Введение к работе
Актуальность работы. Создание долговечных, экономически эффективных, экологически чистых и технологичных кровельных и гидроизоляционных покрытий является в настоящее время весьма важной задачей в строительной индустрии. Современное производство рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов (РКГИМ) базируется на энергоемкой и экологически небезупречной «горячей» технологии, основанной на непрерывной пропитке волокнистой и тканевой основы расплавом битума при температуре 180-190С с последующим нанесением покровных битумных слоев, охлаждением и намоткой полотна. Альтернативным вариантом, по нашему мнению, может быть «холодная» технология получения этих материалов на основе битумно-водных эмульсий (БЭ) с сохранением основного оборудования существующихлиний. До сих пор в промышленном производстве рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов примеров такой технологии не было, также как и сведений о ней в патентных источниках или другой технической литературе.
Битумные эмульсии представляют собой материал, получаемый путем диспергирования битума в воде с помощью эмульгатора. Они имеют следующий ряд преимуществ перед горячими битумными составами:
существенно меньше энергетические и трудовые затраты на производство и применение;
более простое и безопасное нанесение покрытий;
экономия битума за счет малой вязкости БЭ;
возможность нанесения на влажные поверхности;
пожаробезопасность;
экологическая безопасность.
Ввиду дороговизны, дефицитности существующих промышленных эмульгаторов и для расширения сырьевой базы их производства целесообразно в качестве последних использовать побочные продукты и отходы химической промышленности. Ранее в диссертации Макарова Д.Б., выполненной на нашей кафедре, для получения анионактивных БЭ дорожного назначения в качестве эмульгаторов были использованы отходы химической промышленности: ОПХМ - отход переработки хлопкового масла, обладающий большой эмульгирущей способностью, и флотогудрон (ФГ), отличающийся большей вязкостью, как одним из факторов, регулирования толщины покровного слоя рулонного материала.
Из основ физической химии поверхностных явлений в растворах известно,
что поверхностное натяжение бинарных систем не подчиняется правилу
аддитивности и ниже, чем у каждого компонента. Это дало нам основание
предположить возможность синергизма в эмульгирующем действии смеси двух
ПАВ, что и составило суть научной гипотезы диссертационного исследования.
Целью работы явилась: разработка битумных и битум-полимерных
эмульсий с использованием смеси і нроваМММЮНАДЯА? полученных из
СП*
Q9 Wt^M
промышленных отходов, для производства эффективных гидроизоляционных и рулонных кровельных материалов по «холодной» технологии.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Обосновать требования к составу и свойствам смесевых эмульгаторов, выбранных из отходов химической промышленности, экспериментально определить их эффективность, как анионактивных ПЛВ, для производства тонкодисперсных битумных эмульсий.
Рассмотреть особенности модификации БЭ на смесевых эмульгаторах синтетическими латексами различных марок, низкомолекулярными каучуками с различной молекулярной массой. Оптимизировать их составы и изучить свойства.
Получить наполненные битумных эмульсии и исследовать их свойства.
Оценить свойства битумов, выделенных из битумных эмульсий разного состава.
Разработать схему и основные параметры «холодной» технологии получения рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов на основе разработанных БЭ и изучить их эксплуатационные свойства. Научная новизна работы:
Установлен синергизм эмульгирующего действия смеси двух анионактивных ПАВ при получении битумо-водных эмульсий. При оптимальном соотношении ОПХМ/ФГ (70:30) образуется наиболее устойчивая и тонкодисперсная эмульсия с максимальной вязкостью и однородностью.
Реологическими исследованиями установлено повышение агрегативной устойчивости эмульсий при динамических воздействиях при модифицировании латексом СКС-65ГП и олигоизобутиленовым каучуком (ММ 5500) т.е. при их транспортировании и технологической переработке.
Термомеханическими исследованиями битумов, выделенных из эмульсий, модифицированных каучуком, установлено, что с увеличением молекулярной массы последнего повышается интервал высокоэластичности и деформативности при отрицательных температурах, снижается температурная чувствительность битума, что, в целом, должно обеспечить повышение долговечности кровельного материала. Практическая значимость работы.
Разработаны научные основы технологии получения «чистых» и модифицированных битумо-водных эмульсий для производства гидроизоляционных и рулонных кровельных материалов по «холодной» технологии.
Разработанные составы битумо-водных эмульсий основаны на использовании смеси крупнотоннажных промышленных отходов, что позволяет рассматривать их производство, как звено безотходной химической технологии. Битумная эмульсия и способ ее приготовления защищены патентом РФ №2258075.
Разработан проект Технических условий на анионактивную битумную
эмульсию.
Предложена технологическая схема производства рулонных кровельных и
гидроизоляционных материалов с использованием разработанных БЭ для
пропитки и покрытия основы.
Апробация работы.
Основные положения работы были доложены и обсуждены на Международных, Всероссийских и Республиканских научно-технических и научно-практических конференциях: ежегодных республиканских научных конференциях КазГАСУ (Казань, 2003-2005 гг.); VIII Международной научно-практической конференции «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля» (Пенза, 2004); XI Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» (Яльчик, 2004-2005 гг.); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов» (Йошкар-Ола, 2004); II Воскресенских чтениях «Полимеры в строительстве» (Казань, 2004); VIII Академических чтениях РААСН «Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения» (Самара, 2004); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» (Пенза, 2005); IX Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры - 2005» (Одесса, 2005).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 16 работах, в том числе в 13 статьях и 3 тезисах. Получен патент на изобретение «Битумная эмульсия и способ ее приготовления» № 2258075 (зарегистрирован 10 августа 2005г.).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и двух приложений. Содержит 190 страниц машинописного текста, включая 34 таблицы, 82 рисунка. Список использованных источников включает 240 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту заведующему кафедрой ТСМИК, проф. Хозину В.Г., к.х.н., доценту Казанского государственного технологического университета Рахматуллиной А.П., к.х.н., доценту Казанского государственного архитектурно-строительного университета Нагумановой Э.И., к.т.н., доценту Сулейманову A.M. и к.т.н., ассистенту Макарову Д.Б. за помощь при проведении экспериментальных исследований и обсуждение их результатов.
