Влияние длительного нагрева на свойства битумов

В производственных условиях при использовании горячих нефтяных битумов важно знать границы допустимой максимальной температуры и длительности нагрева битума, при которых его структурно-механические свойства существенным образом не изменяются.

В Горьковском инженерно-строительном институте проведены реологические исследования битума марки БН-IV при разной температуре и времени нагрева. Методика исследований заключалась в нагреве битума до 200, 220 и 245°С в течение 1, 2 и 4 ч и измерении эффективной вязкости при технологических температурах 200. 180, 160, 140 и 120°С.

Для каждой серии опытов получены полные кривые, представленные на рисунке. На оси абсцисс отложены величины напряжений сдвига Р, на оси ординат — градиенты скорости е. Эффективная вязкость определяется отношением т;=Р/е.


Прямые участки реограмм характеризуют значения наибольшей вязкости практически неразрушенной структуры Tio и наименьшей вязкости предельно разрушенной структуры, показанные в таблице.

При дополнительном нагреве происходит увеличение эффективной вязкости битума. Интенсивность изменения вязкости зависит как от температуры, так и от длительности нагрева. Чем выше температура и больше время ее воздействия иа битум, тем значительнее его вязкость. Нагрев в течение 1 ч при всех исследованных температурах почти не изменяет структурно-механических свойств битума, так как повышение вязкости составляет не более 10%. Значит, кратковременный нагрев битума до высокой температуры (не превышающей температуру вспышки) вполне допустим.

Двухчасовой нагрев дает повышение наименьшей предельной вязкости на 12— 40%, а четырехчасовой — на 24—64%. При черно такая зависимость наблюдается и в величинах наибольшей предельной вязкости. Следовательно, длительное нагревание битума при высокой температуре вызывает значительное повышение его эффективной вязкости. Происходит процесс полимеризации—уплотнения битумных мицелл за счет присоединения кислорода. При этом число мицелл увеличиваете часть масел переходит в смолы. Некоторое испарение летучих фракций повышает вязкость дисперсионной среды битума.

При длительном нагреве теплостойкость битума увеличивается, однако одновременно повышается его твердость, чоэто рулонный ковер, наклеенный на перегретых битумах, становится жестким. При недостаточно жестком основании в условиях низких температур может произойти механическое разрушение водо-изоляшюнного ковра. Таким же недостатком обладает гидроизоляционный или антикоррозийный слой, выполненный из перегретого битума.

Таким образом, кратковременный нагрев битума до высокой температуры почти не изменяет структурно-механических свойств битума использоваться в производственных условиях. Целесообразно осуществлять специальными электронагревателями, устанавливаемым- на заборном участке трубопровода при насосной подаче битума.

Длительный нагрев битуме при высокой температуре значительна ухудшает его структурно-механические свойства и поэтому не должен допускаться. Для битума марки БН-IV оптимальной температурой в битумоварочном цехе следует считать 220°С, а оптимальным временем выработки всей емкости котла 1— 2 ч. Чтобы обеспечить одночасовой период термической обработка л «туча во всех слоях, необходимо расход его вести только периодически (циклично) с использование одновременно всей емкости котла.