Ugljovodonicna veziva i materijali...Hidroizolacije na bazi bitumena Hidroizolacioni materijali u...
Transcript of Ugljovodonicna veziva i materijali...Hidroizolacije na bazi bitumena Hidroizolacioni materijali u...
1
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIUvod: Bitumeni i katrani
■ Bitumeni i katrani mogu se svrstati u građevinske materijale i sirovine za industrijske proizvode koji se vrlo široko koriste u oblastima: putogradnja, hidroizolacije i antikoroziona zaštita.
■ Bitumeni i katrani su smeše visokomolekularnih ugljovodonika, kao i drugih organskih jedinjenja na bazi kiseonika, sumpora i azota.
■ Bitumeni i katrani imaju dobru prionljivost (atheziju) za kamen, pesak, beton, opeku, čelik i druge materijale.
■ Bitumeni i katrani odlikuju se vodonepropustljivo-šću, zadovoljavajućom otpornošću na atmosferske uticaje, plastičnošću i nizom drugih pozitivnih svojstava.
■ Definiše se kao crna, na normalnoj temperaturi polukruta ili kruta lepljiva masa, potpuno rastvorljiva u ugljendisulfidu (CS2).
■ Tehnički bitumeni dele se na prirodne i veštačke .■ Prirodni bitumeni se sreću u prirodi ili skoro u čistom
obliku, ili kao pratioci nekih stena – npr. krečnjaka i peščara.
■ Kako su prirodni bitumeni prilično deficitarni, odnosno, kako je eksploatacija bitumena sadržanih u stenskim masama vrlo skupa (usitnjavanje, pa zatim obrada toplom vodom ili rastvaračima), u građevinarstvu se danas prvenstveno koriste veštački bitumeni koji se dobijaju iz nafte .
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIBitumen
2
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIBitumen
● Izdvajanje o kome je reč na skici, vrši se postupcima atmosferske destilacije ili vakuum destilacije, pri čemu se dobijeni ostatak – bitumen ili neposredno koristi, ili se podvrgava dodatnim tretmanima–postupcima duvanja i deparafinacije (deasfaltizacije).
● Duvanje Kroz bitumen se na visokoj temperaturi uduvava vazduh → oksidacija, polimerizacija.
● DeparafinacijaSmanjivnje sadržaja parafina u ostatku (on je u većem procentu štetan sastojak)
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIBitumen
■ Elementarni sastav bitumena● Visokomolekularni ugljovodonici:
- Ugljenik (C) 70 – 80 % - Vodonik (H) 10 – 15 %
● Sumpor (S) 2 – 9 %● Kiseonik (O) 1 – 5 %● Azot (N) 0 – 2 %
Ovi elementi grade niz vrlo složenih jedinjenja, među kojima su najviše zastupljeni visoko-molekularni ugljovodonici metanskog (CnH2n+2) i naftenskog (CnH2n ) reda.
3
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIBitumen
Izdvajanje posebnih ugljovodoničnih jedinjenja je vrlo složeno, pa se stoga, radi izučavanja strukture i svojstava bitumena, najčešće specijalnim metodama, iz bitumena izdvajaju grupe ugljovodonika sa manje–više sličnim svojstvima.Ove grupe jedinjenjadate su pregledom na levoj strani slajda
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIKatran
Premda se često identifikuju, između bitumena i katrana postoje velike razlike:
■ Kao prvo, u dobijanju: Katran se dobija suvom destila-cijom kamenog uglja, mrkog uglja, drveta i slično.
■ Katrani brže stare usled isparavanja lakših ulja u njihovom sastavu, usled oksidacije i polimerizacije.
■ Katrani su osetljiviji na temperaturne promene, a prionljivost za agregat je veća, usled čega se često mešaju sa bitumenima.
■ Katran je otporniji na naftne derivate.■ Katran je mrkocrna viskozna tečnost, specifičnog
mirisa, sastavljena od mešavine različitih uljnihfrakcija, katranske smole, slobodnog ugljenika i manjih količina fenola, antracena, naftalina i drugih organskih jedinjenja.
4
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja: Viskoznost
■ Za određivanje viskoznosti koriste se odgovarajući viskozimetri kod kojih se ispitivanja sprovode na bazi teorijske viskoznosti, u kom slučaju se viskoznost izražava u Pa⋅ s.
■ Viskoznost katrana i još nekih drugih materijala na bazi bitumena, međutim, određuje se putem posebnog viskozimetra za katran, kod koga se kao pokazatelj usvaja vreme u sekundama, potrebno da kroz određenu mlaznicu istekne 50 cm3 supstance na temperaturi od 300 ili 400ºC. Otvori mlaznice su 10 ili 14 mm, u zavisnosti od viskoznosti uzorka.
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja: Reološka svojstva
5
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja: Penetracija
● Ispitivanje penetracije je osnovna metoda za identifikaciju bitumena za kolovozne zastore.● S obzirom na penetraciju, ovi bitumeni nose oznake BIT 200, BIT 130, BIT 45 itd.- što znači da u slučaju ovih bitumena penetracija iznosi 20 mm, 13 mm, 4.5 mm.● Ispitivanje penetracije omogu-ćava i definisanje viskoznosti bitumena (postoji niz empirijskih formula za zavisnost penetracija –viskoznost, za razne temperature).
Uređaj za ispitivanjepenetracije
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja: Tačka razmekšavanja po PK
● Bitumen, kao amorfni materijal, razmekšava se u širem temperaturnom intervalu, te je uveden pojam konvencionalne tačke razmekšavanja bitumena. To je temperatura koja se dobija primenom metode prstena i kuglice (PK) .● Ispitivanje tačke razmek-šavanja po PK je takođe jedna od standardnih metoda za identifikaciju bitumena: zajedno sa penetracijom, služi za označavanje bitumena za industrijske svrhe (duvanih bitumena). Npr. 85/40 – duvani bitumen sa tačkom razmekšavanja 85ºC i penetracijom od 4 mm .
Aparatura (gore) i postupak (dole) za ispitivanje tačke razmekšavanja po PK
● Postepeno zagrevanje u vodenom kupatiluuzorka bitumena, koji ispunjava metalniprsten propisanih dimenzija, preko kogase, pre početka ispitivanja, postavlja čelična
kuglica, takođe propisanih dimenzija.
6
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja: Rastegljivost – duktilitet i
Tačka loma po Frasu
Brzina istezanja: 5 cm/min!Т = 25 0C ↓
Pad temperature: 10C/min!↓
Merenje duktiliteta bitumena
Određivanje tačke loma po Frasu
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja : Indeks penetracije
■ Pri oceni kvaliteta bitumena veliki značaj ima odnos penetracije i temperature razmekšavanja.
■ S obzirom na uslove kojima su izloženi tokom eksploatacije, bitumeni se smatraju kvalitetnijim ako pri određenoj temperaturi razmekšavanja imaju veće vrednosti penetracije. Drugim rečima, odnos između penetracije i temperature razmekšavanja predstavlja merilo temperaturne osetljivosti bitumena .
■ Temperaturna osetljivost bitumena najčešće se definiše putem tzv. indeksa penetracije IP, koji je funkcija penetracije i tačke razmekšavanja po PK.Na sledećem slajdu prikazan je dijagram za definisanje indeksa penetracije – I P .
7
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALISvojstva i ispitivanja : Indeks penetracije
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIIspitivanje stabilnosti bitumena
■ Bitumen se u praksi izlaže delovanju visokih temperatura, kako bi mu se snizio viskozitet iomogućilo obavijanje agregata slojem optimalnedebljine. Time dolazi do određenih hemijskih procesau bitumenu i do promene njegovih svojstava .
■ Za ocenu ovih promena vrši se ispitivanje stabilnosti bitumena, koje se sastoji u zagrevanju bitumena 5 h na temperaturi 163ºC, u posudi prečnika 128 mm i u sloju debljine 4 mm. Meri se gubitak mase i vrše neka od osnovnih ispitivanja, pa se na bazi poređenja dobijenih rezultata donosi zaključak o stabilnosti bitumena .
■ Važeći tehnički propisi precizno definišu granice u okviru kojih mogu da se kreću svojstva bitumena posle izvršenog ispitivanja stabilnosti .
8
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIUgljovodonična veziva za kolovoze
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIUgljovodonična veziva za kolovoze
9
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIUgljovodonična veziva za kolovoze
Razređeni bitumeni za kolovozne zastore
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIUgljovodonična veziva za kolovoze
Bitumenske emulzije
10
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIUgljovodonična veziva za kolovoze
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: definicija, vrste asfalta
■ Pod asfaltima se podrazumevaju veštački kameni materijali dobijeni očvršćavanjem racionalno sastavljenih mešavina od:Ugljovodoničnih veziva (bitumena i/ili katrana),Kamenog brašna iKrupnijeg kamenog agregata (rečnog ili drobljenog).
■ Ovakve mešavine mogu se naći i u prirodi, pa se možegovoriti o prirodnim i veštačkim asfaltima.
■ U zavisnosti od vrste mešavine, postoji više tipova veštačkih asfalta:Površinske obrade,Penetracije, polupenetracije i zasuti makadam,Asfaltni betoni (asfalt – betoni),Liveni asfalti iSpecijalni asfalti.
11
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni
12
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni
⇐ Iz uslova da je: Vuv= muv /γuv= Vša
⇐ Iz uslova da vezivo obavije svazrna agregata slojem debljine е, tj.:Vuv= muv /γuv= е · Σ F(1)
U poslednjem, trećem izrazu je:k0 = γuv· e
13
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni
14
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni
Ispitivanje stabilnosti i tečenja po Maršalu■ Ovo ispitivanje vrši se na cilindrima Φ =101,6 mm, H=63,5 mm
koji se izrađuju zbijanjem, na tačno propisan način.■ Ovi uzorci se zagrevaju do T=60ºC, a zatim se podvrgavaju ispitivanju
stabilnosti i tečenja u naročitoj, Maršalovoj presi .■ Uzorak se u presi izlaže pritisku po izvodnicama, pri čemu su čeljusti kojima se vrši opterećenje polukružne, sa poluprečnicima krivine jednakim poluprečniku uzorka.
■ Brzina kretanja čeljusti je konstantna–50 mm/min. Prati se rast sile (kN) i rast deformacije na mernom instrumentu (mm).
■ U momentu dostizanja maksimalne sile vrši se očitavanje sile i odgovarajuće deformacije uzorka. Ove dve vrednosti označavaju se kaoStabilnost i tečenje po Maršalu .
■ Na bazi ove dve veličine sračunava se Modul ukočenosti po Maršalu na 60ºC, prema izrazu:
MPa (N/mm 10mmу
kNу 2 =⋅=mmтечење
стабилностM u
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni
15
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIAsfalti: Asfaltni betoni
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALILiveni asfalti
16
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALILiveni asfalti
Optimalni sadržaji pojedinih komponenata:• Kamen (plemenita sitnež):
- u tvrdo livenom asfaltu . . . . . . . . . . . . . . 40 – 50 %- u (običnom) livenom asfaltu . . . . . . . . . . 30 – 40 %
• Filer: najmanje 20 %• Bitumen 6,5 – 9 % • Pesak: dopuna do 100 %
■ U slučaju livenih asfalta, mora da bude zadovoljen i sledeći uslov:Procenat šupljina utresene (zbijene) mineralne mase sme da bude:
- za tvrdo livene asfalte: najviše 18 % ,- za livene asfalte (obične): najviše 22 % .
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALILiveni asfalti
17
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIHidroizolacije na bazi bitumena
■ Svaki materijal koji se primenjuje u hidroizolacijamatreba da bude:• Nepropustljiv za vlagu i vodu,• Dovoljno plastičan na niskim i postojan na povišenim
temperaturama,• Sposoban da bez oštećenja prati deformacije
podloge i da premosti manje pukotine u njoj,• Otporan prema mehaničkim i atmosferskim uticajima
(prema starenju),• Prionljiv za druge materijale,• Bez štetnog delovanja na materijale sa kojima
dolazi u dodir, na ljude i okolinu,• Primenljiv pri različitim uslovima rada,• Dobar elektro –izolator ,• Pogodan za primenu u smislu težine, otpornosti
prema oštećenjima tokom rada, lake nabavke i sl.
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIHidroizolacije na bazi bitumena
■ Na području hidroizolacija najširu primenu imaju industrijski bitumeni, koji se dobijaju postupkom duvanja (duvani bitumen).
■ Imaju visoku tačku razmekšavanja po PK, a malu penetraciju (veći indeks penetracije) .
■ Kod nas se proizvodi 6 standardnih vrsta duvanih bitumena, koji nose oznaku “ind.bit.” i sledeće brojne oznake: 70/30, 85/25, 85/40, 105/15, 115/15 i 135/10(prvi broj u oznaci je tačka razmekšavanja po PK, a drugi srednja vrednost penetracije).
■ Mehanička svojstva bitumena mogu se poboljšati upotrebom raznih vrsta armatura (sirovi krovni karton, sirova juta, azbestna lepenka, poliesterski filc, poliamidna tkanina, aluminijumska folija (“albifol”) i dr.
18
UGLjOVODONIČNA VEZIVA I MATERIJALIHidroizolacije na bazi bitumena
Hidroizolacioni materijali u rolnamaBitumenski trakasti proizvodi koji se pakuju u rolne, a proizvode se ili samo impregnisanjem, ili impregnisanjem i oblaganjem, ili, pak, samo oblaganjem odgovarajućih uložaka bilo čistim bitumenom, bilo modifikovanim (polimer – bitumenom), sa nekim punilom ili bez punila.