CC BY
16
№ 10 (79)
AunIve
TEXHI
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2020 г.
СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА
РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНО-РЕЗИНОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Акбаров Илхомжон Гуломжанович
ст. преподаватель Наманганского инженерно-строительного института, Республика Узбекистан, г. Наманган
Азизов Замон Ахмаджонович
ст. преподаватель Наманганского инженерно-строительного института, Республика Узбекистан, г. Наманган
Негматов Сойибжон Содикович
д-р. техн. наук, профессор ГУП «Фан ва Тараккиёт» при ТГТУ.
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Бойдадаев Муротбек Бойдада угли
ст. преподаватель Наманганского инженерно-строительного института, Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: [email protected]
DEVELOPMENT OF OPTIMAL TECHNOLOGICAL MODES FOR OBTAINING BITUMEN-RUBBER COMPOSITIONS
Ilhomjon Akbarov
Senior Lecturer, Namangan Institute of Civil Engineering, Uzbekistan, Namangan
Azizov Zamon
Senior Lecturer, Namangan Institute of Civil Engineering, Uzbekistan, Namangan
Soyibjon Negmatov
Doctor of Technical Science, State Unitary Enterprise "Fan va Taraqqiyot",
Tashkent State Technical University, Uzbekistan, Tashkent
Murotbek Boydadayev
Senior Lecturer, Namangan Institute of Civil Engineering, Uzbekistan, Namangan
АННОТАЦИЯ
В статье определен оптимальный технологический режим получения битумно -резиновых композиций. Проведены необходимые исследования, которые подтвердили теоретические и практические предпосылки о структурообразовании битумно-резиновой композиции, позволяющей разработать оптимальный состав и технологический режим получения битумно-полимерных композиций, с хорошими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками.
Библиографическое описание: Разработка оптимальных технологических режимов получения битумно-резиновых композиций // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Акбаров И.Г. [и др.]. 2020. 10(79). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10744
№ 10 (79)
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2020 г.
ABSTRACT
The article defines the optimal technological mode for producing bitumen-rubber compositions. The necessary studies have been carried out, which have confirmed the theoretical and practical prerequisites for the structure formation of the bitumen-rubber composition, which makes it possible to develop an optimal composition and technological mode for obtaining bitumen-polymer compositions with good physical, mechanical and operational characteristics.
Ключевые слова: битум, технология, температура размягчения, температура хрупкости, эластичность. Keywords: bitumen, technology, softening temperature, brittle temperature, elasticity.
Эластичность, прочность, водонепроницаемость, теплостойкость и долговечность рубероидов является важной и актуальной задачей. При решении данной задачи особое место отводится применению модифицированных битумных материалов, способных обеспечить эластичность, прочность, водонепроницаемость, теплостойкость и долговечность руберои-дов в течение годового цикла. В связи с этим, возникает необходимость в разработке новых составов полимерно-битумных материалов с использованием минеральных ингредиентов для производства эффективных, долговечных, кровельных материалов и технологий их получения для применения в строительстве зданий и сооружений в условиях сухого и жаркого климата.
Анализ литературных данных и опыт эксплуатации кровельных покрытий из традиционных битуминозных рулонных материалов, показали, что в условиях сухого и жаркого климата они быстро теряют свои первоначальные свойства, преждевременно разрушаются вследствие влияния солнечных радиаций и интенсивного термического старения битумного вяжущего.
Кроме того, одним из приоритетных направлений развитая экономики Узбекистана является локализация производства и замена привозных материалов местными. Это в полной мере, относится и к кровельным материалам. Поэтому для экстремальных климатических условий Узбекистана возникает необходимость научного обоснования производства кровельных битуминозных материалов улучшенного качества, с повышенным сроком службы.
C целью определения оптимальных технологических режимов получения битумно-полимерных композиций были исследованы влияние времени термомеханической обработки, температуры процесса деструкции резинового порошка, и её содержания на степень деструкции резинового порошка, а также температура размягчения исходного битума и их содержания (рисунки 1.1-1.5).
30
1 2 3 4 5 6
Время термохимическом обработки, т, ч
(1, 2,3- 20 масс, ч, I1, 2', 3'- 30 масс, ч, 1", 2" и 3"-40 масс.ч и температура процесса термомеханической обработки (1, 1 и . 1" - 2300С; 2, 21 и 2П - 2100С; 3, 31 и 3П -1900С).
Рисунок 1.1. Зависимость степени деструкции резинового порошка от времени
термомеханической обработки в насосе-диспергаторе битумно-резиновой композиции при различном содержании резинового порошка
На рисунке 1.1 приведены результаты исследования зависимости степени деструкции резинового порошка от времени термомеханической обработки в насосе - диспергаторе битумно-резиновой композиции, при различном содержании резинового порошка (20 масс. ч; 30 масс. ч; 40 масс.ч) и температуры процесса обработки термомеханической обработки композиции (1900С, 2100С, 2300С).
Из кривых рисунка 1.1 видно, что во всех случаях, с увеличением времени термомеханической обработки, степень деструкции резинового порошка увеличивается во всех температурных режимах термомеханической обработки. При этом степень деструкции увеличивается от 40-68 до 55-88% соответственно. Также показано, что степень деструкции с повышением содержания резинового порошка уменьшается. Так, при увеличении содержание резинового порошка от 20 до 40 масс. ч. степень деструкции снижается с 88 до 70%. Наиболее на степень деструкции резинового порошка влияет температура процесса термической обработки. Так, при увеличении температуры, от 1900С до 2300С степень деструкции увеличивается с 68 до 88%, при 20% содержании резинового порошка [3]. Как видно, наибольшая степень деструкции наблюдается при температуре 2000 -2300С и времени обработки 4-6 часов. При этом температура исходного битума, нами была принята 380С по определению КиШ.
№ 10 (79)
октябрь, 2020 г.
Таким образом, оптимальным режимом приготовления модифицированной битумно-резиновой композиции, принята температура термомеханической обработки композиции - 2200С, в режиме обработки 5 часов и температуры исходного битума 380С.
На рисунке 1.2 приведены результаты размягчения битумно-резиновых композиций, в зависимости от температуры исходного битума, при различном содержании и размера частиц резинового порошка.
С увеличением содержания резинового порошка, у всех исследованных параметров, как при различных содержаниях, так и размера частиц, температура размягчения с начало незначительно, а потом, резко повышаясь, стремится к стабилизации. В связи с этим, с учетом технологического и эксплуатационного процесса, нами были выбраны температуры размягчения исходного битума в пределах 38 -400С.
90
^^^^^ 1 —1 -----------
\
1--------- 1—--------^
У
Содержание наполнителя. С, мае. ч
1 - 0,3мм; 2 - 0,6мм; 3 - 0,9 мм. II - 20 масс.ч; 21 -30 масс. ч; 31 - 40 масс. ч.
Рисунок 1.2 Зависимость температуры размягчения битумно-полимерных композиций от содержания и размера частиц наполнителя -резинового порошка
На рисунке 1.2 приведены результаты исследований зависимости температуры размягчения би-тумно-полимерных композиций от содержания и размера частиц резинового порошка. Как видно, из кривых рисунка 1.2 температуры размягчения битумно-полимерных композиций в зависимости от содержания наполнителя, имеют экстремальный характер прохода через максимум, а в зависимости от размера частиц с увеличением дисперсности резинового порошка в начале резко, а потом медленно снижается.
На основе анализа, оптимальным размером частиц резинового порошка было принято 0,6 мм, а её содержание в пределах 28 - 30 масс.ч.
Таким образом, оптимальными для горячей би-тумно-резиновой композиции является: температура исходного битума - 400С, содержание - 28 - 39 мас.ч., размер частиц резинового порошка 0,6 мм соответственно [2].
1-0,3 мм; 2-0,6 мм; 3-0,9 мм; 11-20 мас.ч.; 21-30 мас.ч.; 31-40мас.ч.
Рисунок 1.3 Зависимость степени деструкции резинового порошка от температуры размягчения исходного битума при различных размерах частиц и содержания резинового порошка
На рисунке 1.3 приведены результаты исследований зависимости степени деструкции резинового порошка от температуры размягчения исходного битума при различного размера частиц и содержания резинового порошка. Из кривых рисунка видно, что степень деструкции снижается с увеличением содержание наполнителя, как при различных размерах частиц, так и содержания резинового порошка. Как видно высокая деструкция резинового порошка в битумно-резиновой композиции наблюдается при размере частиц 0,3-0,6мм и 20 мас.ч. содержания.
Рисунок 1.4. Зависимость степени деструкции резинового порошка от содержания наполнителя при различной температуре размягчения исходного битума: 1-38°С, 2-46°С, 3-54°С
№ 10 (79)
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2020 г.
Рисунок 1.5. Зависимость степени деструкции резинового порошка от размера частиц при различном содержании: 1-20мас.ч; 2-30мас.ч;
3-40мас.ч.
На рисунках 1.4 и 1.5 приведены результаты исследований зависимости степени деструкции резинового порошка в битумно-резиновой композиции от содержания и размера частиц наполнителя при различной температуре и содержания и наполнителя соответственно.
Из кривых рисунков видно, что с увеличением содержания и размера частиц резинового порошка, у всех исследованных образцов деструкция резинового порошка снижается.
На основе комплексного анализа выше полученных результатов, учитывая технологический процесс степени деструкции, оптимальной температурой размягчения исходного битума является 38-400С, содержание резинового порошка битумно-ре-зиновой композиции 28-30 мас.ч. и размер частиц порошка 0,3-0,6 мм [1].
Количественные показатели степени деструкции резиновой крошки в битумно-резиновой композиции, в зависимости от продолжительности термомеханической активации и температуры размягчения исходного битума подтверждаются и качественными характеристиками структуры, определенными методом ИК-спектроскопии. С этой целью сняты ИК-спектры БРС состава 70% - битум + 30% резиновый порошок исходный битум имел исходную температуру размягчения: 38, 42, 16, 50 и 540С, по КИШ.
Термомеханическую деструкцию БПК проводили при оптимальной температуре в насосе «Пластикам» в течение 6 ч. Через каждые 2 ч. отбирали пробы и снимали ИК - спектры. Анализ показал, что наиболее значительные изменения в ИК - спектрах, исследуемых БПК наблюдаются на полосе поглощения (ПП) с частотой 970см-1. Это полоса обусловлена вне плоскостными деформационными колебаниями СН - групп и 1,4-трансдвиойной связи, которая характерна для структуры каучуков. Поэтому относительное содержание двойных связей может служить мерой «растворения» каучука в битуме.
Известно, что пенетрация и температура хрупкости гидроизоляционных и кровельных материалов в определенной мере характеризуют их эластичность. С целью обоснования температуры размягчения исходного битума в битумно-резиновой композиции для покровной композиции рубероида выполнены экспериментальные исследования. Их результаты показали, что наибольшая эластичность би-тумно-резиновой композиции достигается при использовании битума с исходной температурой равной 38 - и 420С (таблица 1). Поэтому для получения битумно-резиновых кровельных композиций для дальнейших исследований приняты битумно-поли-мерные композиции, приготовленные на этом исходном битуме.
Таблица 1.
Показатели пенитрации и температуры хрупкости БРК
№ Т р исходные битума Пен, х 0,1 мм Т х р,-0С
1 38 72 35
2 42 64 30
3 46 54 28
4 50 43 26
5 54 38 24
6 62 33 22
На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:
• наиболее значимым фактором, является тем-пеpaтypa размягчения исходного битума по КиШ. С увеличением Трисх.бит возрастает и температура размягчения наполненной битумной композиции и за пределами исследуемой области. По техническим соображениям температуру размягчения исходного битума по КиШ следует ограничить и принять -380С:
• вторым по значимости фактором является дисперсность (диаметр) резиновой крошки. Полученное значение оптимальной дисперсности резиновой крошки 0,35 мм;
• третьим по значимости фактором, но не менее важным, чем дисперсность резиновой крошки, оказывается степень наполнения модифицированной битумной композиции. В результате получено оптимальное значение степени наполнения композиции равное 28%.
№ 10 (79)
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2020 г.
Таким образом оптимальными параметрами состава модифицированной битумной композиции следует считать Д = 0,35 мм. С = 28% и Трисх.бит-38°С, содержание битума - 72%.
Следовательно, проведенные исследования подтвердили теоретические и практические предпосылки о структурообразовании битумно-резиновой композиции, позволяющей разработать оптималь-
ный состав и технологический режим получения би-тумно-полимерных композиций, с хорошими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками.
Разработанные битумно-полимерные композиции можно использовать самостоятельно, как эластичную покровную композицию рубероида, так и для получения гидроизоляционных и кровельных материалов.
Список литературы:
1. Акбаров И.Г., Негматов С.С., Бойдадаев М.Б. Исследование особенностей и физико-химических свойств не-модифицированных нефтяных битумных материалов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 2(71). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8809
2. Негматов С.С., Салимсаков Ю.А. и др. «Исследование варочных и физико-химических свойств местных базальтовых пород //Композиционные материалы, 2003. -№ 2. - С. 44.
3. Рузиева Б.Ю., Негматов С.С. и др. Перспективы использования базальтовых ингредиентов при разработке композиционных материалов. //Композиционные материалы, 2004. - № 2. - С. 60.
