В последние годы значительно возрос интерес к композиционным материалам (КМ), что связано с возможностью изменения их прочностных показателей и эксплуатационных характеристик в широком интервале температур, влажности среды, отличными от свойств и параметров исходных компонентов. КМ обладают таким сочетанием физико-механических свойств, которое недостижимо в традиционных конструкционных материалах [1].
Композиционный материал представляет собой гетерогенную систему, состоящую из двух частей (связущего и наполнителя) или большего числа фаз, имеющих различную физико-химическую природу, для которой характерно наличие развитых внутренних поверхностей раздела, градиентов концентраций и внутренних напряжений.
В данной работе является создание композиционных материалов, в которых в качестве связующего материала были использованы нефтебитуминозные породы (НБП). Природные битумы являются относительно дешевым альтернативным источником углеводородного сырья. В Западном Казахстане имеются огромные запасы нефтебитуминозных пород (950–1000 млн.т.), содержащие в своем составе природный битум.
Целью данной работы является изучение процессов отверждения НБП с различными модифицирующими добавками и разработка технологии изготовления монолитных покрытий, кровельных гидроизоляционных материалов, мастик, лаков, красок и герметиков, покрытий для строительства автомобильных дорог на основе природных битумов.
Были исследованы нефтебитуминозные породы Западного Казахстана месторождения Тюбкараган (скв. 606, ), Мунайлы-Мола.
Отверждение составов проводили при комнатной температуре в течение 48 часов. В качестве добавок были использованы минералы, тиокол с отвердителем, растворы бутилкаучука в бензине, клея АПД-1, активные полимерныхедобавки АПД-1 и АПД-2 Твердость полученных монолитных покрытий определяли по методу Шора. Для выделения битума из НБП применяли процесс водно-щелочной экстракции. Образцы получали смешением природного битума с различными добавками.
Показано, что добавка АПД 1 увеличивает твердость образцов до 31-70 усл. ед., а АПД 2 – до 63-69 усл. ед. Тиокол способствует увеличению твердости по Шору А до 32-36 усл. ед. Твердость отвержденного тиокола составляет 42 усл. ед., а битума – 33 усл. ед.
Минерал 2 увеличивает твердость покрытия на основе породы №1 до 25, а образца на основе породы №2 до 18 усл. ед. Наибольшее увеличение твердости по Шору А наблюдается при введении добавки минерала 1 – 78-80 усл. ед. для породы №2 и №1, соответственно.
Полученные монолитные покрытия с высокой твердостью 63-80 усл. ед. могут быть применены в качестве полов производственных помещений, беговых дорожек, баскетбольных и волейбольных площадок, что весьма актуально, поскольку не требуют никаких энергозатрат для нагрева и активации ингредиентов, что весьма перспективно, поскольку полимерные связующие очень дорогие и завозятся в Казахстан извне.
Рентгенофазовый анализ продуктов взаимодействия пород №1 и №2 с неорганическими минералами, а также активными полимерными добавками (АПД) не позволяет обнаружить образование новой фазы, но появление твердого монолитного покрытия с твердостью по Шоу А 63–80 усл. ед. может служить прямым доказательством протекания реакции литификации (отверждения) силикатов натрия с НБП при комнатной температуре.