Métodos de mejorar las propiedades del betún con los aditivos de polímero

Los betunes petróleos son los más utilizados en la industria de construcción. Estos incluyen materiales: techos, impermeabilización, sellado, para proteger tuberías (y otros tipos de protección contra la corrosión e incluso contra la radiación), para pavimentos, revestimiento de canales, vertederos de lodos, sedimentadores, etc. A pesar de que la producción de betún aumenta, su déficit, por ejemplo, en las repúblicas de Asia Central alcanza el 80% y en todo el país es del 20%. Contribuye a la formación de tal deficiencia de betún inherente – fragilidad en el frío. Los revestimientos explotados en las zonas con condiciones climáticas adversas fallan rápidamente. Los techos después de reparaciones repetidas a veces tienen hasta 12 capas de ruberoid. Lo mismo se observa en la construcción de carreteras. Lo mismo se observa en la construcción de carreteras. Todo esto conduce al sobreconsumo de materias primas bituminosas.

La adición de polímeros, especialmente los cauchos, pueden reducir la temperatura de fragilidad y al mismo tiempo aumentar la resistencia al calor del betún. El uso de tales materiales aumenta la vida útil de los revestimientos. Junto con estas propiedades, como regla general, se mejora la capacidad de deformación en todo el rango de temperaturas de operación, resistencia al agua, resistencia y otras características.

Por lo tanto, se aprobó una nueva dirección en el uso de betún modificado con polímeros, pero se tuvieron que resolver varias tareas más: cómo afectan los polímeros a la estructura del betún, cuál es el efecto de su influencia, qué polímeros son más efectivos, puede conocer las propiedades del polímero, las propiedades del betún polímero y cómo resolver las dificultades tecnológicas de combinar polímeros con betunes.

Las propiedades mejoradas de las composiciones de polímero-betún se intentaron principalmente para explicar la formación de enlaces químicos entre el betún y los polímeros. Los métodos químicos de investigación en este caso no fueron efectivos, ya que la composición muy compleja de betunes y polímeros los hace inútiles. Dado que el método de la espectroscopia infrarroja está disponible, para la mayoría de las composiciones de polímero-betún, se ha demostrado la ausencia de tumores en la mezcla, pero se debe tener en cuenta que todavía hay trabajos en los que se intenta probar la aparición de nuevos compuestos. Estos trabajos proporcionan sólo una descripción cualitativa de los espectros sin una evaluación cuantitativa.

Los métodos de investigación óptica y microscopía electrónica proporcionaron un nuevo material, que muestra la distribución de betún y polímero en la composición, tamaño de partícula. Obviamente, pequeñas cantidades de polímero (1-2%) pueden disolverse en la parte de bajo peso molecular del betún, en aceites. Con grandes aditivos, el polímero se distribuye en el betún como partículas separadas no relacionadas, el efecto de su acción en la composición es similar al efecto del relleno. Con un 5-10% de aditivo, las partículas aumentan de tamaño debido a la agregación, se acercan unas a otras y, a una concentración de 10-15%, forman una estructura de malla suelta. Cuando el contenido del polímero es más del 25%, el betún se ingresa a las células estructurales del polímero y las fases se invierten.

El mecanismo de endurecimiento y aumento de la capacidad de deformación de los materiales polímero bituminosos puede considerarse como un material compuesto, en el que el betún desempeña el papel de una matriz, y el polímero es la fase dispersa. La composición se comporta como un todo, donde la conexión de partículas diferentes se puede representar como la interacción mecánica de los componentes a través de enlaces superficiales (adhesión). En sus propiedades, las composiciones resultantes, en general, exceden las propiedades promedio y total de los componentes individuales, t, e, se encuentra un efecto sinérgico.

A bajas concentraciones del polímero, las composiciones pueden considerarse como reforzadas por dispersión. En este caso, el reforzamiento se produce debido a que las partículas finas dispersas impiden el movimiento de dislocaciones en la matriz. El grado de reforzamiento es proporcional a la resistencia ejercida por las partículas al movimiento de las dislocaciones. Este efecto se observa cuando el contenido de la fase dispersa es 2-4% por volumen. Si observa las propiedades de las composiciones de polímero-betún con un contenido de 3-5% de polímero, encontrará una disminución notable en la temperatura de fragilidad (según Fraas), sin aumentar la capacidad de deformación. Es obvio que se produce una disminución en la temperatura de fragilidad debido a un aumento en la resistencia.

Con una mayor concentración de polímero en el betún, las composiciones pueden considerarse fibrosas o en capas. La matriz (betún) se transforma en un medio que transfiere la carga sobre las fibras, y en el caso de su destrucción redistribuye las tensiones. El proceso de destrucción de dichos materiales compuestos comienza con el crecimiento de las microgrietas; luego, cuando encuentra una partícula de caucho de alto módulo, disminuye la velocidad, luego disminuye e incluso se detiene por completo debido a la relajación de las tensiones en la punta de la grieta.

En teoría, un gran papel de los materiales compuestos se asigna a la interfaz de las dos fases y la capa de transición, que tiene propiedades especiales en comparación con cada una de las fases. La disolución parcial del polímero y la matriz y la llamada solubilidad segmentaria son posibles en la interfaz. El fortalecimiento de la composición se explica por la presencia de propiedades especiales de la capa de transición, en la que la energía de cohesión se reduce considerablemente en comparación con el valor promedio de la mezcla, que proporciona una mayor velocidad de procesos de relajación. Se supone que la grieta, encontrándose con la capa de transición, extingue la sobretensión.

Los requisitos de construcción son tan diversos que los aditivos utilizados en la práctica van más allá de los límites considerados. Para aumentar la resistencia a las grietas (menor temperatura de fragilidad), se utilizan aditivos de aceites u oligómeros resistentes al frío, que, aunque reducen la resistencia al calor, aumentan el límite de baja temperatura de la aplicación del betún. Estos aditivos se denominan plastificantes, ellos enriquecen el ambiente oleoso del betún, ingresando a su estructura coloidal. Dichos aditivos usualmente no extienden el rango de plasticidad de las composiciones, el propósito principal de su aplicación es aumentar la resistencia a las grietas a bajas temperaturas. Los aditivos de polvos minerales introducidos en el betún para reducir la capacidad de flujo se refieren al tercer tipo de estabilización, que tampoco contribuyen a un aumento del rango de temperatura operacional. Como regla general, de esta manera es posible aumentar la resistencia al calor, sin embargo, esto aumenta la temperatura de fragilidad.

De todos los tipos de aditivos mencionados anteriormente, los aditivos estructurantes representan la mayor atención. Con su ayuda, fue posible ampliar el intervalo de trabajo a 200 (de —50 a + 150 ° С), lo que hace posible utilizar materiales de polímero betún en las regiones norte y sur del país.