Các chất kết dính hữu cơ

Tính chất cơ bản của Chất kết dính hữu cơ

Tính chất cơ bản của CKDHC dạng quánh
Tính quánh
Độ quánh của CKDHC phụ thuộc vào hàm lượng các nhóm cấu tạo hóa học và nhiệt độ của môi trường. Khi hàm lượng nhóm asfalt tăng lên và hàm lượng nhóm chất dầu giảm thì độ quánh của bi tum tăng lên. Khi nhiệt độ của môi trường tăng cao nhóm chất nhựa sẽ bị chảy lỏng độ quánh của bitum sẽ giảm xuống.
Để đánh giá độ quánh của CKDHC người ta dùng chỉ tiêu độ cắm sâu của kim (có trọng lượng 100 g, đường kính 1 mm) của dụng cụ tiêu chuẩn (hình 1) vào CKDHC ở nhiệt độ 25oC trong 5 giây. Độ kim lún ký hiệu là P (đo bằng độ, 1 độ bằng 0,1 mm). Trị số P càng nhỏ thì độ quánh của CKDHC càng cao

Hình 1: Dụng cụ đo độ quánh
1.Đồng hồ đo; 2.Kim; 3.Vít;
4.Đầu kim; 5.Mẫu nhựa; 6.Nước

Tính dẻo
Tính dẻo đặc trưng cho khả năng biến dạng của CKDHC dưới tác dụng của ngoại lực.
Tính dẻo của CKDHC cũng giống như tính quánh, phụ thuộc vào nhiệt độ và thành phần nhóm, khi nhiệt độ tăng tính dẻo cũng tăng và ngược lại. Trong trường hợp đó CKDHC dùng làm mặt đường hay trong các kết cấu khác có thể tạo thành các vết nứt. Tính dẻo của CKDHC được đánh giá bằng độ kéo dài, ký hiệu là L (cm) của mẫu tiêu chuẩn và được xác định bằng dụng cụ đo độ dài (hình 2). Nhiệt độ thí nghiệm tính dẻo là 25oC, tốc độ kéo là 5cm/phút. Độ kéo dài càng lớn thì độ dẻo càng cao

Hình 2: Dụng cụ đo độ kéo dài
1. Thước đo; 2,3.Mẫu kéo; 4. Vít cố dịnh;

Tính ổn định nhiệt
Khi nhiệt độ thay đổi, tính quánh, tính dẻo của CKDHC thay đổi, sự thay đổi đó càng nhỏ thì CKDHC có tính ổn định nhiệt độ càng cao.
Tính ổn định nhiệt của CKDHC phụ thuộc vào thành phần hóa học của nó. Khi hàm lượng nhóm asfalt tăng thì tính ổn định nhiệt của CKDHC tăng và ngược lại.
Bước chuyển của CKDHC từ trạng thái rắn sang trạng thái quánh rồi hóa lỏng và ngược lại xảy ra trong khoảng nhiệt độ nhất định. Do đó tính ổn định nhiệt của CKDHC có thể biểu thị bằng khoảng nhiệt độ đó. Khoảng biến đổi nhiệt độ ký hiệu là T được xác định bằng công thức:
T = Tm – Tc
Trong đó : Tm – nhiệt độ hóa mềm của CKDHC.
Tc – nhiệt độ hóa cứng của CKDHC
Nếu T càng lớn thì tính ổn định nhiệt của CKDHC càng cao.
Trị số nhiệt độ hóa mềm của CKDHC ngoài việc dùng để xác định khoảng biến đổi nhiệt độ T nó còn có ý nghĩa thực tế quan trọng. Trong xây dựng đường người ta thường dùng bitum để rải mặt đường, do đó khi gặp nhiệt độ cao nếu Tm không thích hợp thì bitum có thể bị chảy làm cho mặt đường có dạng làn sóng, dồn đống.
Vì vậy, nhiệt độ hóa mềm cũng là một chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng của CKDHC. Nhiệt độ hóa mềm của CKDHC được xác định bằng dụng cụ “vòng và bi“ (hình 9-3). Khối lượng của viên bi bằng 3,5g, đường kính 9,53mm và vòng có kích thước như hình vẽ.
Để xác định nhiệt độ hóa mềm người ta đun nóng bình chứa chất lỏng (thường là nước) với tốc độ 5oC/phút. Dưới tác dụng của nhiệt độ tăng dần, đến một lúc nào đó CKDHC bị nóng chảy lỏng ra, viên bi cùng bi tum rơi xuống. Nhiệt độ chất lỏng trong bình, ứng với lúc viên bi tiếp xúc với bản dưới của giá đỡ được xem là nhiệt độ hóa mềm của CKDHC.
Nhiệt độ hóa cứng của CKDHC có thể xác định bằng dụng cụ đo độ kim lún. Nhiệt độ hóa cứng là nhiệt độ ứng với độ kim lún bằng 1 độ.
Tính hóa già
Do ảnh hưởng của thời tiết mà tính chất và thành phần của CKDHC thay đổi nghĩa là làm cho CKDHC bị hóa già. Sự hóa già làm cho tính quánh, tính dòn của CKDHC tăng lên, làm xuất hiện các vết nứt trong lớp phủ mặt đường, tăng quá trình phá hoại do ăn mòn. Quá trình hoá già của lớp phủ mặt đường có thể chia làm hai giai đoạn. Giai đoạn 1 cường độ và tính ổn định biến dạng tăng. Giai đoạn 2 CKDHC bắt đầu già, cấu trúc thay đổi, làm lớp phủ bị phá hoại. Tuy vậy sự hoá già của CKDHC phát triển chậm, thường sau 10 năm sử dụng sự hoá già mới ở mức độ cao. Tính hoá già có thể xác định ngay tại hiện trường hoặc bằng mẫu thử thí nghiệm trong các buồng khí hậu nhân tạo.
Tính ổn định khi đun nóng
Khi dùng CKDHC người ta thường phải đun nóng lên đến nhiệt độ 160oC trong thời gian khá dài, do đó các thành phần nhẹ có thể bốc hơi, làm thay đổi tính chất của CKDHC.
Sau khi tiến hành thí nghiệm này các loại bi tum dầu mỏ quánh phải có hao hụt trọng lượng không được lớn hơn 1%, độ kim lún và độ kéo dài thay đổi không được lớn hơn 40% so với trị số ban đầu.

Hình 3: Dụng cụ vòng và hòn bi
1.Viên bi; 2.Vòng; 3. Giá trên; 4. Giá dưới.

Nhiệt độ bốc cháy
Khi đun CKDHC đến một nhiệt độ nhất định thì các chất dầu nhẹ bốc hơi hòa lẫn vào môi trường xung quanh tạo nên một hỗn hợp dễ cháy. Để xác định nhiệt độ bốc cháy, người ta dùng dụng cụ riêng (hình 4). Trong thí nghiệm, nếu ngọn lửa lan khắp mặt CKDHC thì nhiệt độ lúc đó được xem là nhiệt độ bốc cháy. Nhiệt độ bốc cháy của CKDHC thường nhỏ hơn 200oC. Nhiệt độ này là một chỉ tiêu quan trọng về an toàn khi gia công CKDHC.

Hình 4: Dụng cụ xác định nhiệt độ bốc cháy
1.Nhiệt kế;2. Nhựa; 3. Cát

Khi đun CKDHC đến một nhiệt độ nhất định thì các chất dầu nhẹ bốc hơi hòa lẫn vào môi trường xung quanh tạo nên một hỗn hợp dễ cháy. Để xác định nhiệt độ bốc cháy, người ta dùng dụng cụ riêng (hình 9-4). Trong thí nghiệm, nếu ngọn lửa lan khắp mặt CKDHC thì nhiệt độ lúc đó được xem là nhiệt độ bốc cháy. Nhiệt độ bốc cháy của CKDHC thường nhỏ hơn 200oC. Nhiệt độ này là một chỉ tiêu quan trọng về an toàn khi gia công CKDHC.
Tính bám dính
Sự liên kết của CKDHC với bề mặt vật liệu khoáng có liên quan đến quá trình thay đổi lý hoá khi hai chất tiếp xúc với nhau. Sự liên kết này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên cường độ và tính ổn định với nước, với nhiệt độ của CKDHC và vật liệu khoáng.
Khi nhào trộn CKHDC với vật liệu khoáng, các hạt khoáng được thấm ướt bằng CKHDC và tạo thành một lớp hấp phụ. Khi đó các phân tử CKHDC ở trong lớp hấp phụ sẽ tương tác với các phân tử của vật liệu khoáng ở lớp bề mặt. Tương tác đó có thể là tương tác lý học hay hoá học.
Lực liên kết hoá học lớn hơn rất nhiều so với lực liên kết lý học, do đó khi CKHDC tương tác hoá học với vật liệu khoáng thì cường độ liên kết sẽ lớn nhất.
Liên kết của CKHDC với vật liệu khoáng trước hết phụ thuộc vào thành phần của CKHDC. Khi nhóm chất nhựa trong CKHD càng nhiều thì sự liên kết của nó với vật liệu khoáng càng tốt.
Liên kết của CKHDC với vật liệu khoáng còn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu khoáng. Các loại đá bazơ liên kết với CKHDC tốt hơn với các loại đá axit.
Mức độ liên kết của CKHDC với bề mặt vật liệu đá hoa có thể đánh giá theo độ bền của màng CKHDC trên bề mặt đá hoa khi nhúng trong nước sôi. Nếu sau khi thí nghiệm, hơn 2/3 bề mặt của hạt đá hoa vẫn được CKHDC bao bọc thì độ liên kết của CKHDC với bề mặt đá hoa là tốt.
Thực tế khi chế tạo hỗn hợp CKHDC và vật liệu khoáng, người ta dùng nhiều loại đá khác nhau, do đó mức độ liên kết của nó cũng có thể khác nhau.
Tính chất cơ bản của CKDHC dạng lỏng
Độ nhớt:
Cũng như CKDHC dạng quánh, độ nhớt của CKDHC dạng lỏng phụ thuộc vào thành phần của các nhóm hóa học và tỉ lệ giữa lượng chất rắn và chất lỏng dùng để pha loãng. Khi trong CKDHC chứa nhiều nhóm chất nhựa, chất rắn và chứa ít nhóm dầu thì độ nhớt của nó tăng lên.
Độ nhớt của CKDHC lỏng được xác định bằng nhớt kế (hình 9-5). Độ nhớt của CKDHC lỏng đặc trưng bằng thời gian để 50ml CKDHC lỏng chảy qua lỗ đáy của dụng cụ có đường kính 5mm, ở nhiệt độ 60oC.
Phần cất (thành phần dễ bay hơi)
Số lượng và chất lượng phần cất là chỉ tiêu gián tiếp biểu thị tốc độ đông đặc lại của CKDHC lỏng ở mặt đường. Nếu CKDHC lỏng chứa nhiều thành phần này và nó có nhiệt độ sôi thấp thì quá trình đông đặc của CKDHC sẽ nhanh. Để xác định thành phần cất của CKDHC lỏng cần cất ở các nhiệt độ khác nhau: 225oC, 315oC và 360oC. Tính chất của phần còn lại sau khi cất đến nhiệt độ 360oC sẽ đặc trưng cho loại CKDHC lỏng và tính chất của nó trong thời gian sử dụng ở mặt đường. Các tính chất này được xác định như với CKDHC đặc quánh.
Có thể xác định khả năng thi công (đặc lại) của CKDHC lỏng bằng chỉ tiêu lượng bay hơi (%) khi nung CKDHC lỏng từ 60oC đến 100oC và thời gian 1 đến 5 giờ tùy loại CKDHC lỏng. Chỉ tiêu này gần sát thực tế hơn chỉ tiêu phần cất nêu ở trên.
Tính chất của CKDHC dạng nhũ tương
Nhũ tương là một hệ thống keo phức tạp gồm hai chất lỏng không hoà tan lẫn nhau. Trong đó, một chất lỏng phân tán trong chất lỏng kia dưới dạng những giọt nhỏ li ti, gọi là pha phân tán, còn chất lỏng kia gọi là môi trường phân tán.
Nếu pha phân tán là bitum hay guđrông, còn môi trường phân tán là nước thì gọi là nhũ tương dầu – nước (DN) hay còn gọi là nhũ tương thuận.
Nếu pha phân tán là những giọt nước, còn CKDHC là môi trường phân tán, thì gọi là nhũ tương nước – dầu (ND) hay còn gọi là nhũ tương nghịch.
Để cho nhũ tương được ổn định người ta cho thêm vào chất nhũ hóa – chất phụ gia hoạt tính bề mặt. Chất nhũ hóa sẽ hấp phụ trên bề mặt các giọt CKDHC làm giảm sức căng bề mặt ở mặt phân chia của CKDHC với nước. Đồng thời nó tạo ra trên bề mặt các giọt bitum một màng mỏng kết cấu bền vững, có tác dụng ngăn cản sự kết tụ của chúng, làm cho nhũ tương ổn định.
Chất nhũ hóa được chia ra các nhóm: anion hoạt tính, cation hoạt tính và không sinh ra ion.
Chất nhũ hóa anion hoạt tính gồm có: xà phòng của các axit béo, axit nhựa, axit naftalen và các axit sunfua naftalen.

Hình 5: Nhớt kế
1.Nước; 2. Nắp đậy; 3. Cốc đo độ nhớt;
4. Chốt nút; 5.Cánh khuấy;
6.Vói nước;7.Cối đo độ nhớt;
8.Nút tròn; 9.Bình đo; 10. Bếp nhiệt; 11.Bộ phận làm nóng nước.

Chất nhũ hóa cation hoạt tính là những muối của các hợp chất amôniac bậc bốn; các amin bậc nhất, bậc hai và các muối của chúng; các điamin…
Nhóm không sinh ra ion bao gồm các hợp chất không hòa tan trong nước, chủ yếu là các este.
Ngoài những loại chất nhũ hóa dạng hữu cơ trên, khi chế tạo nhũ tương còn dùng chất nhũ hóa dạng bột vô cơ. Những chất nhũ hóa dạng vô cơ hay là dùng vôi bột, vôi tôi, đất sét, đất hoàng thổ.÷
Nhũ tương có những tính chất cơ bản sau :
Tính ổn định khi vận chuyển và bảo quản.
Tính ổn định khi bảo quản đặc trưng cho khả năng của nhũ tương bảo toàn được các tính chất khi nhiệt độ thay đổi, nghĩa là nó không lắng đọng, không tạo thành lớp vỏ và bảo toàn tính đồng nhất trong một khoảng thời gian nhất định, thường được xác định sau 7 và 30 ngày bảo quản (theo tiêu chuẩn 18659 – 81 của Liên Xô cũ). Các loại nhũ tương có thành phần khác nhau có thể ổn định trong lúc bảo quản ở nhiệt độ từ +3oC đến +4oC trong 30 ngày.
Tính ổn định khi vận chuyển hay khi chịu tác dụng của ngoại lực được xác định bằng khả năng của nhũ tương bảo toàn tính chất khi chuyên chở và khi thi công.
Để xác định được tính ổn định khi bảo quản và khi vận chuyển, lấy nhũ tương đã được bảo quản sau 7 ngày và 30 ngày cho chảy qua sàng có kích thước lỗ sàng 0,14mm, yêu cầu là lượng còn lại trên sàng không quá 0,1% theo trọng lượng và bảo đảm các tính chất khác theo tiêu chuẩn của nhà nước.
Tính ổn định khi vận chuyển được kiểm tra theo các tính chất của bitum sau 2 giờ vận chuyển phải đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật của quy phạm.
Tính dính bám của màng chất dính kết với vật liệu khoáng.

Tính dính bám được kiểm tra bằng trị số bề mặt của đá dăm vẫn còn được phủ nhũ tương sau khi rửa các mẫu thử bằng nước ở nhiệt độ 100oC. Trị số bề mặt phải không nhỏ hơn 75% (với nhũ tương anion) và không nhỏ hơn 95% (với nhũ tương cation).

Xin mời Theo Dõi và Thích chúng tôi tại:

989

2k