Введение к работе
Актуальность проблемы. Композиционные битумно-полимерные материалы находят широкое применение в промышленном и гражданском строительстве. Одним из эффективных способов формирования необходимого комплекса эксплуатационных свойств композиционных битумно-полимерных материалов является их наполнение минеральными наполнителями. Введение минеральных наполнителей способствует улучшению необходимых технологических и физико-механических свойств композиционных битумно-полимерных материалов, повышает экономическую эффективность производства, решает экологическую задачу при использовании отходов производства.
Обычно в рецептуре композиционных битумно-полимерных материалов достаточно широко используются минеральные наполнители природного происхождения - тальк (силикат магния), доломит (карбонат кальция и магния), каолин (алюмосиликат) и др. Учитывая ограниченность ассортимента минеральных наполнителей для производства указанных композиционных материалов, их исчерпывающиеся запасы важной экономической, технологической, а также экологической проблемой для промышленности строительных материалов является увеличение ассортимента минеральных наполнителей и улучшение их качества. Поэтому эффективное использование новых сырьевых ресурсов - минерала природного происхождения - шунгита и модифицированных золоотходов от сжигания твердого топлива на ТЭС приобретает большую актуальность. Однако несмотря на наличие больших запасов природного сырья - шунгита и отходов производства - золоотходов, они до настоящего времени не находят должного применения при производстве композиционных битумно-полимерных и других строительных материалов разного назначения. Для успешного применения новых продуктов в качестве минерального наполнителя для композиционных материалов необходимо соблюдение основного требования - стабильности их
2 химического состава и физико-химических свойств. Поэтому изучение
химического состава и физико-химических свойств этих продуктов в течение
длительного времени и возможности их использования в композиционных
битумно-полимерных материалах является актуальной проблемой.
Цель работы. Разработка композиционных битумно-полимерных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами.
Для решения поставленной цели были определены следующие задачи:
исследования химического состава и физико-химических свойств шунгита в течение длительного времени;
изучение влияния шунгита и фракционированных золоотходов на свойства модельных и производственных композиционных битумно-полимерных материалов;
изучение влияния степени дисперсности шунгита и фракционированных золоотходов на свойства разрабатываемых композиционных материалов;
- изучение влияния термопластов, термоэластопластов, каучуков на
свойства исследуемых композиционных материалов;
- разработка экспресс-метода и установление критериев оценки
работоспособности композиционных битумно-полимерных материалов;
проведение испытаний композиционных битумно-полимерных материалов, содержащих в рецептуре шунгит или фракционированные золоотходы, в производственных условиях и изготовление опытно-промышленных партий материалов;
- обоснование научно-практических рекомендаций по применению
шунгита и фракционированных золоотходов для производства
композиционных битумно-полимерных рулонных кровельных и
гидроизоляционных материалов.
Научная новизна. Проведено изучение химического состава и физико-химических свойств шунгита в течение длительного времени и установлена
з высокая стабильность состава и основных характеристик наполнителя.
Показано, что шунгит соответствует требованиям, предъявляемым к минеральным наполнителям для композиционных битумно-полимерных материалов. Впервые установлена связь между составом шунгита и свойствами разработанных композиционных битумно-полимерных материалов. Разработаны новые рецептуры для композиционных битумно-полимерных материалов, содержащих шунгит или фракционированные золоотходы. Изучено влияние термопластов, термоэластопластов и каучуков на свойства исследуемых композиционных материалов с шунгитом или фракционированными золоотходами и установлено, что введение ДСТ-30 значительно улучшает гибкость и температуру хрупкости, введение ПЭНП, ПП значительно улучшает теплостойкость и температуру размягчения, что необходимо учитывать при эксплуатации материалов. Изучено влияние высокодисперсных порошков шунгита и фракционированных золоотходов в качестве минеральных наполнителей на свойства композиционных битумно-полимерных материалов и установлено, что в результате механоизмельчения в планетарной мельнице величина их удельной поверхности увеличилась на 50%, а теплостойкость и температура размягчения композиции увеличилась на 12-15%, соответственно. Разработан экспресс-метод и установлены критерии оценки работоспособности композиционных битумно-полимерных материалов - гибкость и температура хрупкости.
Практическая ценность. Предложены новые минеральные наполнители для композиционных битумно-полимерпых материалов - шунгит -тонкоизмельченный минерал природного происхождения (Карелия) и фракционированные золоотходы от сжигания каменного угля на ТЭС, что позволило расширить имеющийся ассортимент минеральных наполнителей и получить композиционные материалы с улучшенными эксплуатационными свойствами. На ОАО «Завод Филикровля» проведены опытно-промышленные испытания разработанных битумно-полимерных и гидроизоляционных
4 материалов, в рецептуре которых были использованы шунгит или
фракционированные золоотходы, что позволило получить композиционные
материалы с улучшенными эксплуатационными свойствами при сохранении
технологических свойств. Разработан экспресс-метод и установлены критерии
оценки работоспособности композиционных битумно-полимерных
материалов. Подтвержденный годовой экономический эффект ОАО «Завод
Филикровля» от применения шунгита и фракционированных золоотходов в
промышленной рецептуре композиционных битумно-полимерных и
гидроизоляционных материалов составил 3,4 млн. руб.
Апробация работы. Материалы, представленные в диссертации, докладывались на XLII Международной научной конференции «Научно-технический прогресс» (г. Новосибирск, 2004), 6-ой Научно-технической конференции РГУ им. И.М. Губкина (Москва, 2005), на научном семинаре в отделе прогрессивных исследований, разработок и испытаний ОАО «Завод Филикровля» (июнь, 2004).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 5 статей и 2 тезисов докладов на научно-технических конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 136 стр. машинописного текста, содержит 14 рисунков, 33 таблицы, 3 приложения, состоит из введения, литературного обзора, объектов и методов исследования, экспериментальных исследований и их обсуждения, выводов, списка литературы (212 наименований), три приложения.
