Битум и модификация битума | Энциклопедия МДПИ

Разнообразие гидроизоляционных материалов и их применение

Общие описания основных гидроизоляционных материалов, используемых в строительстве, и соответствующие случаи применения каждого из них.

Гидроизоляционный материалs строительные материалы, обладающие водостойкостью и определенными эксплуатационными требованиями по прочности, теплостойкости, деформируемости, биологической стойкости.

Перечень основных гидроизоляционных материалов:

    усиленные пластины,
  • маты армированные асфальтом,
  • битум и битумные мембраны,
  • бризоль,
  • битумно-дегтевые материалы,
  • изол,
  • металлический изол,
  • гидро изол,
  • неармированные плиты,
  • пергамин,
  • подготовленная кровельная бумага.

Усиленные плиты

Их изготавливают методом горячего прессования или горячей битумно-мастичной смеси с применением армирования стекловолокном или металлической сеткой. Чаще всего их используют для стен.

Асфальтовые армированные маты

Их получают путем покрытия с обеих сторон гидроизоляционной мастикой, предварительно пропитанной стеклотканью. Применяются для оклейки гидроизоляции крыш (плоского типа) и заделки швов.

битум

Он широко известен как органическое связующее и продукт нефтепереработки.

Битумная гидроизоляция в строительстве

  • твердое тело,
  • полутвердый,
  • жидкое масло.

Битумы подразделяются на пять марок (по возрастанию температуры плавления). В строительных и гидроизоляционных работах чаще применяют битумы четвертого и пятого марок, как обладающие наибольшей термостойкостью. Важной особенностью битума является его химическая стойкость, поэтому его применяют для химической защиты стальных труб и железобетонных конструкций. Широко используется в виде мембран в процессах гидроизоляции стен, крыш, фундаментов, а также террас.

Бризол

Бризол изготавливается путем расслоения массы, полученной путем смешивания нефтебитума, дробленой резины из отработанных автопокрышек, асбестового волокна и пластификатора. Бризол устойчив к соляной и серной кислотам. Бризол обычно используется для защиты металлических конструкций от коррозии. Бризоль приклеивается к поверхности мастикой.

Дегтярно-битумные материалы

Выпускаются в виде картона, пропитанного гудроном (предотвращающим гниение картона), покрытого с двух сторон битумом и крошкой. Его устойчивость к гниению обусловлена ​​высокой токсичностью смолы в феноле (карболовой кислоте).

Популярный кровельный гидроизоляционный материал, изготавливаемый вальцеванием битумной композиции, полученной термомеханической обработкой каучука, нефтяного битума, минерального наполнителя, антисептика и пластификатора. Изол в 2 раза прочнее готового рубероида. Изол достаточно эластичен, немного впитывает влагу. Он также используется для гидроизоляции фундаментов и защиты трубопроводов от коррозии. Изол приклеен мастикой. Производится в рулонах шириной около 1 фута.

Читайте также:
КАК СКЛЕИВАТЬ КАМНИ ДЛЯ ЛАНДШАФТА | Машпи Ландшафтный дизайн

Металлический изол

Вспененный полиэтилен с пленкой для гидроизоляции

Гидроизоляционный материал изготовлен из алюминиевой фольги и покрыт битумной мастикой с обеих сторон. Металлический изол обладает высокой прочностью на растяжение и долговечностью. Он доступен в двух сортах, отличающихся толщиной алюминиевой фольги. Металлический изол широко применяется для зданий с подземными сооружениями.

Гидро изол

Гидроизол представляет собой рулонный гидроизоляционный материал, получаемый путем пропитки асбокартона нефтяным битумом. Применяется в качестве гидроизоляционного слоя в подземных сооружениях и в качестве защитного антикоррозионного покрытия.

Неармированные плиты

Они изготавливаются путем прессования горячей асфальтобетонной мастики или без армирования. Эти плиты используются для гидроизоляции и заполнения деформационных швов.

Пергамин

Рулонный материал, получаемый пропиткой кровельного картона расплавленным битумным маслом с температурой размягчения не ниже 105°F. Пергаминовую бумагу используют как подкладочный материал для кровельной гидроизоляции.

Готовая кровельная бумага

Гидроизоляционные материалы для крыши

Готовый рубероид изготавливают путем пропитки рубероида легкоплавким битумом, с одной или двух сторон покрывают битумом нефтяным с наполнителем и крошкой. Рубероид производится из макулатуры, ветоши и древесной массы. Атмосферостойкость и привлекательный внешний вид этого материала достигаются за счет использования крупнозернистого цветного напыления. Для предотвращения слипания материала при нахождении в рулонах с двух сторон (или только со стороны подложки) его покрывают слоем рубероида зернистой посыпки. Главный недостаток готового рубероида в том, что он склонен к гниению. Новой тенденцией в настоящее время является производство антисептированной готовой кровельной бумаги.

Толль представляет собой рулонный материал, изготовленный из пропитанной кровельной бумаги и обсыпанной гудронами, мелкозернистым песком или минеральной крошкой. Тол с песчаной крошкой чаще применяют для гидроизоляции фундаментов и других частей зданий, а также для крыш временных сооружений; крупнозернистый талл используется для верхнего слоя плоских крыш.

Фольга представляет собой рулонный двухслойный материал, состоящий из тонкой гладкой или гофрированной алюминиевой фольги, покрытой с обратной стороны битумно-каучуковым защитным покрытием. Этот материал используется для заделки швов и для устройства крыш. Наружная поверхность может быть окрашена, фольгирована атмосферостойкими красками в разные цвета. Он долговечен, не требует обслуживания в период эксплуатации.

Читайте также:
Какова стандартная высота электрической розетки в подвале?

Мы надеемся, что эта статья предоставила вам достаточно хорошее представление о гидроизоляционные материалы на сегодняшнем рынке.

Какие бывают резиновые и битумные мастики? Виды и их отличие в применении и гидроизоляции +Видео

Согласно европейской спецификации (EN 12597), битум определяется как практически нелетучий клейкий и гидроизоляционный материал, полученный из сырой нефти или содержащийся в природном асфальте, полностью или почти полностью растворимый в толуоле и обладающий очень вязкой или почти твердой консистенцией. при температуре окружающей среды. Общепризнанно, что исходные характеристики битума в значительной степени зависят от технологии его производства и переработки, а также от характеристик битумной сырой нефти. Хорошая сырая нефть и правильный процесс дистилляции могут улучшить свойства битума.

битумы, модифицированные полимерами (PmBs); химическая структура; микроструктурные системы; спектроскопия; совместимость.

1. Введение

1.1. Функциональность битума

Согласно европейской спецификации (EN 12597), битум определяется как практически нелетучий клейкий и гидроизоляционный материал, полученный из сырой нефти или содержащийся в природном асфальте, полностью или почти полностью растворимый в толуоле и обладающий очень вязкой или почти твердой консистенцией. при температуре окружающей среды [ 1 ] . Общепризнано, что исходные характеристики битума сильно зависят от технологии его производства и обработки, а также от характеристик сырой нефти [2]. Хорошая сырая нефть и правильный процесс дистилляции могут улучшить свойства битума. Как правило, более тяжелая сырая нефть дает более высокие выходы битума [3]. Поэтому наличие полных знаний о характеристиках битума с разных сторон имеет первостепенное значение. Это знание оказывается более важным, когда для некоторых применений битума некоторые трудности, такие как неоднородность фазы, неправильная дисперсия и нестабильность с полимерами/добавками, затрудняют производство и применение битумных материалов.

С коммерческой точки зрения битум представляет собой недорогой термопластичный материал, который уже давно широко используется в кровельных и дорожных покрытиях, дорожных смесях и промышленных продуктах. Как в дорожном, так и в промышленном применении битум должен быть устойчивым к климату и более требовательным транспортным нагрузкам, по этой причине реологические свойства играют ключевую роль в различных аспектах [4] [5] [6] [4, 5, 6]. С функциональной точки зрения битум должен быть достаточно жидким при высокой температуре (≈160 °C), чтобы его можно было перекачивать и обрабатывать, чтобы обеспечить однородное покрытие заполнителя при смешивании. Кроме того, он должен быть достаточно жестким при высоких температурах, чтобы противостоять колееобразованию (согласно местным температурам, ≈60 °C). Наконец, он должен оставаться достаточно мягким и эластичным при низких температурах, чтобы противостоять термическому растрескиванию [4]. Все перечисленные требования почти противоположны, и большинство доступных чистых битумов не обеспечивают все необходимые характеристики вместе взятые. Кроме того, в некоторых случаях характеристики обычных чистых битумов могут быть неудовлетворительными с учетом требуемых технических свойств, поскольку они становятся хрупкими в холодных условиях и легко размягчаются в теплых условиях. Этот ограниченный диапазон рабочих температур является основным недостатком чистого битума, что ограничивает его использование как для кровли, так и для дорожного покрытия. Кроме того, поскольку скорость движения и нагрузка резко возросли, незапланированные перегрузки заметно сократили срок службы асфальтовых покрытий, повысив затраты на техническое обслуживание и риски для пользователей. Следовательно, чтобы улучшить эксплуатационные свойства чистого битума, на сегодняшний день были введены различные добавки, и некоторые из них успешно используются во многих областях. Модификаторы и добавки, используемые для повышения характеристик битума, включают: полимеры, химические модификаторы, наполнители, окислители и антиоксиданты, углеводороды и добавки, препятствующие расслоению.

Читайте также:
Самые эффективные обогреватели для обогрева небольшой комнаты 4 типа
1.2. Химия битума

С химической точки зрения битум определяется как вязкая вязкоупругая жидкость (при комнатной температуре), состоящая в основном из углеводородов и их производных, полностью растворимая в толуоле, практически нелетучая и постепенно размягчающаяся при нагревании [7]. Он включает в себя очень большое количество молекулярных видов, которые сильно различаются по полярности и молекулярной массе [8] [9] [8, 9]. Элементный анализ показывает, что состав битума в первую очередь определяется его источником сырой нефти, и трудно дать конкретное географическое обобщение [10] [11] [10, 11] (многие поставщики также смешивают битум из разных источников). Это было показано в обширном исследовании SHRP (Стратегическое исследование автомобильных дорог: специальный отчет) [12]. Согласно этому отчету, основными составляющими битума являются углерод, содержание которого варьируется от 80 до 88% по весу, и водород в количестве от 8 до 11% по весу. Кроме того, обычно присутствуют гетероатомы и атомы переходных металлов (в основном ванадия и никеля): сера (от 0 до 9 мас.%), азот (от 0 до 2 мас.%), кислород (от 0 до 2%), ванадий до 2000 частей на миллион, и никеля до 200 ppm [10] [13] [14] [10, 13, 14].

С молекулярной точки зрения основными соединениями полярных гетероатомов выше являются: сульфиды, тиолы и сульфоксиды, кетоны, фенолы и карбоновые кислоты, пирроловые и пиридиновые соединения, а большинство металлов образуют комплексы, такие как металлопорфирины [14]. Анализ молекулярно-массового распределения показывает, что битум представляет собой сложную смесь примерно от 300 до 2000 химических соединений (среднее значение 500–700), что очень затрудняет полную химическую характеристику. По этой причине битум обычно фракционируют с помощью более простых методов, которые позволяют идентифицировать два основных компонента:

Затем мальтены подразделяются на насыщенные, ароматические и смоляные, которые вместе с асфальтенами известны как фракция битума SARA (насыщенная, ароматическая, смоляная, асфальтеновая). Относительное содержание фракций SARA позволяет связать химический состав битума с его внутренней структурой и некоторыми макроскопическими свойствами [ 15 ] . Однако следует отметить, что изменение условий эксперимента (особенно характера элюента) существенно влияет на долю каждой битумной фракции [10] [16] [10, 16]. Поэтому важно указать условия экспериментальной установки для сравнения различных химических составов битума, даже если они демонстрируют некоторые общие черты и общие свойства, которые остаются практически неизменными.

Читайте также:
Как положить плитку на пол своими руками: пошаговая инструкция

2. Битумные полимеры

Полимеры представляют собой макромолекулы, синтезированные в результате химической реакции между меньшими молекулами (мономерами) с образованием длинных цепей. Физические свойства получаемого полимера определяются химической структурой мономеров и их последовательностью внутри полимера. Комбинация двух разных мономеров, которые могут располагаться случайным или блочным образом, дает так называемый сополимер. Полимеры включают в себя широкий спектр модификаторов, наиболее часто используемыми типами которых являются эластомеры и пластомеры. Битумы, модифицированные полимерами (PmBs), получают механическим смешиванием или химическими реакциями битума и одного или нескольких полимеров в процентах, обычно в диапазоне от 3% до 10% по отношению к весу битума. В первом случае смеси называются простыми, поскольку между двумя партнерами в системе не происходит никаких химических реакций. В этом случае полимер рассматривается как наполнитель, придающий смеси определенные свойства. Во втором случае смеси называются сложными, поскольку между двумя партнерами в системе происходят химические реакции или какое-либо другое взаимодействие [17] [49]. Модифицированные битумы характеризуются как двухфазная система: битумная, преимущественно в виде асфальтеновой матрицы, и полимерная матрица, которая исследована с двух разных точек зрения: (1) сложный механизм взаимодействия между битумом и добавкой и (2) влияние различных типов модификаторов битума с целью изучения реологических характеристик, температурной чувствительности, морфологии, теплового поведения, стабильности при хранении и старения полученных ПМБ. С точки зрения механизма взаимодействия битум/полимер, согласно Polacco et al. [ 18 ] [ 50 ] , модификация полимера приводит к термодинамически нестабильной, но кинетически стабильной системе, в которой полимер частично набухает под действием легких компонентов битума (мальтенов) и может набухать в девять раз по сравнению с его первоначальным объемом [ 19 ] [ 51 ] . Конкурируя за легкие фракции битума, полимеры имеют тенденцию вызывать агрегацию мицелл асфальтенов или увеличивать степень их ассоциации в зависимости от природы исходного битума. При высоких температурах относительно низкая вязкость расплавленного микрогетерогенного битума, модифицированного полимерами, позволяет веществам со сходной структурой и полярностью образовывать свои домены: набухшим полимерам и асфальтенам. Однако термодинамическая неустойчивость этой системы вызывает фазовое расслоение (или седиментацию) под действием гравитационного поля. Следовательно, ассоциированные мицеллы асфальтенов могут оседать на дно смеси во время статического горячего хранения. Согласно этому механизму, на степень разделения фаз модифицированных полимером вяжущих могут влиять условия хранения, такие как температура и время. Как показали Лу и др., разделение фаз в основном определяется природой базового битума, а также характеристиками и содержанием полимера [8]. На сегодняшний день для модификации битума используются различные типы добавок и полимеров [20] [52].

Читайте также:
Постройте активный гравийный болотный фильтр - Nelson Water Gardens and Nursery

Таблица 1. Примеры добавок, используемых для модификации битума (реконструировано из [20] [52] с разрешения Томаса Телфорда).

В таблице 2 приведены наиболее часто используемые модификаторы, встречающиеся в литературе, которые обсуждаются в данной статье.

Термопласты Полимеры

Термопластичные эластомеры

Блок-сополимеры стирола, изопрена и стирола (SIS)

Thermosets

Натуральные и синтетические каучуки

Стирол-бутадиеновый каучук (SBR)

Регенерированная шинная резина

Химический модификатор битума

Полифосфорная кислота (ПФК)

Малеиновый ангидрид (MAH)

Методология теплой асфальтобетонной смеси

Стирол-бутадиен-стирольный эластомер (линейный или радиальный)

Статистический сополимер изобутена и изопрена

Фосфорная кислота, полифосфорная кислота

Сульфоновая кислота, серная кислота

Карбоновые ангидриды или сложные эфиры кислот

Органические или неорганические сульфиды

Резиновая крошка, пластик

Цинкорганические или свинцовоорганические соединения

Тринидад Лейк Асфальт

Каждая из этих групп ассоциируется с различными плюсами и минусами битумной добавки. В дополнение к большой группе полимеров, другие модификаторы битума, такие как полифосфорная кислота (ПФК), сера, малеиновый ангидрид и различные виды глин, были введены и испытали в этом отношении определенный успех.

3. Химические модификаторы битума

Систематическое исследование механических, реологических свойств и свойств старения, температурной чувствительности, морфологии и теплового поведения различных PmB показало некоторые преимущества и недостатки [6] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 6 , 97 , 98 , 99 , 100 , 101 , 102 , 103 , 104 , 105 , 106 , 107 , 108, 109, 110, 111]. Прежде всего, было показано, что полимерная модификация улучшает некоторые свойства битума, такие как лучшее упругое восстановление, более высокая устойчивость к растрескиванию при низких температурах и более высокая устойчивость к колееобразованию при высоких температурах [ 36 ] [ 21 ] [ 26 ] [ 96 ]. , 97 , 102 ]. Во-вторых, были обнаружены некоторые недостатки, такие как термическая нестабильность и проблемы фазового разделения PmB [37], [38], [68, 79]. Первые попытки преодолеть недостатки PmB были предприняты в начале 1990-х годов, когда Giavarini et al. утверждали, что PmB можно стабилизировать добавлением полифосфорной кислоты (PPA) [39] [112]. Они также считают, что PPA может помочь улучшить стабильность битумов, модифицированных полипропиленом, при хранении за счет изменения структуры битума с золя на гель. С тех пор предпринимались различные попытки устранить недостатки PmB. В дополнение к физическим смесям битумов и полимеров другим способом улучшения свойств вяжущего является химическая модификация, при которой химический агент используется в качестве добавки для изменения характеристик чистого битума. На сегодняшний день для модификации битума введено много химических реагентов, таких как: металлоорганические соединения [40] [41] [113, 114], сера (S) [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [66, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121], полифосфорная кислота (ПФК) [50] [51] [52] [122, 123, 124] ] , сульфоновая кислота [ 53 ] [ 125 ] , ангидриды карбоновых кислот [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 126 , 127 , 128 ] , силаны [ 57 ] [ 58 ] [ 129 , 130 ] , диоксид тиомочевины [ 59 ] [ 131 ] ] , нанокомпозитно-модифицированный битум [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 132 , 133 , 134 , 135 , 136 , 137 , 138 , 139 , 140 ] и реакционноспособные полимеры [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ] [ 141 , 142 , 143 , 144 , 145 , 146 , 147 , 148 , 149 , 150 , 151 , 152 , 153 , 154 , 155 ]. Однако из вышеперечисленных химических соединений лишь некоторые из них нашли практическое применение. Сера (S), полифосфорная кислота (PPA), реактивные полимеры, малеиновый ангидрид (MAH) и нанокомпозиты полимер/глина или полимер/слоистый силикат (PLS) являются наиболее распространенными химическими агентами.

Читайте также:
Об адаптерах питания Apple USB - Служба поддержки Apple

4. ПМБ в технологии теплой асфальтобетонной смеси (WMA)

В последние годы была внедрена новая технология модифицированного полимером битума. Он сочетает в себе классический метод (PmB) с методом теплой асфальтобетонной смеси (WMA). Одна из методик, используемых для перехода от горячих асфальтобетонных смесей к теплым, основана на использовании парафинов. Это связано с тем, что выше их температуры плавления они действуют как пластификаторы, а при низких температурах кристаллизуются и действуют как наполнители [4] [84] [85] [4, 219, 220]. В то время как PmB хорошо консолидирована, WMA является относительно новой, но быстрорастущей благодаря своим экономическим и экологическим преимуществам. По сравнению с классическими горячими битумными смесями (HMA), теплые асфальтобетонные смеси в целом характеризуются более низким расходом топлива и себестоимостью, меньшим образованием парниковых газов, дыма и запахов, что улучшает воздействие на окружающую среду и условия труда, увеличение дальности перевозки. , и хорошая удобоукладываемость при укладке и уплотнении [ 84 ] [ 219 ] . Хотя в природе они присутствуют в качестве составных компонентов всех продуктов сырой нефти [86] [87] [221, 222] и изучены в технической литературе, где содержание парафинов в битуме [88] [89] [90] [223, 224, 225], свойства кристаллизации [ 91 ] [ 226 ] , химическое строение [ 92 ] [ 93 ] [ 227 , 228 ] и влияние на свойства битума и битумной смеси [ 85 ] [ 88 ] [ 94 ] [ 95 ] [ 96 ] [ 97 ] [ 98 ] [ 99 ] [ 220 , 223 , 229 , 230 , 231 , 232 , 233 , 234 ], воск влияет на характеристики связующего. Например, расплавление воска может размягчить битум при высокой температуре эксплуатации, снижая сопротивление дорожного покрытия колееобразованию, в то время как при низких температурах кристаллизация воска может увеличить жесткость и чувствительность к усталости и термическому растрескиванию [84] [88] [99] [219, 223, 234]. В настоящее время ведется активная разработка битума, модифицированного теплым полимером, который может сохранить преимущества обеих технологий (WMA и PMB), хотя это непростая задача, поскольку воски, используемые в качестве теплых модификаторов, снижают высокотемпературную вязкость, одновременно увеличивая низкотемпературную жесткость и полимеры. делать в основном наоборот [ 84 ] [ 219 ] ; простое добавление двух модификаторов не гарантирует улучшения свойств битума, как при добавлении одного модификатора. Например, тройная смесь битум/полимер/воск имеет значительно отличающиеся свойства (например, вязкоупругость) от тех, которые можно предсказать, наложив эффект только парафина и полимера, а окончательный тепловой эффект и характеристики вяжущего будут определяться взаимодействием между тремя составные части. Научные исследования этой тройной смеси все еще ограничены. Эдвардс и др. [ 100 ] [ 235 ], например, изучали добавление парафиновых восков к битумной мастике, модифицированной полимером, и показали, что добавление 4% воска улучшает удобоукладываемость битумной мастики, не влияя на ее характеристики. Ким и др. [101] [102] [236, 237] изучали искусственное долговременное и кратковременное старение PmB, смешанного с восковыми добавками. В других исследованиях анализировались свойства и эксплуатационные характеристики дорожного покрытия, температуры уплотнения, долгосрочные характеристики [103] [238], усталостные характеристики [4], термомеханические свойства [104] [239], а также вязкостные и реологические свойства [105] [240]. ]. Росси и др. [ 84 ] [ 219 ] провели предварительное исследование путем смешивания битума, SBS и трех типов воска, выбранных из трех категорий: парафиновый (полученный методом Фишера-Тропша), частично окисленный и функционализированный малеиновым ангидридом. С помощью морфологического и калориметрического анализов и испытаний на растворимость они смогли охарактеризовать поведение смеси в зависимости от типа воска. В частности, они обнаружили, что парафиновые парафины предпочтительно находятся в богатой полимером фазе и немного улучшают совместимость с битумным полимером.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: