Модификация битума полимерными вяжущими веществами

Битум

Битум используется в строительстве объектов капитального строительства и при возведении линейных объектов.

Битум является продуктом выветривания нефти, он может быть твердым или смолоподобным. Этот материал абсолютно не растворяет в воде, что делает его незаменимым при производстве гидроизоляции. Битум полностью или частично можно растворить в хлороформе, бензоле, органических растворителях.

Один из самых интересных и длительных экспериментов с битумом провел Томас Парнелл. Он доказал, что битум является аморфным веществом, для этого он поместил кусочек битума в воронку, чтобы замерять время, прошедшее до вытекания первой капли из нее. Эксперимент занял восемь лет, именно столько потребовалось капле битума, чтобы вытечь из воронки. Завершили этот долгий эксперимент коллеги Парнелла, так как сам ученый умер раньше.

Битумы по составу делятся на:

• асфальты;
• мальты;
• озокериты;
• нафтиды;
• асфальтены;
• нафтоиды;
• гуминокериты;
• кериты.

О свойствах битума знали еще древние люди, они использовали его для того, чтобы прикреплять наконечники копий к древкам, а также обрабатывали им посуду, чтобы она не пропускала воду. Экспортом битума занималась Месопотамия.

Сегодня битум добывают скважинным, карьерным и шахтным способами. Добытую породу разделяют на органические и минеральные части, затем транспортируют на завод и перерабатывают.

Битум применяется в кабельной промышленности, как основа асфальтобетона, для производства аккумуляторных мастик, кровельных и гидроизоляционных материалов.

К недостаткам битума относятся низка упругость, высокая термическая чувствительность.

Рисунок 1. Битум, продукт выветривания нефти. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Модификация битума полимерными вяжущими веществами

Изменение свойств битума за счет введения полимерных вяжущих является одной из главных методик улучшения его эксплуатационных свойств. Практика показала, что битум при добавлении какой-либо одной добавки не всегда демонстрирует улучшение показателей, поэтому в него вводят несколько веществ.

На данный момент были проведены эксперименты со всеми известными типами вяжущих полимеров, что позволяет делать определенные выводы.

Перечислим наиболее перспективные высокомолекулярные соединения, улучшающие свойства битумов:

• блоксополимеры дивинила и стирола используются уже более 50 лет при производстве полимер-асфальтобетона. Так было доказано, что наибольшая эффективность и долговечность дорожного полотна достигается при применении полимерно-битумного вяжущего. За счет добавления полимера битум становится более эластичным, в нем появляются эластические деформации;
• эластомеры, к которым относятся каучук и каучукоподобные полимеры. Этот полимер добавляют в битум с помощью сплавления или через подбор пластификатора;
• термопласты, то есть полимеры, которые становятся мягкими при нагревании и твердыми при понижении температуры. Такими полимерами являются полистирол, полиэтилен, поливинилацетат и другие;
• реактопласты, которые представлены полиэфирными, синтетическими, эпоксидными, карбидными смолами. Чтобы образовалась прочная пространственная структура эти полимеры нуждаются в отвердителе.

Рисунок 2. Полимерные модифицирующие добавки, эластомеры и термопласты. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Десятилетия практики и экспериментов позволили определить предъявляемые к битумно-полимерным составам требования. Полимер, используемый при модификации, должен целиком растворяться, его макромолекулы должны образовывать с битумом пространственную структуру. Эта пространственная структурная сетка должна быть устойчивой, как при производстве, так и при эксплуатации.

Эффективность применения полимерного вяжущего в модификации битума рассматривается в четырех аспектах. Под технической эффективностью понимается то до какой степени обеспечивается улучшение показателей с помощью полимера. Под технологической эффективностью понимается соответствие способа производственным возможностям. Под экономической эффективностью понимается стоимость модификации битума с учетом сроков службы. Под экологической эффективностью понимается безопасность технологии производства битумно-полимерного материала для окружающей среды и человека.