Splavmetal.ru

Сплав Металл
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Обмазочная гидроизоляция: технология и материалы

Обмазочная гидроизоляция: технология и материалы

Технология обмазочной гидроизоляции предполагает использование смесей на основе битума или синтетических смол для создания водонепроницаемого покрытия на поверхностях, подвергаемых воздействию влаги. В рамках настоящей статьи мы рассмотрим технологию и области применения обмазочной битумной гидроизоляции.

Битумная гидроизоляция: разновидности и материалы

Обмазочная гидроизоляция как наносить

Суть технологии состоит в нанесении на обрабатываемую поверхность жидкой смеси, как правило, это делается кистью, валиком или специальными приспособлениями – ковшом, шпателем, распылителем. После окончательного застывания образовавшийся слой (в зависимости от вида продукта и целей обработки), защищает поверхность от разрушающего воздействия влаги в виде просачивания ее из грунта или в виде прямого контакта поверхности с водой. По толщине образующаяся пленка может составлять от 2 миллиметров до двух сантиметров.

Гидроизоляция обмазочной смесью применяется для защиты фундамента, кровли, а также для обустройства изолирующего слоя на полах и стенах помещений с повышенным уровнем влажности. Кроме того, обмазочная технология используется при обустройстве резервуаров и бассейнов. Существует три основных вида материалов для организации обмазочной гидроизоляции, это:

Битумные смеси — создаются на основе битума, используемого в строительных целях (мастика битумная гидроизоляционная);

Битумно-полимерные смеси – битумная основа дополняется полимерными добавками, улучшающие эксплуатационные характеристики продукта;

Цементно-полимерные смеси – битумная основа дополняется не только полимерными компонентами, но также цементом и пластификаторами.

Гидроизоляция битумными смесями

В этот вид гидроизолирующих составов входят мастики, эмульсии и грунтовки — составы на основе битума, которые могут применяться в холодном виде и мастики, которые наносятся предварительно разогретыми. В качестве растворителя для мастик холодного применения может выступать вода (мастика гидроизоляционная на водной основе) или органический растворитель. Расход мастики битумной гидроизоляционной на 1 м2 зависит от области применения смесей:

Защита трубопроводов, используемых для подачи воды, нефти;

Обустройство резервуаров для жидкостей;

Монтаж битумного кровельного покрытия;

Обработка свай фундамента, гидроизоляция поверхностей ленточного фундамента;

Гидроизоляция стен, пола в санузлах и ванных комнатах;

Защита подвальных помещений (мастика гидроизоляционная для фундамента).

Гидроизоляция битумно-полимерными смесями

Одно из названий подобных смесей – жидкая резина, в состав смеси входят битум, а также, в зависимости от модификации, могут входить полимерные соединения, натуральный каучук, стабилизаторы. Такие смеси могут использоваться на любых поверхностях, так как демонстрируют высокую степень адгезии к поверхности и высокую эластичность. Смеси наносятся путем напыления на поверхность, путем окраски, обмазки или заливки поверхности.

После устройства обмазочной гидроизоляции образуется нетоксичная пленка, устойчивая к возгоранию.

Гидроизоляция цементно-полимерными смесями

В состав входит сухой цемент, пластифицирующие добавки, минеральный наполнитель, а также связующая эмульсия и вода. Пластификаторы в составе обеспечивают возможность проводить гидроизоляцию путем обмазки на неровных поверхностях, на мягких поверхностях или поверхностях с пористой структурой. При этом наличие цемента обуславливает хорошую адгезию с основанием, на которое наносится смесь.

Как правило, цементно-полимерная смесь наносится слоем от 1 до 3 мм., поэтому расход обмазочной гидроизоляции небольшой, однако этого вполне достаточно для того, чтобы поверхность препятствовала проникновению воды при давлении водяного столба с высотой порядка 60 м. Гидроизолирующие составы этого типа используются:

Цензит гидроизоляция купить

При устройстве наливных полов;

При обустройстве кровель различного типа»

Для обработки внутренних и внешних поверхностей стен подвала;

Для гидроизоляции цоколя и поверхностей фундамента;

Во время ремонта санузлов;

При строительстве колодцев и бассейнов;

Для обработки свай.

Обмазочная гидроизоляция – отзывы, преимущества и недостатки

Пожалуй, одно из наиболее значимых преимуществ данной технологии – это цена. В случае использования гидроизолирующих мастик, эмульсий и грунтовок, по стоимости обмазочная гидроизоляция выгодно отличаются от рулонных материалов.

Очередным преимуществом является простота нанесения, работу может выполнять один человек без помощника. Однако выполнять обмазочную гидроизоляцию должен специалист, который имеет подготовку в плане понимания технологических норм, целесообразности использования именно этого вида гидроизоляции, а также навыки работы с соответствующим инструментом (пульверизатор, ковш).

К недостаткам этого вид гидроизоляции, в частности, битумных мастик, можно отнести тот факт, что в основе сформировавшейся пленки лежит битум – материал, восприимчивый к низким температурам. Поэтому для северных районов лучше использовать модифицированные обмазочные продукты, рассчитанные на холод, полимерно-битумные или цементно-полимерные смеси.

Отзывы об обмазочной гидроизоляции свидетельствуют о том, что эта технология продолжает оставаться одной из наиболее эффективных и простых в применении, при этом материалы отличаются доступной стоимостью.

Компания «Первый стройцентр Сатурн-Р» занимает лидирующие позиции на рынке малоэтажного строительства и предлагает обустройство качественной обмазочной гидроизоляции. Мы подберем смесь и метод обработки в зависимости от типа работ и желаемого результата. Наши специалисты проведут работы с соблюдением всех норм и правил, мы сопровождаем свои услуги гарантийными обязательствами, поэтому наши заказчики уверены, что работа выполняется качественно и в оговоренные сроки.

Читайте так же:
Чем отличается смесь цементная от гипсовой

Чем и как развести битум для фундамента

Битум для фундамента

Основание дома подвергается постоянному разрушающему воздействию со стороны различных факторов окружающей среды. Особую активность проявляет вода, которая содержится в грунте и проникает в него после выпадения осадков. При строительстве основания необходимо предусмотреть дополнительную защиту от этого влияния. Наиболее часто применяют битумную мастику.

Для чего необходима обмазочная гидроизоляция битумом

В классическом виде, битумная мастика представляет собой смесь нескольких составных компонентов, которые надежно и плотно цементируют щели в поверхности основания и позволяют предотвратить проникновение влаги в структуру фундамента.

Мастика быстро застывает за счет применения различных растворителей и прочих элементов, обеспечивающих эффективность раствора. С помощью мастики удается создавать высокоэффективные бесшовные поверхности. Это актуально для кровли и для стен, и точно для фундамента.

Назначение битума

Перед тем, как использовать мастику, важно знать, как и чем растворить смолу для покраски фундамента. От правильного сочетания элементов зависит эффективность последующей работы защитного слоя.

Чем разбавить битумную мастику

Чтобы точно узнать, как развести смолу для покраски фундамента, необходимо понимать, какие показатели вы хотите получить. Пропорции, в которых сочетаются составные компоненты в мастике, определяет не только густоту, но и эксплуатационные характеристики раствора. Среди применяемых веществ для растворения мастики используют следующие:

Средство для разбавления битума

Средство для разбавления битума

  • Бензин (керосин).
  • Уайт-спирит.
  • Бензин-галоша (Бензин-растворитель для резиновой промышленности).

Правильно подобрать вещество и количество материала, которым необходимо развести битум для фундамента, означает подготовить оптимальный материал для обработки фундамента.

Какие добавки используют для разбавления мастики

В создаваемый раствор возможно добавление различных вариантов наполнителей. Следовательно, строителю следует определиться с тем, какие параметры он хочет получить в итоге.

Сейчас наиболее популярными видами мастики являются следующие:

  • битумно-резиновая мастика,
  • полиуретановая,
  • латексная,
  • масляная, каучуковая.

Если брать битумно-резиновую мастику, то в основе ее состава имеются непосредственно битум и полимер.

Полиуретан и каучук формируют в растворе дополнительную пластичность раствора, при которой формирующаяся пленка не только прочная, но может растягиваться примерно в 20 раз.

Разновидности битума

Применение каучука для приготовления холодной смеси позволяет создать материал, который не требует подготовки перед применением. Мастика наносится равномерно и получается однородным и прочным.

Добавление масляных компонентов способствует предотвращению затвердевания материала. Такие составы необходимы для гидроизоляции труб и прочих конструкций, которые будут размещаться под землей.

Особенности приготовления

Процесс изготовления битумной мастики не представляет ничего сложного, достаточно только правильно подобрать ингредиенты и соблюдать базовые правила приготовления.

Для выполнения работ необходимы следующие элементы:

  1. куски битума, очищенные от загрязнений;
  2. специально подобранные наполнители,
  3. различные пластификаторы.

К примеру, для создания гидроизоляции Вам необходимо иметь примерно 10 килограмм мастики. Для этого потребуется примерно 8 кг битума, 1 кг наполнителя и 500 грамм пластификатора.

Для варки мастики подбирают прочные котлы, имеющие толщину стенки от 3 мм. Также должна быть крышка. Благодаря нагреву стенок битум прогревается равномерно.

Котел должен быть загружен не более чем на 70% — в противном случае мастика может начать выплескиваться. Для варки следует точно соблюдать следующие правила:

  1. Котел не помещается над огнем, а устанавливается в стороне.
  2. Температура должна быть на уровне 190 градусов, что не приводит к разложению материала.
  3. Недопустимы перепады температуры, что может привести к формированию неоднородной массы мастики.
  4. Для скорейшего приготовления смеси необходимо разделить битум на мелкие куски.
  5. Варка мастики должна происходить медленно и равномерно.
  6. Наполнитель и добавки также следует измельчать.
  7. Добавление компонентов осуществляется постепенно.
  8. Раствор регулярно размешивают и периодически снимают формирующуюся пену.
  9. После исчезновения пены, можно вносить наполнители.
  10. После добавления полученный раствор тщательно размешивают – и битумная мастика готова к использованию!

Теперь после того, как Вы узнали, чем развести битумную мастику для фундамента и как ее приготовить, следует знать, как правильно ее наносить на поверхность.

Как правильно наносить битумную мастику

После приготовления мастики следует ее правильно нанести на поверхность. Для этого применяется 2 способа:

  1. Нанесение ручным способом.
  2. Механизированный способ нанесения с применением специальных инструментов.

Ручная методика работы оптимальна при выполнении небольшого объема работы. Для большой площади работы ручная технология непрактична, поэтому используют механизмы. Также инструменты используют для работы с труднодоступными местами.

Перед нанесением следует подготовить поверхность, которая подвергается обработке. Поверхность зачищают и тщательно высушивают. После этого наносят тонкий слой грунтовки, которая обеспечивает взаимодействие с мастикой.

После того, как смесь готова и достаточно разогрета, можно переходить непосредственно к нанесению. Для этого применяют обычный валик или кисть – выбор конкретного инструмента зависит от характера поверхности, объема и сложности конфигурации фундамента, стены или кровли. Иногда применяют широкий шпатель для нанесения.

Нанесение слоев мастики осуществляют внахлест, который должен составлять примерно 10 сантиметров. Это позволяет предотвратить образование пустых частей, которые будут незащищенными от проникновения влаги.

Читайте так же:
Расход сырья для производства цемента

Нанесение последующего слоя мастики начинают после того, как предыдущий окончательно застынет.

Применение битумной мастики для гидроизоляции основания служит важным фактором для защиты строения и предотвращения образования микротрещин и повреждений.

Материалы

Современное состояние эксплуатации автомобильных дорог – увеличе­ние интенсивности движения, рост осевых нагрузок – требует совершенство­вания методов конструирования и расчёта дорожных одежд, применения прогрессивных технологий строительства и использования в дорожных кон­струкциях материалов, которые бы обеспечивали большой срок службы, а также сохранение эксплуатационных характеристик дорожного покрытия. Традиционные конструкции дорожных одежд из асфальтобетона и цементобетона в силу особенностей свойств применяемых в них вяжущих материалов не могут исключить отдельные дефекты таких покрытий. Основными причинами возникновения этих дефектов являются зависимость прочностных и деформационных характеристик асфальтобетона от факторов окружающей среды и высокая жёсткость цементобетона, требующая обязательного устройства температурных швов.

Одним из признанных методов повышения дорожно-технических свойств материалов для устройства конструктивных слоёв дорожных одежд является комплексное применение минеральных (цементов) и органических (битумов) вяжущих, что позволяет получать комбинированные материалы с необходимым комплексом свойств.

Изменение относительного содержания вяжущих позволяет получать материалы от цементного бетона с добавками битума до асфальта с добавками цемента. Во всех этих случаях получаются материалы с более высокими свойствами (прочность, водостойкость, морозоустойчивость, водонепроницаемость, сдвигоустойчивость, трещиностойкость). Приготовление смесей обычно осуществляется путём введения в увлажнённые минеральные составляющие (щебень, песок, минеральный порошок, цемент) нефтяного битума. Битум, как правило, вводится в составе битумной эмульсии на ионогенных эмульгаторах (анионных, катионных) [1].

Несмотря на все достоинства, материалы с применением битумных эмульсий в настоящее время являются экономически неэффективными. Современная практика показывает, что производство битумных эмульсий с использованием дорогостоящих поверхностно-активных эмульгаторов и оборудования эмульсионных баз, нередко зарубежного производства, ведёт к повышению себестоимости материалов. К тому же, для приготовления комбинированных смесей, как правило, используют медленнораспадающиеся битумные эмульсии, требующие повышенного содержания жидкого эмульгатора, который негативно влияет на реакции гидролиза и гидратации цемента, замедляет скорость их течения. Получаемые смеси содержат повышенное количество воды за счёт предварительного увлажнения минеральных составляющих и воды, вводимой в состав эмульсий.

В СГТУ была предложена и разрабатывается технология цементоасфальта, исключающая применение готовых битумных эмульсий. Эта технология является развитием предложенного проф. Н.А. Горнаевым научного направления: «Бетоны на основе диспергированных органических вяжущих». В данном направлении также ведутся исследования литых и регенерированных асфальтов.

Исследованиями цементоасфальта с дисперсным битумом занимался А.В. Потапов [2]. Главное преимущество предложенной технологии в сравнении с существующими состоит в отсутствии необходимости использования битумных эмульсий. Битум с температурой 150-160°С вводился в смесь увлажненных холодных минеральных компонентов. В процессе перемешивания в объёме смеси происходит образование медленнораспадающейся битумной эмульсии на твёрдом эмульгаторе (БЭТЭ). Роль эмульгатора-стабилизатора выполняют частички цемента, минерального порошка и песка. Готовая смесь практически холодная (рисунок). Применение цемента в качестве эмульгатора позволяет устранить ряд существенных недостатков при производстве цементоасфальта. Обязательным компонентом цементоасфальтовой смеси является вода, так как с её участием происходят все процессы структурообразования как на стадии приготовления смеси, так и в покрытии [3].

Технологическая схема приготовления цементоасфальтовой смеси

Оптимальное содержание цемента в смеси составляет 4%, а воды – 8%. Было установлено, что структурно-механические свойства цементоасфальта с дисперсным битумом не ниже свойств аналогичных материалов с применением битумных эмульсий. Свойства цементоасфальта зависят от содержания вяжущих и воды, условий хранения и природы поверхности минерального заполнителя.

С целью подтверждения результатов теоретических и экспериментальных исследований, отработки технологических режимов приготовления, укладки и уплотнения цементоасфальтовых смесей, определения области применения материала было осуществлено опытно-производственное освоение технологии приготовления смесей и строительство из них опытных участков. Результаты наблюдения и контроля подтвердили основные результаты исследований и показали высокие эксплуатационные качества покрытий и оснований из цементоасфальта.

На основании проведённого исследования и выполненных работ разработаны технические условия ТУ 218 РСФСР 558-86 «Смеси органоминеральные дорожные холодные с комплексным вяжущим (битум и цемент)».

В последнее время растёт интерес к укатываемым цементобетонам для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог [4]. Преимуществами укатываемых бетонов по сравнению с грунтами и каменными материалами, укреплёнными цементом, являются более высокая однородность и прочность таких бетонов при одинаковом и более низком расходе цемента. Одним из представителей таких материалов является тощий бетон. Тощий бетон приготавливается из цементощебёночной смеси специально подобранного гранулометрического состава. В отличие от обычных бетонных смесей она содержит значительно меньше цемента и воды, что обеспечивает повышение её упругопластических свойств и позволяет уплотнять её моторными катками сразу после распределения. К достоинствам тощего бетона можно отнести тот факт, что при сравнительно малых требованиях к исходным материалам он обладает высокими физико-механическими показателями. Экономичность дорожных одежд с применением тощего бетона обеспечивается за счёт простоты технологии производства работ, применения местных каменных материалов, экономии цемента, а также за счёт возможности устройства вышележащих конструктивных слоёв дорожной одежды без технологического перерыва. Существенным недостатком тощего бетона является его малая устойчивость к трещинообразованию. Для улучшения этого показателя известны случаи ввода в смесь битумных эмульсий [5], что позволяло существенно улучшить деформативные характеристики.

Читайте так же:
Растворы цементные наибольшая крупность зерен заполнителя

Анализ доступной научно-технической литературы показал, что исследования тощего бетона с добавками битума без применения битумных эмульсий не проводились.

Целью дальнейших исследований является разработка технологии производства и применения тощего бетона с дисперсным битумом. Для этого должны быть решены следующие задачи:

1. Проанализировать состояние вопроса по материалам с комбинированным вяжущим.

2. Изучить механизм структурообразования цементно-асфальтового камня.

3. Изучить структурно-механические свойства тощего бетона с дисперсным битумом.

4. Разработать рациональные составы смесей тощего бетона с дисперсным битумом.

5. Разработать технологию приготовления и укладки тощего бетона при устройстве слоёв дорожных одежд.

6. Обосновать методы эффективного уплотнения смесей тощего бетона.

7. Осуществить производственную проверку результатов лабораторных исследований.

8. Обосновать технико-экономическую эффективность применения тощего бетона с дисперсным битумом в строительстве.

9. На основании проведённых исследований подготовить нормативно-техническую документацию для внедрения результатов работы в производство.

Таким образом, сформулированы основные задачи исследования. Решение поставленных задач позволит окончательно решить вопрос об эффективности и целесообразности применения тощего бетона с дисперсным битумом в строительстве.

Литература

1. А.с. № 193562 СССР МКИ с 04 В 13/30. Способ приготовления цементно-асфальтового бетона / Л.Б. Гезенцвей и др.

2. Потапов А.В. Процессы структурообразования и структурно-механические свойства цементоасфальтобетона: дис…канд. техн. наук / А.В. Потапов. Саратов, 1987. 241 с.

3. Горнаев Н.А. Технология приготовления асфальтобетонной смеси с дисперсным битумом: учеб. пособие / Н.А. Горнаев. Саратов: СГТУ, 1997. 61 с.

4. Гричаников В.А. Укатываемый цементобетон для дорожного строительства / В.А. Гричаников, В.В. Ядыгина // Строительные материалы. 2005. №4. С. 52–53.

Живые дороги

В первом материале нашего нового проекта «Движение вверх», который N + 1 выпускает в партнерстве с НИТУ «МИСиС», мы расскажем о новых российских разработках, обещающих технологический прорыв в строительстве и ремонте дорожных покрытий. Речь идет о создании бесклинкерного бетона и самозалечивающегося асфальта — новых материалов, способных сделать дорожное строительство менее затратным и более эффективным. Новые технологии пройдут испытание в полевых условиях в ходе предстоящего Чемпионата мира по футболу, который Россия будет принимать в этом году.

О чем проект?

Целиком проект посвящен разработке высокотехнологичных материалов для дорожного строительства. В основном это касается бетона и асфальта. Дело в том, что производство цемента — основного вяжущего вещества для бетона — сопровождается значительными затратами ресурсов и энергии и очень неэкологично. Так, для получения одной тонны цемента требуется около полутора тонн исходного сырья. При этом ключевая стадия производства — прокаливание смеси известняка и глин при температуре около 1450 градусов, в результате чего получается так называемый клинкер, который затем перемалывают и перерабатывают в цемент. Если учесть общие энергозатраты, то выходит, что на каждую тонну готового цемента вырабатывается несколько тонн углекислого газа.

Кстати, давайте сразу разберемся с терминологией, чтобы дальше не было путаницы: бетон — это искусственный материал, который получается в результате застывания определенной смеси. В общем случае эта смесь должна как минимум включать наполнитель — песок или щебень — и вяжущее вещество. Примерами вяжущих являются цемент и битум: при использовании первого получается привычный нам строительный бетон характерного серого цвета, а из битума, песка и щебня получается асфальтобетон, который используют в качестве дорожного покрытия. Кроме того, в этом материале пойдет речь о «грунтобетоне», в котором значительную часть смеси составляет грунт.

Даже на первый взгляд видно, что у бетона и асфальта хватает отличий: один после затвердевания превращается в некое подобие камня и обратному преобразованию уже не подлежит, другой больше похож на «вязкий щебень» и даже немного плавится на солнце. Эти свойства легко объяснить: цемент после контакта с водой необратимо меняет свои свойства, прочно связывая наполнитель в монолитную конструкцию, тогда как битум — это по сути просто очень густая смола, поэтому горячий асфальтобетон хорошо формуется и никогда не застывает «намертво». А дальше оказывается, что даже на таких очевидных свойствах этих материалов можно сыграть, если подойти к вопросу творчески.

Другая сторона медали — это наличие в индустрии огромного количества отходов, по своим свойствам очень близких к цементу. Речь идет прежде всего о металлургических шлаках и шламах, а также золе уноса — мелкой зольной пыли, выбрасываемой теплоэлектростанциями при сжигании молотого угля. Идея получения бесклинкерных вяжущих средств из перечисленных промышленных отходов существует довольно давно и в том или ином виде реализуется по всему миру, однако окончательной победы на этом фронте достигнуть еще не удалось, поэтому бесклинкерные компоненты в лучшем случае составляют лишь долю в общей цементной смеси.

Читайте так же:
Ударение кулинария цемент каталог документ премировать

Исследователи из НИТУ «МИСиС» недавно предложили новый подход к проблеме синтеза вяжущих веществ, аналогов цемента: высокотехнологичный метод обработки металлургических шлаков, который позволяет получить вяжущее вещество, частично даже превосходящее «золотой стандарт» — портландцемент марки М500. Основное новшество этой технологии — обработка шлака в аппарате вихревого слоя, в котором ферромагнитные «жернова» закручиваются во вращающемся магнитном поле и быстро перемалывают шлак в порошок с диаметром зерен до нескольких микрон. При добавлении золы уноса такой материал приобретает вяжущие свойства, сопоставимые с клинкерным цементом, при этом эквивалентные затраты ресурсов и энергии оказываются несопоставимо меньше.

Другая, не менее важная, составляющая часть проекта по созданию технологичных дорожных материалов — это так называемые «самозалечивающийся» асфальт. Конечно, речь пока не идет о дорожном полотне, которое после февральских морозов само в себе заделает полуметровые дыры, но и эта идея уже не так далека от реальности. В рамках же существующего проекта авторы предложили добавлять в асфальтобетонную смесь небольшое количество углеродных нанотрубок, которые при дальнейшем ремонте можно будет нагреть микроволновым излучением. Битум, скрепляющий асфальтобетон, расплавится, и таким образом можно будет устранить микротрещины в дорожном полотне.

Кто придумал этот проект?

Разработка новых материалов дорожных покрытий в основном принадлежит коллективу Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС» под руководством Д.В. Кузнецова и С.Л. Мамулата. Авторы совместили научную базу, имеющуюся в университете, с опытом и компетенцией в сфере применения наукоемких методов и материалов в смежных отраслях — наноиндустрии, металлургии. В итоге удалось не только опубликовать или запатентовать научную составляющую новых разработок, но и найти конкретные проекты для их применения и тестирования в полевых условиях. Так, с участием специалистов Центра энергоэффективности были выполнены инженерные разработки для реконструкции аэродрома ЛИИ имени Громова в Жуковском, а также планируется использовать эти технологии в рамках проекта «Один пояс и один путь», выдвинутого председателем КНР Си Цзиньпинем. Кроме того в рамках подготовки к Чемпионату мира по футболу 2018 года будет создано несколько участков дорог с самозалечивающимся покрытием.

Частицы золы уноса до и после обработки в аппарате вихревого слоя

Mazov et al., Key Engineering Materials 2016

А что, раньше ничего такого не было?

Кажется, в технологии дорожного строительства, а также производства бетонов и асфальтов было уже все, причем еще лет сто назад. Но это только так кажется. Как мы уже говорили, идея применения отходов вместо дорогостоящего цемента не нова, но в полной мере реализовать ее пока никому и не удалось. В современном российском ГОСТе по производству цементов допускается содержание шлаков и/или золы уноса в объеме не более чем 65 и 60 процентов соответственно, и только лишь для некоторых категорий продукции. Во многом такая ситуация обусловлена отсутствием наукоемких подходов в этой области, поэтому предложенный метод с использованием аппарата вихревого слоя представляет собой качественно новое решение.

Что касается самозалечивающегося асфальта, то эта технология появилась сравнительно недавно, отпочковавшись от более широкой идеи проводящего электрический ток бетона. Предполагалось, что такие материалы будут использованы для удаления льда с дорожного полотна. Начиная с 2010 года стали появляться научные работы, в которых исследуются механизмы индукционного нагрева асфальта с добавками проводящих волокон, и именно в этом месте кроется ключевое отличие подхода, предложенного в НИТУ «МИСиС», от аналогичных разработок.

Чаще всего в качестве проводящего компонента в асфальтобетоне используются металлические волокна, в основном — стальная проволока. Несмотря на хорошие токопроводящие свойства и высокую эффективность, этот материал подвержен значительной деградации и вообще создает довольно много проблем при подборе других компонентов асфальтобетонной смеси. В качестве альтернативы исследователи из НИТУ «МИСиС» предложили заменить металлические волокна на многостенные углеродные нанотрубки. Их требуется всего 17 грамм на тонну асфальтобетона, и при этом они менее подвержены влиянию климата. Кроме того, оказалось, что углеродные нанотрубки улучшают пластичность смеси, за счет чего она легче поддается укладке. Основной трудностью при разработке этой технологии было заставить нанотрубки не сворачиваться в клубки, а равномерно распределяться по образцу, но в результате эту задачу удалось решить.

Кому это вообще нужно?

Основная сфера применения обеих разработок — строительство и ремонт дорог, которые благодаря новым материалам станут более дешевыми и технологичными, особенно в удаленных регионах.

Первая технология, бесклинкерные вяжущие вещества, создавалась главным образом для укрепления грунтов при подготовке к укладке дорожного полотна. Дело в том, что любые природные грунты в той или иной мере обладают подвижностью и/или недостаточной прочностью, чтобы их в первозданном виде можно было использовать в строительстве. Поэтому существует обширный спектр методов укрепления грунтов: армирование, вибрационная «утрамбовка», замораживание, а также укрепление при помощи вяжущих средств (цементирование). В последнем случае новые бесклинкерные вещества особенно перспективны за счет своей высокой эффективности в сочетании с низкой стоимостью.

Читайте так же:
Цемент м500 д20 что такое д20

Кроме того, оказалось, что эти материалы не так требовательны к наполнителю: песку и щебню. Если в случае с марочным цементом при дорожном строительстве требуется завозить песок и щебень определенной чистоты, то новые бесклинкерные вяжущие средства можно использовать даже с наполнителем из местного грунта, что удешевляет и ускоряет строительный процесс.

Самозалечивающийся асфальт также ускоряет процедуру ремонта полотна. Многим известно, как обычно выглядит дорожное покрытие после зимнего сезона, особенно если температура долго прыгала вблизи отметки в ноль градусов. Такие колебания приводят к тому, что растаявшая вода заполняет микротрещины в асфальтобетоне, а затем, замерзая, разрывает их края. Чем больше таких циклов пройдет за зиму, тем больше ям появится весной и тем глубже они будут. Зачастую их ремонтируют упрощенным способом, то есть устраняя дефекты точечно, без замены всего полотна, что не решает главную проблему: наличие микротрещин в покрытии. Если вместо этого использовать индукционный ремонт, то устраняются именно микротрещины, то есть непосредственная причина разрушения асфальтобетона.

Фрагменты шлака, обработанного в аппарате вихревого слоя в течении трех, пяти и семи минут.

Mazov et al., Key Engineering Materials 2016

И какая там наука?

Главным ноу-хау разработчиков стало применения аппарата с вихревым слоем ферромагнитных элементов. Это устройство представляет собой камеру, в которую помещены цилиндрические ферромагнитные стержни, хаотично движущиеся во вращающемся магнитном поле. Такой метод часто применяется для тонкого перемешивания жидких смесей и создания эмульсий, однако может быть использован и для измельчения твердых компонентов.

Авторы нового подхода показали, что использование аппарата вихревого слоя не только оказывается энергетически менее затратным, чем применение более традиционного оборудования, например планетарной мельницы, но и позволяет быстрее достигать узкого распределения частиц порошка по размеру.

В случае самозалечивающегося асфальта можно сказать, что окончательно решение там еще более наукоемко. Если вспомнить, что битум — вяжущее вещество асфальтового покрытия — разжижается при нагревании, кажется очевидным простой способ исправления мелких трещин в полотне: их нужно разогреть и разровнять. Более того, этот процесс происходит самопроизвольно, от простого нагрева на солнце, но очень медленно. Поэтому вопрос стоял в том, как это сделать быстро и эффективно.

Ученые НИТУ «МИСиС» предложили добавлять в битум углеродные нанотрубки, но не ради подхода «с нанотрубками всегда лучше». Дело в том, что углеродные материалы хорошо проводят электрический ток, а он, в свою очередь, существенно разогревает проводник, по которому течет. Вишенка на торте — это возможность индуцировать электрический ток в проводниках на расстоянии при помощи микроволнового излучения. Дальнейшее, как вы понимаете — дело техники: надо «всего лишь» подобрать необходимый состав битума, оптимизировать технологию синтеза и внедрения нанотрубок, создать технологичный аппарат для облучения дорожного полотна и, желательно, совместить его с катком. Все это и проделали в НИТУ «МИСиС».

На этом правда можно заработать?

Несомненно. Экономическая выгода складывается из многих факторов: во-первых, источником сырья для бесклинкерного бетона выступают промышленные отходы, стоимость которых зачастую складывается лишь из цены за доставку и прочую логистику. В некоторых случаях даже эти небольшие расходы можно окупить, если государство заинтересовано в переработке отходов, которые в противном случае будут накапливаться, занимать место и портить экологическую обстановку.

Во-вторых, если использовать новые вяжущие вещества для укрепления грунтов, то нет необходимости в завозе чистого песка и щебня, можно использовать местный грунт. В-третьих, обработка шлака в аппарате вихревого слоя почти в четыре раза менее энергозатратна, чем, например, помол в планетарной шаровой мельнице, что позволяет сэкономить на электричестве.

Что касается самозалечивающегося асфальта, то здесь основная экономическая выгода складывается из того, что при ремонте полотна с добавками нанотрубок нет необходимости срезать верхний слой покрытия.

Сколько такая штука может стоить?

Точная стоимость варьируется от объекта к объекту, но в среднем можно сказать, что строительство дороги с применением новых вяжущих веществ оказывается в полтора-два раза дешевле по сравнению «традиционной» технологией с заменой грунта привозным щебнем и песком.

Самозалечивающийся асфальт вносит лишь небольшую поправку к стоимости строительства, так как нанотрубки предполагается добавлять непосредственно к асфальтобетонной смеси из расчета около 17 грамм на тонну. Цена одного грамма нанотрубок начинается от 70 центов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector