Модифицирующие компоненты для увеличения долговечности и улучшения свойств битумов

МОДИФИКАЦИЯ В ПЕРЕВОДЕ С АНГЛИЙСКОГО ОЗНАЧАЕТ ВИДОИЗМЕНЕНИЕ ИЛИ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ. Это означает изменение качественного состояния или качественных характеристик чего-либо. Модификация - ВИДОИЗМЕНЕНИЕ или ПРЕОБРАЗОВАНИЕ битумной массы с приобретением этой массой свойств полимера достигается лучшим образом при введении в битум искусственного каучука.

Иначе говоря, битум приобретает повышенные тепло- и морозоустойчивость и дополнительно эластичность резины.

СБС – модифицированный битум

СБС – модификатор – это искусственный каучук, способный придать битумам гибкость, не смотря на низкую температуру. Среди специалистов его знают, как СБС (стирол-бутадиен-стирол), полимер, обладающий эластичностью высокого уровня. Искусственный каучук или стирол-бутадиен-стирол (СБС) - это полимер, а полимеры, как известно, обладают упорядоченным строением - образуют определенную структурную сетку. При введении СБС в массу битума структурная сетка образуется, если содержание полимера по массе достигает 2-2,5%. Но при таком незначительном содержании полимера не наблюдается значительного изменения свойств битума. По сути это тот же битум, но всего лишь улучшенный за счет СБС, который за счет образования структурной эластичной сетки связал компоненты битума. Дальнейшее повышение содержания полимера повышает прочность сетки, но свойства такой массы практически не изменяются.

Сначала опытным путем, а потом на практике было установлено, что МОДИФИКАЦИЯ или ПРЕОБРАЗОВАНИЕ свойств битумной массы происходит при минимальном содержании полимера (искусственного каучука) 12%.

Только в этом случае при высокой концентрации полимера СБС ≥12% полимер из наполнителя становится наполняемым материалом (матрицей), а битум становится наполнителем. Полимерная матрица, в виде трехмерной сетки, образование которой происходит благодаря взаимодействию полистироловых блоков, превращающихся в полистироловые домены, внутри которой распределен битум, и есть модификация с помощью СБС.

СИСТЕМА "БИТУМ-ПОЛИМЕР" ПРИОБРЕТАЕТ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРА.

Размеры СБС увеличиваются в 6-9 раз. Загущая дисперсионную среду, бутадиен-стирольный термоэластопласт активно влияет на свойства битума, понижая его температуру хрупкости и пенетрацию, и повышая температуру размягчения. У системы появляются признаки эластичности, относительное удлинение увеличивается до сотни раз, остаточное удлинение уменьшается, улучшаются усталостные свойства, а, следовательно, долговечность или срок службы. Регламентируют свойства полимерно-битумных кровельных материалов нормы DIN 52133-95, DIN 52132-86. Согласно DIN полимерно-битумным или СБС-модифицированным может считаться материал с гибкостью при температуре -25°С и теплостойкостью не ниже 100°С. Такой материал является результатом введения полимера именно в указанном количестве - 12%. СБС покрытиям характерна адгезия (сцепление поверхностей разнородных тел). А хорошая адгезия материала - залог высокой прочности и надежности.

Гибкость СБС - битумов способна достичь 1500-2000%, что говорит о хорошем сопротивлении циклическим знакопеременным нагрузкам.

Само изготовление качественного СБС битума процесс крайне сложный, прежде всего с технологической точки зрения. Необходимо не только использовать совместимый с СБС битум, с повышенным содержанием ароматических соединений, но и правильно выбрать вид применяемого СБС:

· порошок тонкого помола

· гранулы.

Если использование порошка тонкого помола процесс крайне непривередливый, и для получения качественной смеси достаточно использовать простые смесители. То гранулированный СБС требует специального устройства, перетирающего полимер с битумом, - так называемый гомогенизатор. Без использования данного устройство Вы получите всего лишь неоднородную смесь, теплостойкость которой хоть и повысится, но эластичность (особенно при низкой температуре) существенно снизится, и что немаловажно, со временем лишь ухудшится.

Практика не раз показала, что именно эластичность служит, пусть непрямым, но критерием качества. Материалы, на которых был применен СБС-модификатор хорошего качества, достигают эластичности до -30 °С. Тогда как материалы с гибкостью ниже -20 °С, содержат малую концентрацию полимера в битуме, или того хуже: в них использован СБС несовместимый с битумом. Такие материалы не выдерживают и малой доли срока эксплуатации, быстро разрушаясь.

Из-за массовой доли или процентного содержания модификатора различают:

- полимерно-битумную черепицу (СБС-модифицированную на уровне 12 % ) - срок службы более 30 лет (финского производства Kerabit и Katepal),

- черепицу из окисленного битума (немодифицированая) - срок службы 10-18 лет в зависимости от толщины (американского и канадского производства Iko, GAF, и др.),

- компаундную черепицу производства (Tegola), Компаунд. по сути, это битум с небольшим содержанием СБС (2%, 5% или 3,5% ), но явно недостаточным, чтобы преобразовать свойства битумной массы до свойств полимеров. Можно говорить, что это что-то среднее между первыми двумя.

Это обусловлено затратами. Если тонна битума стоит 400-600 долларов, то СБС - 3000-4000 долларов.

АПП – модифицированный битум

Модификация каждым из полимеров имеет свои особенности и требования. АПП (атактический полипропилен) может быть применен для модификации битума только при условиях наличия современного оборудования, совместимости с битумом и полного следования технологии изготовления, смешивания составных компонентов.

АПП полимер – это термопласт, материал, который при нагревании становится очень эластичным и даже способен переходить в вязко-текучее состояние.

Свойства, которыми обладает этот полимер, позволяет получить гибкое качественное кровельное покрытие, легко переносящее высокие температуры и ультрафиолетовые лучи, циклические усталостные нагрузки. Кроме этого, этот материал имеет отличную клеящую способность.

Материалы на основе АПП модифицированного битума хорошо зарекомендовали себя при ремонтах старых кровель. Хорошая адгезия и высокая стабильность размеров позволяет преодолеть все трудности, с которыми можно встретиться, производя ремонт.

Теплостойкость СБС битума, в отличии от АПП, заметно ниже.

МОДИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРАМИ

Модификация битума полимерами необходима для работы при экстремальных (высоких и низких) температурах. В качестве модификаторов могут использоваться:

§ резиновая крошка в диспергированном виде RG-1;

§ блок-сополимер бутадиен-стирола SBS (линейный и радиальный), смешанный с битумом до эмульгирования;

§ сополимер бутадиен-стирола в латексной форме (SBR);

§ неопреновый латекс.

Все могут быть достаточно эффективны, просто необходимо, чтобы битум модифицировался в соответствии с требованиями, предъявляемыми к смеси. В таблице 1 показаны результаты тестирования таких вяжущих на основе Ухтинского битума реометром динамического сдвига.