Главная/ ЖКХ/ (страница 102)/

Новая жизнь «выжатых» битумов

Вяжущие материалы БИТРЭК на основе химически обработанных окисленных битумов и мелкодисперсной резиновой крошки

Вяжущие материалы БИТРЭК на основе химически обработанных

окисленных битумов и мелкодисперсной резиновой крошки

 

 

   В последнее время, наряду с резко возросшими транспортными нагрузками, усилилось техногенное воздействие на автодороги. Происходит это в результате выпадения кислотных осадков, агрессивного действия солевых и кислотных антигололедных систем, влияния загрязненной атмосферы и т.п. Стали заметны климатические и природные изменения. Участились перепады температур в районе нуля градусов. В совокупности воздействие этих факторов приводит к усиленному разрушению покрытий автодорог.

Асфальтобетон для дорожных покрытий производится на основе нефтяных битумов в качестве вяжущего. Они же, как известно, являются причиной нестойкости правильно сконструированных и выполненных дорожных асфальтобетонных покрытий в условиях России. Большая часть выпускаемых дорожных битумов по своим свойствам не выдерживает изменившихся условий эксплуатации дорог. Причиной служит отсутствие для их выпуска подходящего и однородного сырья, значительного износа оборудования, падения производственной дисциплины, а также пока неизменного  остаточного принципа их производства при общей технологической отсталости. С другой стороны, нефтяные битумы по самой своей природе не могут обеспечить высокую стойкость асфальтобетонных покрытий дорог и требуют принципиального улучшения свойств.

Для того чтобы дороги как можно дольше оставались в нормальном состоянии, дорожникам было предложено усилить контроль за качеством асфальта. Но при этом не снимается основная проблема: невозможность достижения в современных российских условиях полномасштабного соответствия привычных стандартных материалов покрытий автодорог возросшим требованиям их эксплуатации.

Решение проблемы заключается в разработке и применении принципиально более подходящих и качественных материалов, создании условий для этого. Разумеется, такие материалы могут иметь более высокую стоимость, но реальное серьезное удлинение сроков безремонтной эксплуатации дорог и других объектов, их высокое качество, в конечном итоге, приводит к существенной экономии и общему снижению удельных затрат.

Проведенная нами, совместно со специалистами ГП РосдорНИИ, аналитическая работа позволила сформулировать основные научно-технические и экономические требования к технологии модифицирования нефтяных битумов, продуктами которой являются вяжущие и герметизирующие материалы для дорожного, мостового и аэродромного строительства с их характерными свойствами.

Во-первых, технология должна быть проще, эффективнее и экономичнее по сравнению с существующими (решающий фактор в нынешних условиях). Во-вторых, она должна заметно улучшать свойства отечественных окисленных битумов и, зачастую, некондиционных битумов, имеющихся в настоящее время в распоряжении строителей и дорожников. В-третьих, помимо улучшения физико-механических свойств вяжущего материала или мастики, она должна существенно улучшать их адгезионные свойства и устойчивость к старению.

В результате последующей работы специалистов НПФ «ИНФОТЕХ», ГП РосдорНИИ и Российской АН была разработана универсальная энергосберегающая технология химического модифицирования нефтяных битумов мелкодисперсной резиновой крошкой и композиционные материалы БИТРЭК на ее основе. Причем основное внимание было уделено улучшению свойств отечественных низкокачественных окисленных битумов.

 

1. Актуальность темы и выбор критериев оценки материалов.

Поводом разработки новой технологии послужила накопленная в ГП РосдорНИИ информация, свидетельствующая о том, что многочисленные попытки улучшения отечественных окисленных, так называемых «выжатых» битумов путем модификации по зарубежным технологиям не дают в наших производственных условиях устойчивых результатов, как по качеству, так и по экономической эффективности.

Так в работе ЛИЦ Мосавтодора 1997 года, посвященной исследованию битумов, используемых подрядными дорожными организациями Московской области, в результате тестирования большого количества отечественных и импортных битумов, а также битумов, модифицированных различными способами, в том числе и по разработанной нами технологии, был сделан вывод, что: «…Модификаторы типа ДСТ и резиновой крошки входят в группу модификаторов, дающих устойчивые значительные результаты.   …Однако результаты применения ДСТ в освоенном производстве говорят о его малой эффективности».

Главным образом это связано с нестабильным и низким качеством отечественных битумов, которые по своей структуре и химическому составу мало подходят для модификации путем растворения блоксополимеров типа СБС. Например, из того же отчета: «Испытанные более 20 проб битума производства Московского НПЗ показывают, что неоднородность свойств битума одной марки и одного производителя чрезвычайно высока». Качество битумов, получаемых на локальных окислительных установках еще ниже. Конечные продукты – асфальтобетонные смеси, вяжущие материалы, герметики и мастики, изготовленные на основе таких битумов, с трудом обеспечивают даже минимальные стандартные требования необходимые для длительного и надежного функционирования конструкций.

С другой стороны, в технических нормативах на модифицированные вяжущие подчеркиваются и эталонизируются свойства, легко получаемые применением термоэластопластов (присущее им по своей природе релаксационное удлинение на 700% и более). Однако в действительности эти свойства не используются, поскольку такие величины никогда не достигаются в реальных строительных конструкциях.

Для создания качественных и долговечных материалов важно установить необходимые и достаточные пределы величин технических характеристик исходя из условий их эксплуатации и, главное, получить эти значения на практике. Расчеты конкретных конструкций и объектов, теоретическое и практическое моделирование их поведения дают такую возможность.

Вяжущие и изолирующие материалы могут подвергаться воздействию сезонных температур в среднем от –30 до +60°С. В таких же условиях они эксплуатируются. Накопленный объем знаний по физикомеханике композиционных материалов, материаловедению, исследования в области материалов для дорожного строительства, опыт отечественных и иностранных специалистов позволяют сделать заключение, что эксплуатационная долговечность и качество материалов, работающих в дорожных, мостовых, аэродромных, шовных и гидроизолирующих конструкциях зависит главным образом от таких обобщенных свойств как:

-          сопротивление нарушению сплошности материала и образованию трещин в местах контакта с инородной поверхностью под действием реальных нагрузок в эксплуатационном диапазоне температур;

-          способность сопротивляться действию циклических эксплуатационных нагрузок;

-          устойчивость к агрессивному воздействию факторов окружающей среды при эксплуатации.

            Очевидно, что при использовании в этих материалах качественных компонентов, их свойства напрямую зависят от совокупности следующих характеристик используемых вяжущих материалов:

-          зависимости их деформативности от температуры или, другими словами,  температурной зависимости реологических свойств;

-          упругости вяжущего, достаточная величина которой должна быть обоснована расчетами и испытаниями конкретных конструкций, а не принята, исходя из свойств полимерных модификаторов и их смесей с битумом;

-          адгезии вяжущего к материалам, составляющих конструкцию объекта;

-          химического состава и структуры вяжущего, его устойчивости к старению.

Объектами, в которых вяжущие и герметизирующие материалы работают в условиях наиболее высоких деформаций, являются швы и стыки бетонных плит дорог и аэродромов, мостов и уплотнения вдоль путей рельсового транспорта в городах.

Наиболее жестким воздействиям условий окружающей среды подвергаются герметизирующие материалы кровель, швов и трещин покрытий городских магистралей.

1. Даже упрощенный расчет возможных деформаций вяжущего в швах аэродромных плит со всеми осложняющими допущениями показывает, что величина его деформации растяжения за счет термических напряжений в температурном интервале от –30 до +60°С не превышает 100%. При правильно рассчитанной и построенной конструкции аэродромного покрытия величина деформации вяжущего в 1,5 – 2 раза ниже, а деформации при нагружении покрытия колесом шасси самолета существенно ниже этой величины. Полный цикл расчетов и испытаний реального поведения конструкций при эксплуатации для выяснения необходимых свойств вяжущих материалов, провели специалисты ЦНИИ №26 МО РФ «Опытное». На основании проведенной работы в 2000 г. было утверждено методическое пособие, включающее нормативы для герметизирующих материалов горячего и холодного применения, предназначенных для заполнения деформационных швов цементо- и асфальтобетонных покрытий аэродромов. В нормах установлена величина деформативности герметизирующего материала от не менее 80% при –20°С в северном регионе до 150% при 20°С в крайнем южном регионе. Можно положить, что эти величины определяют необходимые и в, большинстве случаев, достаточные физико-механические характеристики герметизирующего материала.

Теплостойкость мастик и изолирующих материалов не должна быть ниже максимальной эксплуатационной температуры (+65-70°С). С другой стороны, высокая температура размягчения затрудняет их применение и приводит к необоснованному расходу энергии.

В нормативной документации на дорожные битумы и другие однородные вяжущие температурная зависимость их реологических свойств отмечена температурой хрупкости и температурой размягчения. Понятно, чем ниже температура хрупкости и выше размягчения, то есть чем шире температурный интервал пластичности, тем вяжущее предпочтительнее.

Способность же вязкого битума вытягиваться в тонкие нити длиной 100 см и более свидетельствует только об однородности материала и совершенно не реализуется в условиях эксплуатации покрытий. При внимательном рассмотрении достижение таких показателей не дает какого-либо положительного эффекта в качестве покрытий дорог. Высокая величина растяжимости при 25°С, заложенная в ГОСТе для дорожного битума, приводит к низкой сдвигоустойчивости реальных покрытий при нормальных температурах. Отсюда становится понятным бесперспективность достижения высоких показателей растяжимости вяжущего при 25°С, заложенных в стандарт на битумы. По-видимому, отчасти и по этой причине показатель растяжимости при 25°С исключен из стандартов многих стран.

С другой стороны, реальная величина деформативности нефтяных битумов при отрицательных температурах явно недостаточна и требует существенного увеличения.

Минимально необходимая величина растяжимости вяжущего в процессе температурной деформации асфальтобетонных покрытий при пересчете относительного удлинения в единицы длины измерительного образца, принятые в стандарте на битум, составляет не менее 3 см при 0°С и 8 см при 25°С.

2. Обеспечить релаксацию возникающих в покрытиях и швах циклических деформаций возможно, придав вяжущим свойство упругости. Решить эту задачу помогает введение в битум эластомеров, типичным, давно известным и наиболее распространенным видом которых является резина. Большинство ее разновидностей отличаются низкой температурой стеклования, т. е. сохраняют свои высокоэластические свойства до очень низких температур. Величина упругости полимернобитумных вяжущих характеризуется в стандартах на эти материалы показателем эластичности. Этот показатель отражает степень обратной релаксации материала после разрыва при растяжении. Понятно, что степень эластичности зависит от химического состава вяжущего и его структуры. Известно, что для обеспечения высокой нагрузочной циклостойкости достаточно, чтобы величина этого параметра не менее чем в 3-4 раза превышала величины возможных эксплуатационных деформаций вяжущего в конкретных конструкциях. Важно подчеркнуть, что герметизирующие материалы должны сохранять высокую степень эластичности при низких температурах, когда релаксационные процессы заторможены. Поэтому нормирование показателя эластичности в стандартах на полимернобитумные материалы в промышленно развитых странах осуществляется при пониженных температурах. Например, финские нормы по стандарту PANK 1502 регламентирует необходимую эластичность каучукобитумного (СБС) материала при температуре 5°С на уровне 25 – 35%.

Таким образом, оценочная величина показателя эластичности при 0°С в большинстве практических случаев должна быть не менее 30%.

 

по материалам "Инфотех"
30 ноября 2004



Хотите узнать больше? Найти все про Новая жизнь «выжатых» битумов


Также в этой рубрике:
 
Новая жизнь «выжатых» битумов
Продолжение
Cвое тепло в "ГринЛандии"
В Петербурге начато строительство жилого комплекса "ГринЛандия", ориентированного на представителей среднего класса
 

i-Stroy.ru - строительный информационно-аналитический интернет журнал, Все права защищены и охраняются законом. © 2000-2021 ЗАО «ДОМКОМ.РУ»
Президент РФ
Государственная Дума РФ
Правительство РФ
 
 
Москва
Область
Регионы
 
Законодательство
 
Словарь

По теме

Популярное




Экспертный Совет при Комитете Государственной Думы РФ
Законопроекты
Это интересно
Недвижимость
ЖКХ
Ипотека
Мир Новосела



 

(495)925-35-25

Все права защищены и охраняются законом. © 2000-2021 ЗАО «ДОМКОМ.РУ»
сейчас 07.12.2021 15:23,
страница Новая жизнь «выжатых» битумов - ЖКХ[Жилищно-Коммунальное Хозяйство] строительного портала i-Stroy