигает 1500-2000%. Молекулярная структура СБС-полимеров взаимодействует с битумом, повышая его гибкость, эластичность и прочность в широком диапазоне температур. Стирольно-бутадиеновые полимеры снижают чувствительность битума к экстремальным температурам и значительно увеличивают свойства такого битума в сравнении с немодифицированными битумами и окисленным битумом. СБС-полимер создает в битуме дополнительную укрепляющую сетевую молекулярную структуру, абсорбируя его компоненты и увеличивая эффективный объем. Это как раз и является главным отличием модификации битума СБС-полимером.

Производство качественного модифицированного СБС-битума — очень трудный технологический процесс. Необходимо подобрать рецептуру и применять совместимый с СБС битум, отличающийся повышенным содержанием ароматических соединений. Именно поэтому для производства битума используют особые сорта нефти, которые не подходят для изготовления топлива.

Для модификации, как правило, используется гранулированный СБС-модификатор, который требует наличия гомогенизатора – специального устройства, «перетирающего» полимер с битумом. Без гомогенизатора смесь выходит неоднородной (негомогенной). Теплостойкость такой неоднородной смеси может оказаться порой даже немного больше, однако гибкость на холоде будет намного хуже и с течением времени начнет еще ухудшаться.

Что характерно, долговечность черепицы не зависит от количества слоев.

Толщина битума никак не влияет на скорость старения и разрушения. Это касается как черепицы из окисленного битума, так и из СБС модифицированного.

То есть, срок службы однослойной и многослойной черепицы зависит не от количества слоев, а от способа модификации битума и соблюдения технологии укладки.

Между однослойной и двухслойной черепицей нет качественных отличий. Если черепица качественная, то даже один слой будет надежный и герметичный, и образует сплошное монолитное основание на кровле. И неважно, сколько еще будет дополнительно слоев – два, три или более, качественные и эксплуатационные характеристики от этого не изменятся. Долговечность кровли зависит от многих других факторов. Основные из них – качество самой гибкой черепицы (которое складывается, в первую очередь, из качества сырья, типа битума, качества СБС-модификатора и т. д.) и правильный монтаж. К двухслойной черепице предъявляются повышенные требования к эластичности и прочности, т.к. ее гонты тяжелее и испытывают повышенные нагрузки при монтаже и в период эксплуатации.

Характеристики черепицы из СБС модифицированного битума

Любая гибкая черепица отличается особыми декоративными свойствами, которые меняются от коллекции к коллекции. Что касается технических характеристик, то они во многом зависят от сырьевой базы. Если речь о выборе черепицы по виду битума, то по опыту реальной эксплуатации различных типов битумных покрытий, наиболее долговечным материалом, способным выдерживать наибольшие нагрузки, является СБС-модифицированная черепица.

Такая черепица сохраняет эластичность при отрицательных температурах, не плавится в летний зной, прочная на разрыв даже при значительном растяжении.

Большой срок службы покрытия объясняется способностью материала деформироваться и возвращаться в исходное состояние без потери целостности.

Основную физическую деформацию гонты гибкой черепицы испытывают при монтаже в ходе различных манипуляций мастеров, будь то распаковка, смешивание, транспортировка или сама укладка на выпуклых поверхностях. Иногда монтаж кровли идет уже осенью, и температура воздуха понижается, что еще более повышает хрупкость битумной черепицы. Именно в процессе монтажа на гонтах (в местах деформации) могут появляться незаметные микротрещины, в которые с течением времени попадает вода, при замораживании и оттаивании постепенно расширяющая их до заметных размеров. В результате кровля теряет не только герметичность, но и внешний вид.

По словам специалиста, есть и второй вид деформаций, возникающий на кровле в процессе эксплуатации. Это напряжения, вызываемые деформацией несущей конструкции, под действием различных факторов. Объемные изменения в отдельных слоях основания кровли, расстояния между температурными слоями, атмосферные осадки и т. д. На гибкую черепицу действуют несколько сил продольного и поперечного натяжения, и эти деформации происходят круглогодично, также и в холодный период, когда хрупкость черепицы повышается.

Характеристики СБС модифицированного битума позволяют гибкой черепице противостоять всем видам деформаций, оставаясь эластичной и устойчивой к растрескиванию.

Проверить же, из какого битума произведена предлагаемая черепица, на практике достаточно просто – нужно аккуратно согнуть гонт за уголок, при этом окисленный битум порвется, а качественный СБС модифицированный битум не потрескается и сохранит первоначальную форму.

Гибкая черепица не зря пользуется популярностью у самозастройщиков – это высокодекоративный, надежный и долговечный материал, способный украсить любую крышу.

Оригинал статьи размещен на портале Forumhouse.ru

Битум модифицированный полимерами — Циклопедия

Битум модифицированный полимерами (ПБВ) — это битум с измененными физико-химическими характеристиками при помощи специальных добавок улучшающих реологические свойства, а так же увеличивающих температуру размягчения и понижающих уровень пенетрации.

[править] Историческая справка:

Целенаправленная  разработка полимерно — модифицированных битумов и промышленных процессов их получения началась только в 70-е годы XX века. В то время  дорожные покрытия имели множество недостатков, а именно: подверженность вымыванию, хрупкость в зимний период, и повышенное размягчение в летний период с преждевременным старением, и что наиболее важно, низкую износоустойчивость при  больших  транспортных нагрузках.

В Европе (в частности, в Германии, Франции, Бельгии и  Италии) была разработана технология производства  битума модифицированного полимерами,  с  целью  устранения недостатков, перечисленных выше.

[править] Преимущества использования полимерно — модифицированного битума в дорожном строительстве:

• расширение применения температурного диапазона;
• улучшение эластопластических характеристик;
• повышенное сопротивление  усталости материала;
• улучшение когезии  и  адгезии с наполнителями;
• повышенное сопротивление старению.

Перечисленные преимущества сильно связаны с видом использованной битумной основы и полимера, а также с типом применяемого при модификации технологического процесса. Высокие рабочие характеристики достигаются только при условии точного контроля дозировки полимера и его распределения в  битумной массе. Лучшие показатели распределения (гомогенизации) достигаются при использовании мельницы с высокой степенью измельчения.

[править] Производство битума модифицированного полимерами:

Производство полимерно-модифицированного битума может быть организовано  как  на асфальтобетонном заводе  с  терминалом, так и  на  месте работ.

В производстве модифицированных битумов используются две основные  системы:

1 непрерывное  производство смеси;

2 производство партиями.

Первый  способ, пригодный  только  для линейного  полимера SBS, применяется в основном на асфальтозаводах для массового производства с  целью  снабжения  заказчиков готовым продуктом. Второй способ  используется заказчиками для производства битума на месте работ, а также коммерческими компаниями для продажи конечным пользователям. Он может применяться почти со всеми известными на сегодня видами полимеров.

Независимо от используемого способа производства  (непрерывного или партиями) главной частью завода по производству ПБВ является коллоидная мельница. На рынке имеется несколько видов мельниц, причем большая их часть спроектирована для других отраслей промышленности (пищевой, химической, деревообрабатывающей),  но используется для производства полимерно-модифицированных битумов. Как правило, такие мельницы не могут обеспечить должного уровня помола, и ПБВ на таких мельницах имеет большие сроки созревания и низкий уровень качества готового ПБВ.

[править] Методы испытаний битума модифицированного полимерами (ПБВ):^[1]

1. Метод определения однородности ПБВ

1.1 Сущность метода заключается в определении однородности ПБВ визуально с помощью стеклянной палочки.

1.1.1 Аппаратура и реактивы

Стакан фарфоровый вместимостью не менее 600 см. 

Палочка стеклянная.

Термометр лабораторный химический по ГОСТ 28498 диапазоном измерения 0-250 °С и ценой деления 1 °С.

Плитка электрическая с закрытой спиралью.

1.1.2 Подготовка к испытанию

Пробу ПБВ массой 0,5 кг отбирают в фарфоровый стакан. Если проба ПБВ хранилась при температуре ниже температуры размягчения ПБВ, то перед испытанием ее следует разогреть до температуры, превышающей на 10 °С температуру приготовления ПБВ, и перемешать в течение 5-6 мин.

1.1.3 Проведение испытания

Стеклянную палочку погружают в подготовленную пробу ПБВ на 3-4 с, затем извлекают и визуально оценивают характер стекания вяжущего с палочки и состояние пленки вяжущего на ее поверхности.

ПБВ должно стекать с палочки равномерно и на ее поверхности не должно быть сгустков, комков и крупинок.

1.1.4 Обработка результатов

Однородность ПБВ определяют сравнением результатов трех определений. Если два из трех определений дают положительный результат, то ПБВ считают выдержавшим испытание на однородность.

1.1.5 Норма погрешности

Если два из трех определений дают положительный результат, ПБВ готово к испытаниям.

2.2 Метод определения эластичности ПБВ

2.2.1 Сущность метода

Сущность метода заключается в определении доли эластической (полностью обратимой) деформации в предельной деформации образца.

2.2.2 Аппаратура и реактивы

Аппаратура и реактивы, перечисленные в ГОСТ 11505, раздел 1. 

Линейка металлическая по ГОСТ 427 длиной не менее 50 см с ценой деления 0,1 см. 

Емкость для воды диаметром дна не менее 30 см.

Термометр лабораторный химический по ГОСТ 28498 диапазоном измерения 0-250 °С, ценой деления 1 °С.

2.2.3 Подготовка к испытанию

Для образцов ПБВ определяют растяжимость по ГОСТ 11505.

2.2.4 Проведение испытания

Эластичность ПБВ определяют непосредственно после испытания образцов на растяжимость. Формы с разорвавшимися образцами снимают со штифтов дуктилометра и помещают в отдельную емкость, температура воды которой равна 35 °С, с целью ускорения сокращения образцов при определении эластичности ПБВ при 25 °С. Затем проводят измерения (с точностью до 0,1 см) обеих частей образца от свободного конца образца до зажима формы и момента изменения длины не более чем на 0,1 см за 15 мин. При определении эластичности ПБВ при 0 °С измерения проводят при (0±0,5) °С.

2.2.5 Обработка результатов

Показатель эластичности  вычисляют по формуле,

где  — растяжимость, см;

— длина образца до его растяжения, равная 3 см;

— сумма длин двух частей образца после их восстановления (по последнему измерению), см.

2.2.6 Норма погрешности

Расхождение между каждым определением и среднеарифметическим не должно превышать 10% от среднеарифметического значения полученных результатов.

3.3 Температуру хрупкости ПБВ определяют по ГОСТ 11507^[2], допустимые точностные характеристики действительны до температуры минус 60 °С.

[править] Транспортирование и хранение битума модифицированного полимерами (ПБВ)

Транспортирование и хранение ПБВ осуществляется по ГОСТ 1510^[3] для вязких дорожных нефтяных битумов.

Температура нагрева ПБВ при транспортировании и хранении не должна превышать 160 °С. Время хранения ПБВ без перемешивания при температуре не выше 160 °С не должно превышать 8 ч. При необходимости хранения ПБВ в нагретом состоянии более 8 ч во избежание расслоения необходимо обеспечить его механическое перемешивание или эффективную циркуляцию с периодичностью не более 2 ч, которые следует начинать не позднее чем через 3 ч после начала хранения.

ПБВ транспортируют к месту применения в битумовозах, автогудронаторах или обогреваемых цистернах с масляной системой подогрева.

Транспортирование ПБВ длительностью более 3 ч в нагретом состоянии следует производить в битумовозах, оборудованных элементами нагрева вяжущего и обеспеченных битумными насосами, при этом не позднее чем через 3 ч после начала транспортирования битумовоз следует останавливать через каждые 2 ч и перемешивать ПБВ с помощью битумного насоса циркуляцией на себя.

После длительного хранения или транспортирования ПБВ допускается к применению только после перемешивания при 160 °С до однородного состояния и при соответствии показателей его свойств требованиям.

Минимально допустимая температура ПБВ при его разгрузке должна быть не ниже 140 °С.