Владимир Турчанинов - Технология кровельных и гидроизоляционных материалов

1 – реактор; 2 – сепаратор; 3 – циклонная печь; 4 – продуктовый бак; 5 – продуктовый насос; 6 – насос сырьевой паровой; 7 – насос циркуляционный паровой; 8 – электродвигатель

Рисунок 29 – Аппарат трубчатого типа

Реакция окисления протекает при температуре от 260 °C до 270 °С. Производительность реактора – от 15 до 17 т/ч при получении битума с температурой размягчения в интервале от 85 °C до 95 °С по КиШ. Рециркуляция окисленного битума позволяет обеспечить устойчивость процесса окисления битума в реакторе. Чем больше кратность циркуляции, тем устойчивее протекает процесс окисления. Но увеличение коэффициента кратности циркуляции повышает расход электроэнергии, поэтому значение коэффициента поддерживают в пределах от 6 до 10.

Свойства зависят от структуры, состава и температуры. Полярность молекул характеризует распределение электрических зарядов на молекулах компонентов битумов. Она определяет адгезию, когезию, величину и скорость смачивания.

О полярности органических вяжущих судят по коэффициенту растворимости, рассчитываемому по формуле

где А – растворимость битума в метиловом спирте, %;

В – растворимость битума в бензоле, %.

Для нефтяных битумов значения коэффициента растворимости α изменяются от 5 до 35. Чем больше коэффициент растворимости, тем выше полярность и тем лучше сцепление битума с минеральными материалами. Адгезия битумов в отношении каменных материалов оценивается по сохранению плёнки на щебне в процессе кипячения его зёрен в воде.

Вязкость вязких битумов определяется по глубине проникновения иглы в битум в течение 5 с при температуре 25 °C либо в течение 60 с при температуре 0 °C. Определяемая при этом пенетрация является величиной обратной вязкости. Переход от пенетрации к динамической вязкости осуществляется по формуле Зааля

где ηн – динамическая вязкость, Па∙с;

П – пенетрация , град.

Вязкость жидких битумов характеризуется временем истечения, с, определённого количества битума через отверстие вискозиметра при стандартной температуре. Обозначение вязкости C 5 25либо C 10 60, где верхний индекс характеризует диаметр отверстия, мм; нижний – температуру испытания °С.

При повышении температуры вязкость битумов снижается. Графическая зависимость вязкости битумов от температуры представлена на рисунке 30.

Рисунок 30 – Изменение вязкости битумов при нагревании

Пластичность вязких битумов характеризуется их растяжимостью (дуктильностью). Определяется при температурах 0 °C и 25 °С и обозначается D 0и D 25; измеряется в см.

Температура размягчения характеризует переход битума из твёрдого или вязкопластического состояния в жидкое. Определяется на приборе “кольцо и шар” (КиШ).

Переход битума в хрупкое состояние наблюдается при температуре затвердевания , которую определяют на приборе Фрааса, схема которого представлена на рисунке 31. Ей соответствует появление первой трещины в слое битума, нанесённого на стальную пластинку, подвергаемую изгибу при охлаждении со скоростью 1 °C в минуту. Чем ниже температура хрупкости, тем более трещиностойки материалы на основе этого вяжущего.

Количественной характеристикой вязкого состояния является интервал пластичности – разность температур размягчения и хрупкости битумов. Чем больше интервал, тем выше качество битума.

1 – сосуд Дьюара; 2 – пробирка; 3 – соосные трубки; 4 – захваты; 5 – латунная пластинка с испытуемым образцом; 6 – термометр; 7 – механизм перемещения внутренней трубки

Рисунок 31 – Прибор для определения температуры хрупкости битума (Фрааса)

Теплоустойчивость битумов характеризуется не только температурой размягчения, но и индексом пенетрации

где А – коэффициент, рассчитываемый по формуле

где П25 – пенетрация при 25 °C;

tp – температура размягчения, С по КиШ.

Битумы с ИП менее 2 имеют повышенную чувствительность к изменению температуры, а с ИП более 2 характеризуются высокой термоустойчивостью и малой хрупкостью при низких температурах.

Температура вспышки определяется нагревом открытого тигля с битумом. Периодически к поверхности битума подносят зажженную спичку. За характеристику принимают температуру, при которой пары образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

Начальную температуру, когда пламя держится более 5 с, называют температурой воспламенения .

Теплопроводност ь битума составляет от 1,45 до 1,47 Вт/(м∙К).

В зависимости от основных свойств и назначения битумы подразделяют на следующие разновидности и марки.

Нефтяные дорожные: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300, БН 60/90, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300 [24].

Цифры дроби показывают на допустимые для данной марки пределы показателей пенетрации при 25 °C.

Кровельные и гидроизоляционные битумы: пропиточные – БНК-40/180 и БНК45/190; покровные – БНК-90/40 и БНК-90/30 [12]. Числитель дроби указывает среднее значение показателей температуры размягчения, в °С, знаменатель – среднее значение пенетрации при 25 °C.

Твердые строительные битумы : БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10 предназначены для изоляции нефте- и газопроводов [10]. Числитель указывает температуру размягчения, а знаменатель – средние значения пределов изменения пенетрации.

Битумы нефтяные изоляционные: БНИ-IV-3, БНИ-IV, БНИ-V; применяют для изоляции трубопроводов от коррозии [13].

Битумы хрупкие марок Б, В и Г выпускают для лакокрасочной промышленности [22]. Характеризуются высокой температурой размягчения (от 100 °С до 135 °C), малой пенетрацией (от 5° до 10°) при 25 °С, полной растворимостью в льняном масле.

Жидкие битумыпри нормальных условиях характеризуются жидкой консистенцией [16]. В зависимости от класса и вязкости различают марки:

– среднегустеющие – СГ 40/70 , СГ 70/130, СГ 130/200;