Как сделать битумную мастику: Битумная Мастика своими руками

Содержание

Битумная мастика для гидроизоляции кровли своими руками

Область применения битумной мастики в строительной сфере довольно широка. В настоящее время появилось множество ее составов, которые имеют узкую специализацию. Битумная мастика для гидроизоляции кровли проста в производстве, ее легко сделать своими руками. Что для этого нужно и какие компоненты следует применять?

Назначение битумной мастики

Она представляет собой жидкую гидроизоляцию, которая помимо этого выполняет функцию защиты от появления грибка и плесени. Для ее применения достаточно нанести состав на рабочую поверхность с помощью кисточки или валика, в зависимости от консистенции.

Нанесение битума на кровлю

Уникальные эксплуатационные характеристики этого материала обусловлены его свойствами. При нормальной температуре мастика с классическим составом будет твердой. Но достаточно разогреть ее до +180°С, и она перейдет в жидкое состояние. Плотность и вязкость полученной жидкости будут достаточно высокими, что позволит наносить ее практически на любую поверхность.

Благодаря этим свойствам битумная мастика применяется в следующих работах:

Обустройство и ремонт кровель.
Формирование защитного слоя на стальных конструкциях.
Гидроизоляция ж/б и бетонных поверхностей – стен, фундаментов.
Улучшение защиты от воды в помещениях с повышенной влажностью.

Многие специалисты советуют приобретать уже готовые составы. Однако при больших объемах работы будет наблюдаться возрастание бюджета ремонта. Поэтому в некоторых случаях оптимальным вариантом является самостоятельное изготовление битумной мастики.

Анализ состава мастики

По сути битум – это отходы нефтеперерабатывающей промышленности. В его состав входят смолы, углеводородные и азотные компоненты. Именно они определяют уникальные свойства этого материала. Однако для применения битума недостаточно взять его пластину, разогреть, и полученный состав нанести на поверхность.

Изготовление мастики

Даже в нагретом состоянии он будет слишком плотным и вязким.

К тому же после застывания велика вероятность появления неоднородной поверхности – изменение толщины защитного слоя. Во избежание этого для производства мастики в домашних условиях понадобятся следующие компоненты.

Битум. Лучше всего взять плиточный, так как его проще измельчить для быстрейшего расплавления.
Пластификатор. Это может быть отработанное машинное масло (обязательно очищенное), бензил или керосин.
Наполнитель. Чаще всего используют бетонную крошку.

Дополнительно потребуется две емкости. В одной из них будет происходить плавление битума, а во второй смешивание всех компонентов. Так как первая стадия работы выполняется на открытом огне – ни в коем случае нельзя заливать пластификатор в емкость, где разогревается битум. Это может привести к воспламенению.

Для размешивания обычно применяют плоскую деревянную палку. В отличие от стальной она не будет разогреваться, а температуры кипения битума недостаточно для деформации или разрушения древесины.

Не нужно забывать и о защитной одежде. В случае попадания расправленной мастики на кожу появятся ожоги.

Порядок изготовления

На первом этапе необходимо правильно подобрать пропорции компонентов для производства нужного объема материала. Лучше всего воспользоваться следующими соотношениями – для изготовления 10 кг мастики понадобятся:

Битум – 8,5 кг.
Пластификатор – 0,5 кг.
Наполнитель – 1 кг.

Это же соотношение можно использовать для любых объемов. Важно, чтобы в дополнительных компонентах не присутствовали посторонние смеси. В особенности это касается отработанного машинного масла и бетона. Обязательно перед применением их следует очистить.

Первая емкость заполняется размельченным битумом. Для его плавления можно развести костер или использовать горелку. Время плавления определяется внешним состоянием – в смеси не должны присутствовать твердые компоненты. Поэтому ее необходимо постоянно размешивать.

После окончательного размягчения битума его небольшая часть переливается в другую емкость. Одновременно с этим в нее добавляют пластификаторы и наполнитель. На этом этапе также необходимо тщательно перемешивать состав.

Применять полученную смесь нужно до ее остывания. Для этого можно использовать большие кисточки, валики или другие инструменты с аналогичными функциями.

Важно, чтобы при укладке битумной мастики ее слой получился равномерным с приблизительно одинаковой толщиной. Если же объем материала получился больше нужного количества – смесь можно залить в герметичную емкость и потом использовать битумную мастику позже. Процедура ее подготовки для нанесения полностью совпадает с вышеописанной, за исключением размешивания компонентов. В случае долгого хранения рекомендуется разбавить состав пластификатором.

Кровельная битумная мастика: полимерная, латексная, гост, битумаст

Содержание

Виды мастик
Мастика битумная для гидроизоляции кровли своими руками
- Рекомендации по приготовлению
Кровельная мастика холодного применения
- Устройство и ремонт кровли:
Технические характеристики холодных составов некоторых производителей
- Битумаст
- Мастика водоэмульсионная Технониколь 33
Кровельная мастика горячего применения
Характеристики горячих мастик некоторых производителей
- Технониколь № 41(Эврика)
- МБК-Г

Кровельная мастика позволяет обустраивать кровли без рулонных материалов, тем самым сокращая срок выполнения работы без потери качества.

Главное преимущество мастичного покрытия перед рулонным — отсутствие швов.

Где применяются мастики:

строительство новой мастичной кровли;
ремонт крыш: выравнивание бетонной или цементной стяжки, устранение выбоин глубиной не более 5 мм на рулонной кровле;
гидроизоляция при строительстве бассейнов и фонтанов, укладке плитки;
защита от коррозии металлических конструкций;
поклейка рулонных материалов для кровельного покрытия;
гидроизоляция на стыках кровельного покрытия с парапетами, дымоходом, вентиляцией, водосточными воронками.

Мастики применимы для всех видов крыш: шиферных, черепичных, металлических скатных, рулонных, железобетонных и прочих.

Виды мастик

Мастику получают смешиванием вяжущих органических веществ с минеральными наполнителями и технологическими добавками. По высыхании мастика образует эластичную водонепроницаемую плёнку.

По способу использования мастики бывают двух видов:

холодные — не требуют специального приготовления при температуре выше +5° С, нужно только размешать;
если же температура ниже, мастика разогревается до 60-70° С;
горячие — предварительно подогреваются до нужной температуры.

Оба вида обладают хорошей влагоустойчивостью и клеящими свойствами. Некоторые мастики предупреждают возникновение плесени и грибков. Чаще применяются холодные субстанции, горячие используют в основном для клейки рулонных материалов на основе битума.

Виды мастик различаются по типу вяжущего вещества:

битумная;
дегтевая;
резинобитумная;
битумно-полимерная.

Хорошей популярностью пользуются битумно-полимерная и битумно-латексная мастики.

Битумно-полимерная обладает высокой прочностью и гибкостью, препятствует развитию плесени и грибка.

Состав незаменим для герметизации швов между полосами рулонного материала и стыков кровельного покрытия с перпендикулярно проходящими трубами. При застывании состава образуется плёнка без стыков и швов, сохраняющая герметичность даже при деформации кровли. Наносится легко, как краска.

Битумно-латексная мастика — двухкомпонентный состав, получаемый смешением битумной и латексной эмульсий перед нанесением.

Преимущества этого типа:

материал имеет мелкодисперсную структуру, поэтому сам растекается равномерным слоем по поверхности, проникает во все труднодоступные места;
латекс придаёт составу завидную эластичность — может растягиваться в 5 раз;
нанесение на поверхность любой формы, даже без предварительной подготовки;
высокая адгезия и теплостойкость покрытия;
допускается добавление пигмента для варьирования цвета крыши.

К недостаткам можно отнести возможность трескаться и ломаться при деформации в условиях низких температур, поэтому лучше не подвергать механическим нагрузкам на холоде.

Важно! Стойкость к жаре и морозу, прочность и эластичность мастике придаёт наполнитель.

В битумных мастиках это асбест или его производные, тонкодисперсный кирпичный, кварцевый или известковый порошок. Наполнитель также является армирующим материалом в составе мастики, обеспечивая её прочность при деформации.

Битумная кровельная мастика используется для поклейки рубероида или пергамина, дегтевая — для работы с толью.

По назначению мастики делятся на несколько видов:

склеивающие для кровельного и гидроизоляционного покрытия;
применяемые для устройства мастичной кровли;
гидроизоляционно-асфальтовые — применяются для пароизоляции;

для защиты прослойки фольгоизола от коррозии

По остывшему состоянию различают материалы:

твердеющие;
остающиеся мягкими.

По способу разбавления кровельные мастики делятся на три вида:

размешиваются с водой;
с органическими растворителями;
с растворителями, содержащими жидкие органические вещества.

По консистенции материалы бывают:

однокомпонентные;
двухкомпонентные.

Однокомпонентная мастика — готовый состав на основе растворителя, испарение летучих веществ которого запускает механизм отвердевания. Ёмкость, в которой продаются такие составы, должна быть герметична во избежание преждевременного затвердения мастики.

Важно! Срок хранения таких субстанций — не более 3-х месяцев после открытия.

Это не касается полиуретановых мастик, твердеющих при контакте с водяными парами, имеющимися в воздухе. Отвердевшие полиуретановые составы сохраняют прежний размер. Мастика сохраняется в течение года после открытия при должной герметизации закрываемой ёмкости.

Двухкомпонентные мастики состоят из двух веществ, смешиваемых перед началом применения. Каждый компонент отдельно может храниться до года.

Все материалы, имеющие строительную ценность, должны соответствовать стандартам качества:

Отсутствие крупных частиц наполнителя.
Масса должна быть однородной.
Содержание вредных веществ регламентировано.
Должны быть удобными в работе и легко наноситься на поверхность.
Теплостойкость — не ниже +70° С.
Битумно-латексная кровельная мастика водонепроницаема и устойчива к микроорганизмам.
Приклеенный составом рулонный материал должен прочно держаться.
Срок службы применённого материала — не меньше заявленного.
Качественная мастика хоть и плотная, но легче воды. Число веса продаваемой ёмкости с материалом не должно превышать значение объёма, в противном случае — это фальсификат.

Мастика битумная для гидроизоляции кровли своими руками

Относительно хороший материал для гидроизоляции можно изготовить и самостоятельно, что также позволит сэкономить финансы.

Для приготовления мастики своими руками понадобятся:

куски битума;
немного кирпича и металлический чан;
горючий материал для костра.

Кровельная мастика холодного применения

Основные преимущества:

готовая смесь, которую нужно только размешать;
не требует специального оборудования и навыков для нанесения;
уровень вредных испарений в воздухе намного ниже, чем от горячих мастик.

Устройство и ремонт кровли:

Поверхность очищается от пыли, грязи, налипания льда, трещины и выбоины заделываются ремсоставами;
обрабатывается битумной грунтовкой;
состав наносится тонким слоем жёсткой кистью, валиком, щёткой, шпателем или наливом, разравнивается правилом;
горизонтальная крыша требует больше слоёв материала, на скатной крыше воды остаётся меньше, поэтому число слоёв можно сократить;
на стыках покрытия с трубами вентиляции, дымохода, водостока и в местах наибольшего скопления воды рекомендуется усилить гидроизоляцию армировкой из стеклоткани или стеклохолста;
для заполнения вздутий на мягкой кровле они разрезаются накрест, полость чистится, сушится и заполняется мастикой, после чего края разреза соединяются и также замазываются составом;
последний слой посыпается гравием или крупным песком для защиты от перегрева;
для покрытия кровли рубероидом мастика служит надёжным склеивающим материалом как холодная, так и горячая.

Технические характеристики холодных составов некоторых производителей

Битумаст

Материал предназначен для заделки трещин и швов в покрытии крыши, герметизации примыканий, клейки рулонного материала, пароизоляции кровельных систем. Содержит гербицид, препятствующий появлению растений, мхов и лишайников на кровле. Без толуола и других токсичных веществ.

Характеристики:

высыхание слоя — до 24 ч;
нелетучие вещества — 55 %;
температура размягчения сухого остатка — 90° С;
адгезия:
- с бетоном — 0,2 МПа;
- с металлом — 0,2 МПа;
вбирание воды в теч. 24 ч — 0,4 %;
не даёт трещин на углу радиусом закругления 5 мм при температуре до -5° С;
водонепроницаемость в теч. 72 ч при давлении 0,001 МПа;
расход — 0,5 л/м²;
толщина слоя — 0,5 мм.

Мастика водоэмульсионная Технониколь 33

Водоэмульсионный битумный продукт, модифицированный латексом и полимерными добавками, без органических растворителей.

Предназначение:

монтаж мастичных кровель;
гидроизоляция углубляемых в землю или контактирующих с влагой конструкций;
внутренняя гидроизоляция помещений.

Технические характеристики:

адгезия с бетоном — 0,6 МПа;
условная прочность — 0,7 МПа;
относительная растяжка при разрыве — 900 %;
поглощение воды в теч. 24 ч — 0,4 %;
доля по массе вяжущего вещества с эмульгатором — 53-65 %;
максимально выдерживаемая температура в теч. 5 ч — 140° С;
не даёт трещин при изгибе на углах радиусом закругление 5 мм при -25° С;
водонепроницаема в теч. 24 ч под давлением 0,1 МПа;
время застывания — 24-72 ч;
максимальная прочность — через 3-7 суток.

Кровельная мастика горячего применения

Главное преимущество горячих мастик — быстрое отвердевание. Рулонные материалы, приклеенные таким составом, надёжно держатся уже через несколько минут.

Горячая мастика предварительно нагревается до 160-180° С, наносится шпателем, кистью или наливом, разравнивается правилом.

Характеристики горячих мастик некоторых производителей

Технониколь № 41(Эврика)

Битумно-полимерная мастика для ремонта, устройства и гидроизоляции кровли. Поставляется в твёрдом виде.

Характеристики:

температура размягчения — 105° С;
прочность склейки рулонного материала с бетоном и металлом — 0,15 МПа;
адгезия при температуре +20° С:
- с бетоном — 0,2 МПа;
- с металлом — 0,25 МПа;
адгезия при температуре -20° С:
- с бетоном — 0,8 МПа;
- с металлом — 1 Мпа;
прочность смещения склейки — 4 кН/м;
поглощение воды в теч. 24 ч — 1 %;
условная прочность — 0,2 МПа;
относительная растяжка при разрыве — 1100 %;

МБК-Г

Мастика предназначена для поклейки рулонного материала, заделывания выбоин и трещин в кровле глубиной до 5 мм и обмазочной гидроизоляции.

Поставляется в брикетах в виде твёрдых кусков окисленного битума. Перед нанесением растапливается и варится при температуре 160-180° С при постоянном помешивании. Наносится на очищенную обработанную праймером поверхность.

Характеристики:

Масса упаковки — 20-40 кг;
температура размягчения — 85° С;
адгезия с бетоном и металлом — 0,1 МПа;
прочность на смещение склейки — 4 кН/м.

Для грамотного проведения обработки кровли мастикой, так или иначе, нужны опыт и сноровка. Если они отсутствуют, лучше обратиться к специалистам-кровельщикам.

Краска серебрянка: плюсы и минусы
Виды красок для деревянного пола
Какой краской лучше красить бетонный пол
Глянцевая краска для стен и потолка из гипсокартона, пластика, дерева

как разводить, наносить, расход мастики битумной

Мастика битумная – гидроизоляционный материал, пришедший на смену горячему битуму. Долго сохраняет свою пластичность, что облегчает нанесение. После полимеризации образует водостойкий стойкий слой.

Состав

Описание и назначение битумной мастики
Свойства и характеристики
Области применения
Как работать с битумной мастикой
Как разводить
Как рассчитать расход
Как правильно наносить
Полезные советы начинающим

Описание и назначение мастики битумной

Мастика — пастообразная смесь черного или темного цвета на основе битума … состав получают перегонкой нефти и модификацией остатков переработки. В смесь добавляют различные вещества для улучшения ее технических характеристик.

Основным неудобством при работе с природным битумом является необходимость разогревать вещество и наносить его в горячем виде. Мастику можно наносить холодной , так как она дольше сохраняет пластичность и более устойчива к низким температурам. Эти свойства получаются при добавлении в битум следующих соединений:

асбестовая пыль , кирпичная или известняковая мука — эти твердые компоненты обеспечивают большую прочность и твердость затвердевшего слоя;
асбест молотый, мел, торфяная крошка — загустители, придающие объем вязкому составу;
волокнистые наполнители , придающие покрытию прочность на изгиб и растяжение.

По исходному составу различают несколько видов мастики .

Обычный — без модифицирующих ингредиентов. Они используются для покрытий, которые эксплуатируются при стабильной температуре без сильного холода или жары.
Битумно-полимерные — отличаются высокой степенью адгезии и хорошей водостойкостью. Степень полимеризации при отверждении здесь выше, что позволяет получить более надежное покрытие.
Резина битумная — обладают антикоррозионными свойствами. Их используют для гидроизоляции металлических конструкций.
Резина — жидкая резина. Отличается высочайшей эластичностью и прочностью.

Валера

Голос строительного гуру

Задать вопрос

Мастики производятся на различных растворителях. Вариант на водной основе самый тонкий и безопасный. Он не имеет резкого запаха и сохнет гораздо дольше. Однако он не подходит для эксплуатации при низких температурах. Смесь с добавлением органических растворителей делает материал более водостойким. Наиболее надежна мастика на жидком органическом растворителе.

В отличие от битума, мастику не нужно предварительно разбавлять. Это готовый продукт, который можно использовать сразу.

Свойства и характеристики

Физико-механические характеристики битумной мастики зависят от ее состава. Однако по большинству показателей все смеси делятся на 2 основные группы – горячие и холодные.

Мастика горячее нанесение при первом нанесении нагревается до +150°С … Это первый аналог, который стал применяться вместо битума. В настоящее время применяется очень редко, обычно для того, чтобы приклеить рулонный рубероид к основанию.

Мастику наносить только на горизонтальную поверхность b, т.к. она растекается. Толщина слоя не более 2 мм . К достоинствам можно отнести высокую прочность такого слоя, эластичность и полное отсутствие усадки.

Мастика битумная холодного нанесения применяется гораздо шире. Его не нужно разогревать, он готов к использованию. Смесь плохо растекается, поэтому ее можно брать для гидроизоляции горизонтальных и наклонных поверхностей.

Холодная мастика пожаробезопасна, ее используют даже при работе на морозе. При очень низких температурах смесь необходимо подогреть до +30–+40°С . Состав применяется как кровельный материал, как обмазочная гидроизоляция, как заполнитель и герметик для швов и стыков.

Сравнительная характеристика холодной и горячей битумной мастики приведена в таблице.

	Холодная мастика на основе растворителя		Мастика на основе холодной воды		Горячая мастика	Битум
Параметры	Крыша	Фундамент	Крыша	Фундамент 90 140	Крыша	Фундамент
Толщина 1 слоя, мм	1,0	0,5-1,0	1,0	0,5-1,0	2,0	1,0
Расход на слой, кг/м2	1, 0-2,0	1,0-1,5	1,5	1,0-1,5	2,0-2,5	1,0
Как долго сухая при 20°С и влажности 50%, ч
Температура, при которой могут выполняться работы, °С	от -10 до +40	от -10 до +40	от +5 до +40	от +5 до +40	от +5 до +40	от +5 до +40
Влага основания содержание, не более, %	4	4	8	8	4	4

9 0002 Создает полностью водонепроницаемый слой

Состав очень вязкий, не образует набуханий и расслоение при нанесении

Покрытие долго сохраняет эластичность и прочность

Материал наносится тонким слоем, расход очень экономичен

Обладает высокими адгезионными свойствами

Под воздействием солнечных лучей и ветра теряет эластичность, окисляется , становится ломким и крошится

Слой мастики сохнет не менее суток, поэтому на покрытие уходит много времени

Работы можно проводить только в сухую погоду

Области применения

Мастика битумная применяется в следующих случаях:

для покрытия плоских и скатных крыш , как кровельный материал, так и подложка под настил;
для гидроизоляции фундаментов, бетонных площадок, трубопроводов;
для утепления бассейнов, фонтанов , искусственных прудов и других гидротехнических сооружений;
для заделки швов и гидроизоляционных покрытий под стяжку и наливной пол, под потолки, под пол на балконах, в гаражах, в сараях.

Мастика часто используется в качестве связующего слоя при укладке мягких кровельных материалов, таких как ондулин, битумная черепица или при укладке подложки на пол.

Как работать с битумной мастикой

Работа с мастикой начинается с подготовки поверхности. Он должен быть чистым и абсолютно сухим. Удалить пыль и грязь, помыть. После полного высыхания поверхности наносится грунтовка.

После застывания слоя грунтовки приступают к нанесению мастики.

Как развести

Мастика битумная продается в готовом виде. На самом деле необходимо учитывать различный характер поверхности и температуру воздуха при выполнении работ, так что составы приходится разбавлять. Лучше всего брать для этого тот же растворитель, который указан в составе товара. Если это невозможно, используйте белый спирт , керосин, бензин.

Обычно добавка растворителя 10–20% . .. Если его будет слишком много, то мастика получится жидкой, и загустить ее довольно сложно — нужно добавлять тот наполнитель, который есть часть композиции.

Состав на основе органических растворителей не требует разбавления.

Как рассчитать расход

Для расчета необходимого объема материала необходимо учитывать характер поверхности. Наиболее важным является уклон крыши .

При угле наклона до 10 градусов мастика наносится в 3 слоя … Каждый слой наносится после высыхания предыдущего, а между 1 и 2 укладывается армирующая сетка из стекловолокна. Толщина слоя 3-4 мм. Для расчета расхода нужно рассчитать площадь крыши, умножить на толщину слоя и увеличить в 3 раза.
При наклоне кровли под углом 10-20 градусов, мастика наносится в 2 слоя … Толщина та же.
Если угол наклона более 20 С, достаточно 1 слоя мастики для надежного покрытия.

Если мастика требуется для гидроизоляции не только поверхности, но и отдельных элементов, таких как дымоходы, вентиляционные отверстия, результат расчетов увеличивается на 5%.

Как правильно подать заявку

Битумная мастика может наноситься двумя способами: вручную и механическим способом.

При ручном способе состав наливается на поверхность и выравнивается шпателем. Для сложных участков используйте щетки с жесткой щетиной и валики с коротким ворсом.

Механизированный способ предполагает использование пульверизатора. Он подает смесь под давлением 150 бар, что позволяет получить ровное, однородное покрытие даже на очень больших площадях. Однако для работы с мастикой подходят только модели, рассчитанные на вязкие жидкости.

Мастика наносится по следующей технологии.

Перед нанесением состав необходимо выдержать при комнатной температуре 1 сутки. Специально плавить не нужно.
Следуя инструкции, добавить в мастику растворитель, при необходимости … Тщательно перемешать. Если смесь наносится распылением, смешивание производится непосредственно в аппарате.
На подготовленную поверхность налить определенный объем и с помощью швабры, скребка или шпателя распределить смесь. Толщина слоя от 2 до 4 мм.
Слой мастики сохнет от 1 до 3 суток … После полного высыхания нанести второй слой , если в этом есть необходимость.

Гидроизоляционный слой имеет такую же толщину, что и покровный слой. Клеевой слой тоньше – 1–2 мм.

Полезные советы для начинающих

Работать необходимо в защитной одежде, перчатках, респираторе

Чтобы мастика прослужила как можно дольше выполните следующие рекомендации.

На вертикальные поверхности материал наносится в 2 слоя, не менее .
Чтобы покрытие было ровным, наносите мастику поэтапно, полосами от верха конструкции к низу .
Таким же образом обрабатывается большой горизонтальный участок — полос .
При смешивании мастики с растворителем лучше всего использовать насадку-миксер для дрели .
Работать с мастикой нужно в респиратор, защитные перчатки и одежда .
В помещении, где выполняется гидроизоляция мастикой, очень хорошая вентиляция … Но все равно каждые 20 минут нужно выходить на свежий воздух.

Материал горюч и пожароопасен. Не оставлять банки с составом вблизи огня или нагревательных предметов. Запрещается курить во время работы и вблизи свежеуложенных поверхностей.

Моделирование отклика битума, битумной мастики и строительного раствора

Заголовок

Моделирование отклика битума, битумной мастики и строительного раствора

Автор

Волдекидан, М. Ф.

Автор

Моленаар, А.А.А. (промоутер)

Факультет

Гражданское строительство и науки о Земле

Отделение

Дорожное и железнодорожное строительство

Дата

13.12.2011

Абстрактный

Это исследование направлено на тестирование и моделирование вязкоупругой реакции битумных вяжущих. Основная цель состоит в том, чтобы найти подходящую модель отклика для битумных вяжущих. Желаемая модель должна допускать реализацию в числовых средах, таких как ABAQUS. На основе такой числовой среды Делфтский технологический университет (TU) разрабатывает инструменты механического расчета асфальтобетонных смесей. Эти инструменты основаны на механике мезомасштаба. Для работы с пористым асфальтом (PA) такой инструмент легко доступен в ABAQUS. Внедрение точной модели вязкоупругого отклика для битумного раствора улучшит возможности инструмента в объяснении характеристик ПА при различных температурах, и поэтому это является основной целью данного исследования. Кроме того, считается, что модель отклика также важна для других инструментов мезомеханики асфальтобетонных смесей, которые будут разработаны в ближайшем будущем. Чтобы реализовать основную цель исследования, сначала была проведена обширная программа испытаний динамического реометра на сдвиг (DSR) на битумном вяжущем, мастике и строительном растворе. Программа была выполнена, чтобы лучше понять реакцию вяжущих на различные условия нагрузки. Для испытаний чистого связующего и мастики была разработана установка конуса и пластины. Для испытаний миномета использовалась специально разработанная установка минометной колонны. Сначала была проанализирована частотная и временная характеристика вяжущих в линейном вязкоупругом диапазоне. После этого была исследована характеристика вяжущих в частотной области за пределами характеристики линейного диапазона. Результаты показали, что вяжущие демонстрируют нелинейное поведение при более высоких уровнях напряжения сдвига. При относительно высоких температурах, в диапазоне 30°С и выше, строительные растворы и мастики проявляют нелинейное поведение при напряжениях сдвига до 10 кПа. При низких температурах 0°C и ниже высокие напряжения сдвига в диапазоне 1 МПа вызывали нелинейное поведение. Вторая часть исследования охватывает обширную работу по моделированию. После обзора литературы сначала были выбраны две модели ответа в качестве основы для дальнейших исследований; т. е. модель Huet-Sayegh (HS) и модель Бюргерса. Затем эти модели использовались для описания данных отклика в частотной области. Было замечено, что модель Бюргерса требует ряда элементов Кельвина-Фойгта для точного описания экспериментальных данных. Модель HS, с другой стороны, представила точное описание данных ответа. Однако модель HS не способна объяснить вязкую деформацию. По этой причине модель HS была расширена за счет последовательного добавления линейного тире. Модифицированная модель Huet-Sayegh (MHS) и обобщенная модель Бюргерса затем использовались для описания отклика различных материалов в частотной области. Результаты показали, что описание MHS данных ответа превосходит обобщенную модель Бюргерса. Для использования во временной области в числовых средах были получены инкрементальные формулировки моделей отклика. Составы были закодированы, а числовые результаты затем проверены путем выполнения различных симуляций. Составы использовались для моделирования тестов отклика во временной области. В этом процессе определение параметров сначала выполнялось на основе данных частотной области. Затем параметры использовались для моделирования испытаний на ползучесть и релаксацию во временной области. Результаты моделирования показали, что данные эталонной кривой в частотной области предоставляют точную информацию о материале для моделирования отклика во временной области. Результат также подчеркивает тот факт, что поведение связующего является внутренним, и поэтому их поведение в частотной и временной областях связано. Именно это внутреннее поведение вяжущих было описано обобщенными моделями Бюргерса и MHS. После этого модели были окончательно реализованы в ABAQUS, и они стали доступны для использования в инструменте проектирования мезомеханики PA. Результаты использования инструмента проектирования PA показали, что обе модели дают сопоставимые результаты. Были оценены плюсы и минусы моделей для практического применения. Для относительно небольших численных моделей предлагается модель MHS из-за ее простоты по количеству параметров модели и высокой точности описания отклика материала. Однако для ресурсоемких численных моделей предлагается использовать обобщенную модель Бюргерса из-за ее высокой вычислительной эффективности в численных средах. Наконец, нелинейный отклик вяжущих был проанализирован с использованием нелинейной теории Шапери. Принята численная формулировка теории, включающая обобщенную модель Бюргерса. Состав был закодирован в код материала пользовательской подпрограммы (UMAT) для использования в ABAQUS. В коде UMAT на уровне материала была включена итеративная схема для получения правильного напряженного состояния. Результаты кода были проверены путем выполнения различных симуляций. Применение нелинейной теории Шапери в инструменте проектирования УМ показало, что эффекты нелинейного поведения пренебрежимо малы при температурах 10°C и ниже. Однако при 20°C и выше наблюдаются четкие и существенные различия между линейным и нелинейным моделированием. Из результатов делается вывод, что обычные вяжущие можно моделировать как линейно-вязкоупругие для температур 10°C и ниже. При температуре 20°C и выше нелинейный отклик становится существенным и его необходимо учитывать в мезомеханических расчетах.

Предмет

раствор
вязкоупругий
испытание
конститутивное моделирование

Для ссылки на этот документ используйте:

http://resolver.