Анализ основных компонентов битумно-полимерных вяжущих, способы их получения. Общая характеристика БПВ и его компонентов. Перспективы применения ПБВ в дорожном строительстве и технические требования, предъявляемые российским законодательством к ним.
Аннотация к работе
Битумы делятся на две группы, в зависимости от способа их получения на природные и нефтяные битумы. битумный полимерный вяжущий строительство Природные битумы (вязкие и жидкие) могут встречаться как в чистом виде, так и в «битуминозных» породах. Битуминозными или асфальтовыми породами называют горные породы (известняки или песчаники), пропитанные природными битумами. Вязкие природные битумы получают путем извлечения их из известняков, доломитов или песчаников, пропитанных природными битумами. Масла - смесь циклических углеводородов (в основном нафтенового ряда) светло-желтой окраски с плотностью менее 1 и молекулярной массой 300...500; повышенное содержание масел в битумах придает им подвижность, текучесть.Нефтяные битумы получают на нефтеперерабатывающих заводах из различных нефтей отличающихся друг от друга химическим составом и свойствами. Нефть на заводах подвергается фракционной перегонке с целью получения светлых продуктов (бензина, лигроина, керосина) смазочных масел и других видов нефтепродуктов. Нефтяные остатки после отбора более легких по массе фракций - гудрон, крекинг - в дальнейшем используют в качестве сырья для получения нефтяных битумов заданных свойств. В настоящее время нефтяные битумы получают при атмосферно-вакуумной перегонке нефти (остаточные битумы); окислением нефтяных остатков (окисленные битумы) и смешением остатков, образующихся при перегонке нефти (компаундированные битумы).Важнейшими свойствами битумов, характеризующими их качество, являются вязкость, пластичность, температуры размягчения и хрупкости; кроме того, следует отметить высокую адгезию, обусловливающую способность битумов сцеплять в монолит минеральные зерна заполнителей; они способны также придавать гидрофобные свойства материалам, обработанным битумом. Основной характеристикой структурно-механических свойств битумов является вязкость, зависящая главным образом от температуры и группового состава. При повышении температуры вязкость снижается, при ее понижении вязкость быстро возрастает, а при отрицательных температурах битум становится хрупким. Глубину проникания иглы в битум определяют на приборе - пенетрометре при действии на иглу груза массой 100 г в течение 5 с при температуре 25°С или 0°С при грузе 200 г в течение 60 с. Существенной характеристикой свойств битума является также и температура размягчения, определяемая на приборе «кольцо и шар» («К и Ш»), Температура размягчения битума, выраженная в градусах Цельсия, соответствует температуре водяной бани в стакане прибора в момент, когда битум, имеющийся в латунном кольце (диаметр 16,0 мм), деформируясь под воздействием металлического шарика массой 3,5 г и постепенного нагрева воды со скоростью 5°С в минуту, коснется нижней полки подставки.Полимер СБС (стирол-бутадиен-стирол) - термопластичный синтетический каучук, характеризующийся молекулами с каучуковым полибутадиеновым средним блоком, линейным или разветвленным, с твердыми полистирольными концевыми блоками. Полистирол и полибутадиен при смешении не образуют однофазную смесь. Но поскольку полистирол и полибутадиен химически связаны в полимере SBS, разделение фаз может происходить только на уровне молекул без разделения на макроуровне. Это позволяет концевым блокам полистирола объединяться в полистирольные домены, соединяя все молекулы воедино и образуя трехмерную эластичную сеть. При модификации битума полимеры SBS впитывают масляные компоненты битума в объеме, превышающем до 10 раз собственный объем.ПБВ требуемого качества изготавливают путем перемешивания вязких дорожных битумов с блок-сополимерами типа СБС и ПАВ, а при необходимости - с пластификаторами. В тех случаях, когда ПАВ содержатся в блок-сополимере, то нет необходимости вводить ПАВ в ПБВ на стадии его приготовления. По первому основному способу все компоненты ПБВ, согласно установленному ранее составу, перемешиваются в одной емкости. Если в состав вяжущего входит пластификатор, то его вводят в битум в первую очередь, перемешивают до однородного состояния, а затем при постоянном перемешивании порционно добавляют полимер в виде крошки или порошка, затем если блок-сополимер типа СБС не содержит ПАВ, то на последней стадии изготовления ПБВ в него вводят ПАВ и доводят смесь до однородного состояния. По второму способу предварительно готовят РП или БРП 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.ПБВ на основе СБС характеризуется, в отличие от битумов, наличием самостоятельной, не связанной с коагуляционным каркасом из асфальтеновых комплексов, пространственной структурной эластичной сеткой из трехблочных макромолекул полимера во всем объеме вяжущего. Технические условия", введенный в действие с 01.01.2004 Постановлением Госстандарта России N 157-ст от 23 мая 2003 г., и ОСТ 218.010-98 "Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блок-сополимеров типа СБС.
Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) - композиционный материал, получаемый путем смешения и гомогенизации битумов с блок-сополимерами типа СБС, пластификаторами и ПАВ.