Использование в строительстве битумов, улучшенных отходами каучукового производства
В нашей стране и за рубежом проведены большие работы по улучшению свойств битумов, применяемых при устройстве мягких кровель. Исследования и опытное строительство проводились по двум направлениям: использование вулканизированного каучука (крошки шин и других резиновых изделий), а также натурального и синтетического каучука в виде порошка и латекса.
Установлено, что для улучшения битума крошка резины пригодна лишь частично. Синтетические и натуральные каучуки передают свои свойства битуму в большой степени и при определенных соотношениях обеспечивают получение вяжущего состава с необходимыми заданными свойствами. Однако применение каучука вследствие его дороговизны и дефицитности ограниченно. Можно использовать образующиеся на заводах СК значительные отходы как твердых, так и жидких продуктов.
Разработан новый способ получения битумно-каучукового вяжущего, основанный на введении каучука в битум в коллоидно-растворенном состоянии. Этим обеспечивается наиболее полное растворение каучука и достигается максимальное использование его улучшающих свойств. В качестве добавок к битумам применялись как каучуки, так их смеси и отходы их производства. Исследования показали, что при введении в битум отходов получается эффект, аналогичный тому, что и при использовании кондиционных каучуков.
Исследовались кубовые отходы колонн и толуольнон фракции, абсорбент. Все они, кроме первых,— хорошие растворители каучука. Отличительная их черта - токсичность. Учитывая это, была (разработана технология получения битумно-каучукового вяжущего, основанная на введении в битум некондиционного каучука и его отходов в коллоидно-растворенном состоянии с последующей полной отгонкой растворителя в закрытой системе. Все процессы полностью герметизированы, что обеспечивает безопасность работы.
Схема включает складирование каучука и его отходов, дробление их до размеров крупностью 3—5 мм, растворение и объединение с битумом. Растворение каучука производится в мешалке. Продолжительность процесса зависит от вида каучука и растворителя. Так, растворение каучука СКД производится в кубовых отходах толуольяой фракции в соотношении 1:8 в течение 3—4 ч.
Объединение растворенного каучука с битумом осуществляется в котле путем периодического промешивания их при температуре 160—170°С. При температуре свыше 180°С каучук деполимеризуется и уже не улучшает свойств битума. Пары растворителя конденсируются в водяном (или воздушном) холодильнике и растворитель используется вновь с пополнением незначительных потерь.
Для получения битумно-каучукового вяжущего в лабораторных условиях было изготовлено специальное оборудование, которое соответствует производственной технологической схеме. Продолжительность приготовления вяжущего — 3—5 ч. Чтобы ускорить удаление растворителя из битумно-каучуковой смеси, в системе создавался вакуум 740 мм рт. ст. Остаточное количество растворителя составляло 0,05—0,1 % массы битума.
Исследования влияния добавки каучука, вводимой в битум в коллоидно-растворенном состоянии, показали, что она приближает свойства битума к свойствам высокополимеров, обладающих способностью упруго деформироваться под нагрузкой при отрицательных и сохранять прочность при значительных положительных температурах. Добавка каучука к битуму способствует повышению устойчивости вяжущего. Битум БН-Ш с 3% каучука СКД по температуре размягчения аналогичен строительному битуму БН-IV, а при 10% добавки СКД те.ч' устойчивость вяжущего значительно превосходит температурную устойчивость битума БН-IV.
Добавка каучука к битуму способствует также увеличению пластичности вяжущего при отрицательных температурах, понижению его температуры хрупкости. Добавление 8% каучука СКД к битуму БН-Ш позволяет получить качественно новый материал с температурой хрупкости —33°С, с растяжимостью (при 0°С) и пеиетрацией (при 0°С), которые характеризуют пластичность вяжущего при отрицательной температуре соответственно 34 и 37 см. Весьма низкая температура хрупкости, высокие пластичность и деформационность битумно-каучуковых композиций предотвращают в мягкой кровле температурные трещины.
Проведены также исследования влияния каучука на водонасыщенность битума. Установлено, что с увеличением каучуковой добавки водонасыщение уменьшается.
Результаты исследований позволяют сделать следующие выводы.
Введение некондиционного каучука или его отходов в битум способствует повышению температурной устойчивости вяжущего при высоких положительных и увеличению его пластичности при отрицательных температурах и, можно полагать, предотвращению образования трещин, а также снижению водонасыщеиия вяжущего. Дорожные битумы БН-Ш, улучшенные добавками каучука СКД в количестве в—10%, имеют лучшие свойства, чем битумы БН-IV и могут найти широкое применение в гражданском и промышленном строительстве.