8. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДОЛОГИЯ ПОДБОРА СОСТАВА ПОЛИМЕРНО-БИТУМНЫХ ВЯЖУЩИХ

8.1. Основной принцип подбора состава ПБВ заключается в обеспечении требуемых для данных условий эксплуатации показателей их физико-механических свойств при таких технологических характеристиках, которые бы гарантировали возможность применения данного вяжущего в рамках существующей технологии.

Основной технологической характеристикой ПБВ, свидетельствующей о требуемой совместимости компонентов для его приготовления, а также косвенно о том, что ПБВ, как и битум, можно отнести к коллоидным дисперсиям и о готовности ПБВ, является однородность, показатель, регламентированный ГОСТ Р 52056-2003 и ОСТ 218.010-98.

Важнейшей технологической характеристикой ПБВ является температура вспышки, которая гарантирует пожарную безопасность процесса производства работ и определяет температурные режимы его приготовления.

8.2. Основными эксплуатационными показателями свойств органических вяжущих материалов, нормируемых в действующей документации, являются:

температура хрупкости по Фраасу характеризует переход вяжущего в хрупкое состояние или нижнюю границу температурного интервала работоспособности и трещиностойкость покрытия с его применением;

температура размягчения по методу «Кольцо и Шар» характеризует переход вяжущего из упруговязкого в вязкое реологическое состояние или верхнюю границу температурного интервала работоспособности и сдвигоустойчивости покрытия с его применением;

эластичность при 25°С (способность к большим задержанным упругим деформациям) свидетельствует о наличии пространственной эластичной структурной сетки полимера в вяжущем, устойчивость к многократным динамическим воздействиям и долговечность покрытия при положительных температурах до образования необратимых сдвиговых деформаций на покрытии и усталостных трещин;

эластичность при 0°С характеризует устойчивость к многократным динамическим воздействиям и долговечность покрытия при низких и отрицательных температурах до образования усталостных и температурных трещин на покрытии;

изменение температуры размягчения после прогрева свидетельствует об устойчивости вяжущего к старению;

сцепление ПБВ с поверхностью минеральных материалов как основных, так и кислых пород, свидетельствует об адгезионных свойствах ПБВ.

8.3. Другие, перечисленные ниже, показатели свойств ПБВ позволяют достаточно полно характеризовать его качество и не коррелируют друг с другом:

глубина проникания иглы при 25°С характеризует консистенцию вяжущего, является его маркировочным признаком, и, как правило, пропорциональна технологической вязкости;

глубина проникания иглы при 0°С характеризует деформативность вяжущего при 0°С;

растяжимость при 25°С характеризует степень структурированности вяжущего, а также косвенно – однородность ПБВ и его максимальное относительное удлинение;

растяжимость при 0°С характеризует пластичность ПБВ при 0°С, однородность, а также трещиностойкость покрытий с их применением при минус 20°С и реальной скорости развития температурных деформаций.

8.4. При подборе состава ПБВ прежде всего необходимо получить требуемые для заданных условий эксплуатации показатели свойств ПБВ (см. п. 7.4, табл. 1, 2).

8.5. Подбор состава ПБВ следует производить в следующем порядке.

8.5.1. Определяются требуемые для данного района строительства и условий эксплуатации температуры хрупкости и размягчения вяжущего (табл. 2) и показатели эластичности (табл. 1).

8.5.2. Устанавливается минимально необходимое содержание пластификатора (Пmin) в вяжущем, исходя из требуемой температуры хрупкости, т.е. подбирается экспериментально такое количество пластификатора для данного битума, чтобы его температура хрупкости стала ниже требуемой для ПБВ на 2-3°С (например, требуемая температура хрупкости ПБВ по Фраасу – минус 25°С, а для битума с пластификатором – минус 28°С). Если температура хрупкости исходного битума соответствует расчетному значению с требуемым запасом, а ПБВ готовится по первому способу, то необходимость применения пластификатора и его содержание определяются минимально необходимой глубиной проникания иглы для ПБВ заданной марки при 25°С и требуемой производительностью работ по приготовлению ПБВ. (Увеличение содержания пластификатора в ПБВ сокращает время его приготовления).

8.5.3. Определяется минимальное содержание полимера (CБCmin) в вяжущем в зависимости от требуемых температуры размягчения и эластичности. Для этого в битум добавляют минимальное количество пластификатора (см. п. 8.5.2) и порционно – 2% полимера. Смесь перемешивают до однородного состояния, начиная при температуре 110-120°С и постепенно повышая до 155-160°С. Однородность смеси оценивают по стеклянной палочке (раздел 13.2), эластичность – экспресс-методом (раздел 13.5). Если указанные показатели соответствуют требуемым значениям, то готовят ПБВ (около 0,5 кг) для определения всего комплекса показателей свойств по ОСТ 218-010-98 или ГОСТ Р 52056-2003, если они не достигли требуемых значений, то увеличивают содержание полимера в смеси с шагом в 0,5%.

8.5.4. Приготавливают несколько образцов ПБВ с Пmin, при этом содержание полимера типа CБCmin должно составлять CБCmin +0,5; +1,0; +1,5; +2,0; +2,5; +3,0%.

У приготовленных образцов ПБВ определяют в первую очередь однородность и только после ее достижения – весь комплекс показателей.

Если блоксополимер типа СБС не содержит в своем составе ПАВ, то показатель сцепления ПБВ со щебнем и песком, как правило, не соответствует требованиям, изложенным в табл. 1. В этом случае в ПБВ вводят ПАВ в минимальном количестве, позволяющем обеспечить указанное выше требование.

Анализ полученных данных позволяет определить состав ПБВ с минимально необходимым содержанием пластификатора и полимера, свойства которых удовлетворяют техническим требованиям.

Раствор блоксополимеров типа СБС рекомендуется готовить на отдельных базах при соответствующем технико-экономическом обосновании только в той концентрации, которая устанавливается при подборе состава ПБВ для данной области эксплуатации. В целях облегчения перекачки и транспортировки высококонцентрированных растворов полимера рекомендуется приготавливать БРП.

8.6. В производственных условиях необходимо корректировать состав ПБВ, так как промышленные партии битумов различаются не только по конкретным показателям качества, но и по маркам; партии полимера – по качеству. В связи с этим на первых этапах освоения производства и применения ПБВ необходимо систематически набирать данные по концентрационным зависимостям всех стандартных показателей свойств от содержания полимера, пластификатора и глубины проникания иглы исходного битума. Эти данные необходимо использовать для составления производственных номограмм в табличной или графической форме.