Для чего может потребоваться битум с улучшенными характеристиками? Каким образом он производится? Какова его сфера применения?
Нефтяной битум широко распространен в различных областях строительства. Это происходит из-за того, что данный материал по-настоящему универсален. Его можно применять для монтажа дорожного полотна, выполнения кровли и гидроизоляции, а также для восстановления герметичности конструкций. Нередко он применяется в качестве защитного покрытия для трубопроводов и каналов.
Битум нельзя использовать в районах крайнего севера (с суровыми климатическими условиями) – он быстро становится хрупким при снижении температуры, приводя к разрушению покрытий, выполненных на основе данного материала. Это в большинстве случаев приведет к перерасходу битумного сырья. Кроме этого, к быстрой деградации структуры битумов приводит воздействие прямых солнечных лучей, а также слишком сильные колебания температур.
Улучшение битума путем введения специальных добавок
Чтобы справиться с негативным процессом быстрой деградации битумных материалов, практикуется введение специализированных добавок, улучшающих эксплуатационные свойства. К примеру, добавление каучуков в определенных пропорциях позволяет существенно снизить температуру хрупкости при одновременном повышении теплостойкости.
Использование полимерных добавок для улучшения свойств битума – это действенный способ увеличения срока службы дорожного полотна. В результате длительных наблюдений за модифицированным битумом было установлено, значительное улучшение эксплуатационных свойств. Кроме этого улучшаются показатели сразу по нескольким направлениям – интервал применимости по температурам, устойчивость к воде, а также прочность.
Первоначально, для объяснения улучшающихся свойств модифицированного битума, использовалась теория возникновения химических связей на молекулярном уровне. Пролить свет на реальную картину стало возможным с появлением ИК-спектроскопии, которая показала отсутствие образования каких-либо новых соединений в полимербитумных композициях.
Для анализа нового типа материала на основе битума были использованы методы электронного микроскопирования, а также ряд оптических методов. Понимание природы явления дал анализ распределения битума и полимера по размеру частиц. Оказалось, что полимерный компонент (его часть – 1-2%) является олеофильной, растворяясь в масляной фракции – основном компоненте низкомолекулярного битума.
Если концентрация полимерной добавки в битуме возрастала, то и характер распределения менялся, становясь обособленными мицеллами, без связей друг с другом. Так, при повышении концентрации полимера на 5-10% уже начинаются процессы агрегации с увеличением размера частиц. После доведения содержания полимера до 10-15% начинала образовываться ячеистая структура на молекулярном уровне. При концентрации от 25% и выше, образовывался каркас из молекул полимера, внутри которого находился битум в неизменном состоянии.
Пластифицирующие добавки
За исключением
полимерных добавок, также практикуют добавление олигомеров и морозостойких масел, которые усиливают стойкость конечного состава к образованию трещин. Также, такая модификация позволяет снизить температуру применения битума, а также повысить его теплостойкость. Группу добавок для таких целей назвали пластифицирующими.
Стабилизирующие добавки
Еще одним характерным типом битумных добавок являются стабилизирующие минеральные порошки. Это необходимо для того, чтобы снизить предел текучести готовой к применению субстанции.