Способ получения асбесто-битумной эмульсии

 

Изобретение относится к строительным материалам и касается способа получения мастики для устройства безрулонных кровель крыш зданий, а также для гидроизоляции строительных конструкций. Способ получения асбесто-битумной эмульсии заключается в получении суспензии асбеста в воде при умеренном перемешивании, диспергировании расплавленного битума в воде в интенсивном смесителе типа "Гарт" или коллоидной мельнице до получения частиц битума менее 0,15 мм в присутствии эмульгатора и последующем перемешивании суспензии асбеста и диспергированного битума при умеренном перемешивании с получением готовой эмульсии следующего соотношения: битум : асбест : эмульгатор = 1 : 0,85-2 : 0,005-0,16 и их суммарной концентрации в эмульсии 40 - 56,8 %. Эмульгатор выбирают из группы: смесь асбеста с мелкомолотой окисью кальция в соотношении 0,24 - 0,3 : 0,08 - 0,12, алкиларилсульфонат натрия, смесь полиметиленнафталинсульфонатов натрия с лигносульфонатом натрия, натриевые или калиевые соли кислот таллового масла, оксиэтилированные жирные спирты C₈ - С₁₈ со степенью оксиэтилирования 8-12. Технический результат: повышение прочности при разрыве, водонепроницаемости при эксплуатации с достаточно высокой скоростью удаления влаги при высушивании в естественных условиях. 1 табл.

Изобретение относится к строительным материалам и касается способа получения мастики для устройства безрулонных кровель крыш зданий, а также для гидроизоляции строительных конструкций.

Сочетание битума и асбеста в мастике позволяет создать кровлю, имеющую достаточную прочность и хорошее сопротивление проникновению воды в течение длительного срока эксплуатации.

Известен способ получения битумной эмульсии в воде путем диспергирования битума (110 - 120^oC) в 2-3% водном растворе алкилбензолсульфонате (C₁₁ - C₁₈) натрия (Авт. свид. СССР 206375). Применение данной эмульсии в кровле не обеспечивает прочности покрытия.

В другом техническом решении (Авт. свид. СССР 463684) используются алкилбензолсульфонаты натрия с длиной углеродной цепи <C и >C₁₈, которые смешиваются в соотношении 1:1.

В качестве эмульгатора при получении битумной эмульсии используют также щелочной лигнин (2-4% в воде) (Авт. свид. СССР 385995).

Эмульгатором для битума являются также щелочно-земельные соли кислот таллового масла (пат. США. 5772749).

В качестве твердого эмульгатора для битума используют смесь асбеста и негашеной извести при соотношении битум:асбест:известь = 1:0,24-0,3:0,08-0,12 (Авт. свид. СССР 1597374).

Для устройства безрулонных кровель используют мастику состава: битум - 36,64 глина - 1,91 асбест - 1,91 зола ТЭЦ - 18,31 эмульгатор - 2-окси 1,3 пропилендиамин NNN'N'-тетраметилен фосфоновая кислота - 0,2-0,35 вода - Остальное (Патент РФ 2012573).

Такой состав не обеспечивает достаточную прочность кровли.

В другом техническом решении (А.С. СССР 1796644) соотношение органического вяжущего (гудрона) к асбесту равно 1: 0,2-0,33.

Наиболее близким техническим решением является изобретение, где указано еще более высокое наполнение мастики асбестом (соотношение битум:асбест= 1: 0,66-0,85) (А.С.СССР 1393833).

Во всех перечисленных выше технических решениях диспергирование битума в воде производилось за счет высокоскоростного перемешивания расплавленного битума в воде в присутствии асбеста.

Известно, что асбест является минеральным волокнистым материалом и его ценность определяется длиной волокон. При диспергировании битума в присутствии асбеста неизбежно происходит разрыв волокон и уменьшение их длины. Следствием этого имеет место снижение прочностных показателей кровельного композиционного материала. Кроме того, сам процесс диспергирования битума при высоких скоростях сдвига затруднен вследствие высокой вязкости суспензии асбеста в воде при высоком содержании асбеста в композиции и высокой концентрации битума и асбеста в воде.

Целью настоящего изобретения было создание битумно-асбестовой композиции при любом высоком соотношении битум:асбест 1:0,85-2, обеспечивающем требуемое соотношение свойств кровельного материала: прочность при разрыве и водонепроницаемость при эксплуатации с достаточно высокой скоростью удаления влаги при высушивании в естественных условиях (на крыше) при обустройстве кровли методом полива.

Упомянутые цели были достигнуты путем приготовления асбесто-битумной эмульсии в три стадии: А. На первой стадии производят диспергирование битума в воде в присутствии растворенных в воде эмульгаторов в аппаратах с высокими скоростями перемешивания либо периодического, либо непрерывного действия или циркуляционного типа
В качестве битумного связующего могут быть использованы любые битумы с температурой плавления ниже 90^oC. Предпочтительно использовать битум нефтяной вязкий дорожный БНД 60/90 (ГОСТ 22245-90).

В качестве эмульгаторов могут быть использованы водорастворимые вещества:
- алкиларилсульфонаты натрия или калия (сульфонол НП-3 марок 810, 1214, 814) (ТУ 3.01 Украины 005-92)
- полиметиленнафталинсульфонаты натрия в смеси с лигниносульфонатом натрия - пластификатор С-3 (ТУ 2481-001-01815236-97)
- натриевые или калиевые соли кислот таллового масла (ТУ 38.303-03-064-93)
- оксиэтилированные жирные спирты с числом атомов углерода в алкильном радикале C₈ - C₁₈ и степенью оксиэтилирования 8-12, такие как синтанол ДС-10 (ТУ 6-14-577-70) или АЛМ -10 (ТУ 6-14- 864-88) при соотношении битум: эмульгатор = 1:0,005-0,16.

В качестве эмульгаторов при диспергировании могут также использоваться твердые эмульгаторы, такие как мелкомолотая негашеная известь (ГОСТ 8677-76) и асбест хризотиловый (ГОСТ 12871-93Е) при соотношении битум:асбест:известь = 1:0,24-0,3:0,08-0,12.

Диспергирование битума в воде производят при температурах, приближающихся к температуре кипения воды (выше температуры плавления битума).

В качестве аппарата для диспергирования битума используют: смесители периодического действия с мешалкой (число оборотов мешалки до 8000 в мин) либо смесители непрерывного действия типа "Гарт" или типа коллоидной мельницы. Желательно получать частицы битума с максимальным размером менее 0,15 мм.

Б. На второй стадии производят смешение асбеста с водой в обычных аппаратах с мешалками. Концентрация асбеста в воде может быть в пределах 40-70% и определяется технологическими возможностями транспортировки данной суспензии.

В. На третьей стадии смешивают эмульсию битума в воде с суспензией асбеста в воде в аппарате с мешалкой обычного типа
При этом в конечной асбесто-битумной эмульсии соотношение компонентов битум: асбест: эмульгатор равно 1:0,85-2:0,005-0,16.

В дальнейшем существо предлагаемого изобретения поясняется примерами его выполнения.

Пример контрольный по А.С. СССР 1393833.

В аппарат - диспергатор загружают битум, асбест марки А-7-450, воду в соотношении 1:0,85:1,85. Проводят диспергирование при температуре 90-96^oC в течение 5 минут при числе оборотов мешалки 8000 в мин. Получают асбесто-битумную эмульсию с концентрацией сухого остатка 50,1%. Размер частиц битума - менее 0,2 мм, размер частиц асбеста вместо исходного - 0,4 мм стал 0,2 мм.

Пример 1. В аппарат - диспергатор загружают битум, алкилбензолсульфонат натрия (сульфонол-НП-3), воду в соотношении 1:0,005:0,8. Производят диспергирование при температуре 90-96^oC в течение 5 минут при числе оборотов мешалки 8000 в мин. Получают размер частиц битума менее 0,15 мм.

Готовят суспензию асбеста в воде при соотношении асбест:вода = 1:1. Смешивают битумную эмульсию с суспензией асбеста в соотношении 1: 0,85 и получают асбесто-битумную эмульсию, имеющую соотношение битум: асбест: эмульгатор = 1:0,85:0,005 при содержании сухого остатка 52,8 %.

Пример 2. В качестве эмульгатора при диспергировании битума в воде используют пластификатор С-3. Соотношение битум: эмульгатор: вода = 1:0,1:1,2. Условия диспергирования - прежние. Смешивают асбест с водой при соотношении асбест: вода, равном 0,8:1. Смешивают битумную эмульсию и суспензию асбеста в воде при соотношении битумная эмульсия:суспензия асбеста, равном 1:1,2. Получают асбесто-битумную эмульсию, имеющую соотношение битум: асбест: эмульгатор = 1:0,96:0,1 при содержании сухого остатка 46,8 %.

Пример 3. В качестве эмульгатора при диспергировании битума в воде используют калиевую соль кислот таллового масла при соотношении битум:эмульгатор:вода = 1:0,054:1,5.

Условия диспергирования прежние.

Смешивают асбест с водой при соотношении асбест:вода =1:1,5.

Смешивают битумную эмульсию и суспензию асбеста в воде при соотношении битумная эмульсия: суспензия асбеста = 1:2.

Получают асбесто-битумную эмульсию, имеющую соотношение битум: асбест: эмульгатор = 1:2:0,054 при содержании сухого остатка 40,4%.

Пример 4. В качестве эмульгатора при диспергировании битума в воде используют смесь негашеной извести и асбеста в соотношении битум:асбест:известь:вода = 1:0,25:0,1:2.

Условия диспергирования прежние.

Смешивают асбест с водой при соотношении асбест:вода 1:1.

Смешивают битумную эмульсию с суспензией асбеста в соотношении 1:1. Получают асбесто-битумную эмульсию, имеющую соотношение битум:асбест:известь = 1:1,92:0,1 при содержании сухого остатка 45%.

Пример 5. В качестве эмульгатора при диспергировании битума в воде используют синтанол АЛМ - 10 при соотношении битум: эмульгатор:вода =1:0,157: 0,95.

Условия диспергирования прежние.

Смешивают асбест с водой при соотношении асбест:вода 1,15:0,8.

Смешивают битумную эмульсию с суспензией асбеста в соотношении 1:1 по весу.

Получают асбесто-битумную эмульсию, имеющую соотношение битум: асбест = 1:1,1 при содержании сухого остатка 56,8%.

Испытания полученных образцов асбесто-битумных мастик проводили по следующим параметрам:
- на прочность при разрыве - по ГОСТ 26589-94 на образцах лопатках типа 1 со скоростью перемещения подвижного захвата 100 ± 10 мм/мин;
- на водонепроницаемость - по ГОСТ - 26589-94;
- на скорость сушки при 22^o при естественной конвекции воздуха.

Результаты испытания приведены в таблице.

Приведенные результаты показывают, что асбесто-битумная мастика, изготовленная по предлагаемому способу, дает возможность получать кровельный материал с лучшим комплексом свойств, в первую очередь с лучшей прочностью при разрыве.

Формула изобретения

Способ получения асбесто-битумной эмульсии, включающий приготовление суспензии асбеста в воде и перемешивание ее с расплавленным битумом, отличающийся тем, что суспензию асбеста в воде получают при умеренном перемешивании, а расплавленный битум предварительно диспергируют в воде в интенсивном смесителе типа "Гарт" или коллоидной мельницы до получения частиц битума менее 0,15 мм в присутствии эмульгатора, выбранного из группы: смесь асбеста с мелкомолотой окисью кальция в соотношении 0,24 - 0,3 : 0,08 - 0,12, алкиларилсульфонат натрия, смесь полиметиленнафталинсульфонатов натрия с лигносульфонатом натрия, натриевые или калиевые соли кислот таллового масла, оксиэтилированные жирные спирты C₈-C₁₈ со степенью оксиэтилирования 8 - 12, при этом диспергированный битум и суспензию асбеста смешивают при умеренном перемешивании с получением в готовой эмульсии следующего соотношения: битум : асбест : эмульгатор = 1 : 0,85 - 2 : 0,005 - 0,16 и их суммарной концентрации в эмульсии 40 - 56,8%.

РИСУНКИ

Рисунок 1