Технология полимербитумных композиционных материалов строительного назначения

• Автор: Вязенков, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОЛИМЕРБИТУМНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
1.1. Современные модификаторы для битумных вяжущих, особенности ТЕХНОЛОГИИ СОВМЕЩЕНИЯ БИТУМА И ПОЛИМЕРНЫХ ДОБАВОК И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
1.2. Особенности модификации нефтяных битумов, используемых для изготовления мастичных защитных материалов
1.3. Использование базальтового наполнителя различной природы в качестве наполнителя полимерных матриц

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования

ГЛАВА 3. СПОСОБЫ НАПРАВЛЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО ПУТЕМ ВВЕДЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ДОБАВОК
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО БАЗАЛЬТОВОГО НАПОЛНИТЕЛЯ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРБИТУМНОГО МАСТИЧНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРБИТУМНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение
Одной из современных областей применения полимеров и композитов является производство кровельных и гидроизоляционных материалов а также дорожно-строительная индустрия, базирующаяся на широком использовании битумных композиций. Битумы являются одним из наиболее востребованных материалов, применяемых в дорожном строительстве, изготовлении кровельных материалов, для изоляции трубопроводов и др. В России битумы получают в основном окислением кислородом воздуха различных тяжелых нефтяных фракций и их смесей при температуре 180 - 300°С. Полученные по такой технологии битумы имеют низкое качество. Так, например, по данным Центрдорконтроля Российского дорожного агентства, более 45% ежегодно производимых дорожных битумов не соответствуют требованиям нормативной документации, прежде всего ГОСТ 22245-90 «Битумы нефтяные дорожные вязкие».
Одним из путей решения проблемы повышения качества является создание полимербитумных композиционных материалов. Использование в качестве модифицирующих добавок полимеров, а также техногенных отходов их производств позволяет не только повысить качество битумных композиций и получить усовершенствованные материалы, но и утилизировать отходы различных предприятий.
Актуальность данной работы обусловлена необходимостью создания полимербитумных композиционных материалов дорожно-строительного и защитного назначения, отвечающих современным требованиям.
Целью работы является разработка технологии получения полимербитумных гидроизоляционных мастик и базальтонаполненных полимербитумных композиционных материалов для дорожного строительства с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Для достижения поставленной цели в задачу исследования входило:

- разработка рецептуры и изучение особенностей получения базальтонаполненного полимербитумного материала с повышенными эксплуатационными характеристиками;
- разработка математического описания зависимости «состав - технологические параметры - свойства» для полимербитумного композиционного материала и оптимизация его характеристик;
- изучение особенностей использования базальтового наполнителя для повышения свойств мастик и определение механизма взаимодействия между компонентами в полимербитумных композициях;
- разработка технологических рекомендаций и промышленная апробация модифицированных полимербитумных композиций.
Научная новизна работы состоит в том, что:
- установлены физико-химические особенности получения полимербитумных композитов с повышенной эластичностью (дуктильностью при 0°С более 11 см) и высоким температурным пределом эксплуатации (температура размягчения по КиШ более 52°С) путем направленного регулирования их составов при введении полимерных добавок различной химической природы;
- доказан механизм взаимодействия в системе «полиэфирная смола -базальтовый наполнитель», заключающийся в образовании органо-силикатных связей (образование пика на инфракрасном спектре в области 1039 см-1) , обеспечивающих формирование сшитой трехмерной структуры в композите и повышении его физико-механических свойств;
- установлено физико-химичекое взаимодействие в системе «полимер-битумное вяжущее - базальтовый наполнитель», подтвержденное расщеплением интенсивной полосы валентных колебаний связи 81-0 (1091 см'1) в композиции на два пика (1062 и 1031 см"1) и образованием переходного слоя «наполнитель - полимерная матрица».
Практическая значимость работы состоит в том, что

Таблица 1.3.
Сравнительные характеристики волокон
Параметр (характеристика) Стекловолокно Минеральное Базальтовое (БСТВ)
Механические характеристики
1 Кажущаяся плотность, •> кг/м 12-25 25-40
2 Диаметр элементарного волокна, мкм 4-12 4-10
3 Длина волокон, мм 15-50 16
4 Модуль упругости, кгс/мм2 до 7200 5400... 8000 9100
5 Коэффициент уплотнения при эксплуатации 1,6 1Д 1,
Остаточная прочность при растяжении (после термообработки), % при температуре 100 100
6 200°С 92 95
400°С 52 60
600°С спекание 20
Температурные характеристики
7 Температурный диапазон применения, °С -60...+250 -180...+450 -250...+
8 Коэффициент теплопроводности, Вт/м°С 0,038..0,042 0,04...0,047 0,031..0,
9 Температура спекания, °С 600 850 1