Обґрунтування раціональної технології влаштування гідроізоляції з використанням бітумних емульсій з модифікаторами

Дорошенко, Володимир Олександрович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6167
Title:	Обґрунтування раціональної технології влаштування гідроізоляції з використанням бітумних емульсій з модифікаторами
Authors:	Єксарьов, Володимир Анатолійович Дорошенко, Володимир Олександрович
Keywords:	гідроізоляція;бітумні емульсії;модифікатори;технологія влаштування;будівельні матеріали;водонепроникність
Issue Date:	Dec-2023
Abstract:	Стабільно частого ремонту або заміни вимагають традиційно вживані в будівельній практиці багатошарові покрівлі з рулонних і мастичних матеріалів через свою недостатню довговічність. Відомі в практиці ремонтно-будівельного виконання всілякі технології ремонту покрівельного або гідроізоляційного рулонного килима недостатньо ефективні, оскільки є дорогими, трудомісткими і практично не одна з них не забезпечує в сукупності економічність, ресурсозберігання, довговічність, надійність, безпеку, екологічність. Закономірність постійно підтримувати покрівлю в технічно придатному стані часто вимушує експлуатаційників і ремонтників приймати не самі кращі технологічні рішення, що базуються на оцінках переваг матеріалу, організації робіт і способів виконання окремих операцій. Всі зростаючі проблеми захисту довкілля від її забруднення ремонтними покрівельними матеріалами, що демонтуються і вживаними, необхідність забезпечення пожежобезпеки виконання ремонтних робіт із-за вживання горючих матеріалів і вогневих методів виконання ряду операцій вимагають переходу на безпечні і екологічно чисті технології. Ускладнюються проблеми ремонту покрівельних покриттів їх масштабністю через повсюдне широке вживання недовговічних бітумних матеріалів протягом багатьох десятиліть і ремонтами, що часто повторюються, з використанням традиційних технологій з їх недостатньою надійністю. Має місце потреба у вдосконаленні відомих і в розробці нових конкурентоздатних технологій по відновленню експлуатаційної придатності рулонних покрівель і відповідних для цих цілей матеріалів, які здатні забезпечити надійність, пожежобезпеку, зниження ресурсомісткості і вартості, зменшити забруднення довкілля. З цих позицій тема досліджень, направлених на підвищення ефективності технології відновлення експлуатаційної придатності покрівельних покриттів бітумними емульсіями технологій виробництва таких покрівельних матеріалів на основі оптимізації технологічних рішень, є актуальною і представляє науковий і практичний інтерес.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6167
Appears in Collections:	192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
Дорошенко В_О_МГБ_204.pdf Restricted Access		1.62 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
1 
 
 
Міністерство освіти і науки України 
Черкаський державний технологічний університет 
Факультет технологій, будівництва та раціонального природокористування 
Кафедра промислового та цивільного будівництва 
 
 
 
                                                                           «ДО ЗАХИСТУ ДОПУСТИТИ» 
                                                                  Завідувач  кафедри промислового 
                                                                            та цивільного будівництва 
                                                                             к.т.н., доцент  Сергій ПРЯНИК 
       ____________________________ 
 
                                                                        ’’____’’ _______________ 2023 р. 
 
 
                                                                                                                                                    
 
 Пояснювальна записка 
 до кваліфікаційної роботи магістра 
 
магістр 
(освітній рівень) 
на тему «Обґрунтування раціональної технології влаштування гідроізоляції 
з використанням бітумних емульсій з модифікаторами» 
 
 
                        Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу,  групи МГБ-204 
                        спеціальності 192 - Будівництво та цивільна інженерія,  
            освітня програма «Промислове і цивільне будівництво» 
 
                                                                                          _____________          __Дорошенко В.О.  
                                                                                                        (підпис)                                             (прізвище, ініціали)            
 
  
 
                        Керівник кваліфікаційної роботи магістра 
                                       к.арх., доцент Єксарьов В.А._______               ________ 
                                                                  (науковий ступінь, вчене звання,, прізвище, ініціали)                                                       (підпис)                                                                                      
 
                        Рецензент кваліфікаційної роботи магістра 
                                   _________________________________              ________ 
                                     (посада , науковий ступінь, вчене звання, прізвище, ініціали)                                           (підпис)                                                                                                                                       
  
 
                                                                              
 
 
 
 
Черкаси    2023 
 
 
2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
ЗМІСТ 
ВСТУП ............................................................................................................. 5 
РОЗДІЛ 1. СУЧАСНИЙ СТАН ПИТАННЯ НОВІТНІХ  
ТЕХНОЛОГІЙ ВЛАШТУВАННЯ ГІДРОІЗОЛЯЦІЇ НА ОСНОВІ  
БІТУМІВ ТА ІСНУЮЧИХ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ  
РІШЕНЬ ВІДНОВЛЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ  
ПРИДАТНОСТІ…………….......................................................................... 8 
 1.1 Класифі кація і аналіз загальноприйнятих технологічних  
вирішень ремонту рулонних покрівель на основі бітуму ......... 8 
 1.2 Аналіз  технологічних рішень відновлення покрівель  
бітумними емульсіями .................................................................. 15 
 1.3 Техноло гічні вирішення підготування бітумів для  
виробництва бітумних емульсій .................................................. 18 
 1.4 Аналіз т ехнології приготування бітумних емульсій…………... 23 
                  Висновки за розділом 1.................................................................. 26 
  
РОЗДІЛ 2. АНАЛІЗ І ОЦІНЮВАННЯ В ПРОЦЕСАХ  
ОТРИМАННЯ БІТУМНИХ ЕМУЛЬСІЙ ЗАЛЕЖНОСТІ  
ТЕХНОЛОГІЧНОСТІ БІТУМІВ ВІД ВЕЛИЧИНИ  
 
МОДИФІКУЮЧИХ ДОБАВОК................................................................. 27 
 
 2.1 Аналіз  і оцінка залежності технологічності модифікованих  
 
бітумів від величини технологічних добавок ............................. 27 
 2.2 Аналіз  комплексного впливу добавок, що модифікують на  
температуру розм'якшення бітумів……………........................... 37 
                 Висновки за розділом 2................................................................... 44 
 
РОЗДІЛ 3. ОЦІНЮВАННЯ ВПЛИВУ ЕМУЛЬГАТОРІВ НА  
ОСНОВІ ВТОРИННИХ СИРОВИННИХ РЕСУРСІВ НА  
ТЕХНОЛОГІЧНІ І ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ  
БІТУМНИХ ЕМУЛЬСІЙ І ДЕЕМУЛЬГОВАНИХ БІТУМІВ............... 45 
 3.1 Аналіз т ехнологічних параметрів отримання водних розчинів  
емульгатора з вторинних сировинних ресурсів ......................... 45 
 3.2 Встанов лення залежності між технологічними властивостями  
бітумних емульсій і складом емульгатора .................................. 53 
 3.3 Встанов лення залежності між складом модифікованого  
4 
 
бітуму і довговічністю порівняно з традиційними  
покрівельними матеріалами, які використовуються в  
технологіях покрівельних робіт .................................................. 57 
                  Висновки за розділом 3................................................................. 63 
  
РОЗДІЛ 4. ЕФЕКТИВНІ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ  
РІШЕННЯ ПО ВІДНОВЛЕННЮ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ  
ПРИДАТНОСТІ РУЛОННИХ ПОКРІВЕЛЬ НА ОСНОВІ БІТУМІВ  
65 
ТА ЕКОНОМІЧНА РЕЗУЛЬТАТИВНІСТЬ ………………….... 
 
 4.1 Дослідж ення організаційно-технологічних рішень, які  
забезпечують водонепроникність захисного шару при  
65 
нанесенні бітумних емульсій ................................................ 
 4.2 Встанов лення міри прояву специфіки чинників в технологіях  
виробництва  бітумних емульсій, підготовки основ і  
відновленню експлуатаційної придатності рулонних  
покрівель ........................................................................................ 71 
 4.3 Встанов лення залежності між альтернативними технологічно  
можливими варіантами відновлення покрівельних покриттів і  
78 
техніко-економічними показниками ........................................... 
 4.4 Побудов а економіко-математичної моделі визначення  
 ефективності технології покрівельних робіт ………………...... 85 
4.5 Розробка заходів, які направлені на вдосконалення  
організаційно-технологічних рішень по відновленню  
рулонних покрівельних покриттів на основі бітумів….............. 96 
                 Висновки за розділом 4.................................................................. 99 
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ............................................................................... 101 
Список використаних джерел ..................................................................... 103 
 
 
 
 
5 
 
ВСТУП 
Актуальність теми. 
Стабільно частого ремонту або заміни вимагають традиційно вживані в 
будівельній практиці багатошарові покрівлі з рулонних і мастичних 
матеріалів через свою недостатню довговічність. 
Відомі в практиці ремонтно-будівельного виконання всілякі технології 
ремонту покрівельного або гідроізоляційного  рулонного килима недостатньо 
ефективні, оскільки є дорогими, трудомісткими і практично не одна з них не 
забезпечує в сукупності економічність, ресурсозберігання, довговічність, 
надійність, безпеку, екологічність. 
Закономірність постійно підтримувати покрівлю в технічно 
придатному стані часто вимушує експлуатаційників і ремонтників приймати 
не самі кращі технологічні рішення, що базуються на оцінках переваг 
матеріалу, організації робіт і способів виконання окремих операцій. 
Всі зростаючі проблеми захисту довкілля від її забруднення 
ремонтними покрівельними матеріалами, що демонтуються і вживаними, 
необхідність забезпечення пожежобезпеки виконання ремонтних робіт із-за 
вживання горючих матеріалів і вогневих методів виконання ряду операцій 
вимагають переходу на безпечні і екологічно чисті технології. 
Ускладнюються проблеми ремонту покрівельних покриттів їх 
масштабністю через повсюдне широке вживання недовговічних бітумних 
матеріалів протягом багатьох десятиліть і ремонтами, що часто 
повторюються, з використанням традиційних технологій з їх недостатньою 
надійністю. 
Має місце потреба у вдосконаленні відомих і в розробці нових 
конкурентоздатних технологій по відновленню експлуатаційної придатності 
рулонних покрівель і відповідних для цих цілей матеріалів, які здатні 
забезпечити надійність, пожежобезпеку, зниження ресурсомісткості і 
вартості, зменшити забруднення довкілля. З цих позицій тема досліджень, 
направлених на підвищення ефективності технології відновлення 
експлуатаційної придатності покрівельних покриттів бітумними емульсіями 
технологій виробництва таких покрівельних матеріалів на основі оптимізації 
технологічних рішень, є актуальною і представляє науковий і практичний 
інтерес. 
Мета і завдання дослідження. 
Мета магістерської роботи полягає в обґрунтуванні раціональної 
технології влаштування гідроізоляції з використанням бітумних емульсій з 
модифікаторами для технологій влаштування гідроізоляційних робіт з 
забезпеченням довговічності, економічності та надійності покриттів. 
6 
 
У відповідності з метою магістерської роботи визначені наступні 
основні задачі дослідження: 
- аналіз накопичених наукових розробок і практичного досвіду існуючих 
методів відновлення експлуатаційної придатності покрівель та 
систематизація відомих чинників руйнування рулонних покрівельних 
покриттів; 
- запропонувати при зниженні вартості, трудомісткості і екологічних 
забруднень шляхи усунення недоліків відомих технологічних рішень по 
відновленню експлуатаційної придатності покрівельних покриттів, для 
забезпечення можливості довговічного попередження появи дефектів і 
пошкоджень; 
- вивчити можливості технологій виробництва сучасних покрівельних 
бітумних емульсій, що включають модифікатори бітумів і емульгатори на 
основі вторинних сировинних ресурсів та встановити закономірності; 
- сформувати нові конкурентоздатні рішення, що забезпечують 
можливість надійного захисту покрівлі від пошкоджень; 
- побудова економіко-математичної моделі визначення ефективного 
варіанту технологічного вирішення покрівельних покриттів 
- оцінка  ефективності вдосконалених технологічних і організаційних 
рішень та раціональної області  застосування  запропонованої технології 
Об'єкт дослідження – сучасні технології влаштування гідроізоляції з 
використанням бітумних емульсій з модифікаторами  
Предмет дослідження – закономірності підвищення ефективності 
технологічних і організаційних рішень по відновленню експлуатаційної 
придатності покриттів, а також способів поліпшення властивостей вживаних 
сучасних бітумних емульсій для цих цілей. 
Методи дослідження. На базі загальної теорії систем і системно-
структурного аналізу виконувалася оцінка і вибір оптимальних 
технологічних рішень по влаштуванню і ремонту рулонних покрівельних 
покриттів; методи планування експерименту, теорія ухвалення рішень і 
математичної статистики. 
Робочою гіпотезою є можливість поєднання технологічних і 
експлуатаційних властивостей сучасних модифікованих бітумних емульсій, 
організаційно-технологічних вирішень покрівельних та гідроізоляційних 
робіт. 
 
 
 
7 
 
Наукова новизна отриманих результатів роботи полягає в наступному: 
- обґрунтовані критерії оптимальності і оцінки технологічних вирішень 
отримання сучасних конкурентоздатних бітумних емульсій для відновлення 
експлуатаційної придатності покрівельних рулонних покриттів; 
- запропоновані шляхи вдосконалення технологічних рішень по 
відновленню експлуатаційної придатності рулонних покрівель за допомогою 
аналізу і узагальнення альтернативних рішень. Відповідно до висунутих 
пропозицій проаналізовані конкурентоздатні технологічні і організаційні 
рішення, які здатні відновити водонепроникність і довговічність бітумно-
рулонного килима за рахунок вживання модифікованих бітумних емульсій; 
- побудована економіко-математична модель визначення ефективного 
варіанту технологічного вирішення покрівельних покриттів і отримані 
закономірності підвищення технологічних і експлуатаційних властивостей 
покрівельних бітумних емульсій за рахунок модифікації бітумів і вживання 
емульгаторів на основі вторинних сировинних ресурсів. На базі отриманих 
залежностей сформульовані нові конкурентоздатні технологічні рішення, що 
забезпечують отримання бітумних емульсій на основі бітумів порівняно 
підвищеної в'язкості і що забезпечують деемульгованим бітумам поліпшення 
теплостійкості, довговічності. 
Практичне значення отриманих результатів 
Отримані такі результати: 
- проаналізовано відновлення експлуатаційної придатності рулонних 
покрівельних покриттів бітумно-водними емульсіями, які отримані на основі 
модифікації бітумів і вживанням емульгатора на основі вторинних 
сировинних ресурсів; 
- побудова економіко-математичної моделі дала можливість отримати 
закономірності підвищення технологічних і експлуатаційних властивостей 
покрівельних бітумних емульсій  та вибір найоптимальнішого варіанту. На 
базі отриманих залежностей сформульовані нові конкурентоздатні 
технологічні рішення. 
  
 
8 
 
РОЗДІЛ 1. 
СУЧАСНИЙ СТАН ПИТАННЯ НОВІТНІХ ТЕХНОЛОГІЙ 
ВЛАШТУВАННЯ ГІДРОІЗОЛЯЦІЇ НА ОСНОВІ БІТУМІВ 
ТА ІСНУЮЧИХ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ РІШЕНЬ 
ВІДНОВЛЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ ПРИДАТНОСТІ  
 1.1.  Класифікація і аналіз загальноприйнятих технологічних 
вирішень ремонту рулонних покрівель на основі бітуму  
Експлуатаційна придатність покрівельного покриття, як 
конструктивного елементу будівель і споруд, створює передумови їх 
довготривалої експлуатації, нормативного функціонування технологічних 
процесів, визначає санітарно-гігієнічні умови життєдіяльності людей. 
Покрівельні ремонтно-відновні роботи при всьому різноманітті 
технологічних процесів, вживаних способів їх виконання, використованих 
матеріалів являють собою особливий різновид ремонтно-будівельних робіт. 
Тут має місце повний комплекс технологічних процесів, включаючи вихідну 
підготовку матеріалів, підготовку поверхні і завершальний етап відновлення 
придатності, є найбільш складним, на вирішення якого направлені зусилля 
багатьох фахівців і де зустрічаються значні труднощі в прагненні отримувати 
хорошу якість робіт.  
Комплекс покрівельних робіт подібно багатьом різновидам 
будівельних характеризується багатофакторним впливом на кінцеві 
результати. Це наводить до необхідності розглядати всі складові технологічні 
процеси як комплексну систему і тому для отримання оптимальних за якістю 
і техніко-економічними показниками результатами слід базуватися на 
загальній методології системного підходу і принципах організації системи. 
Разом із загальними закономірностями організаційно-технологічних 
вирішень будівельного виробництва і загальною методологією до організації 
систем потрібна їх конкретизація стосовно організації системи технологічних 
процесів відновлення експлуатаційної придатності тих, що існують рулонних 
покрівель. 
Номенклатура робіт формує функціональну придатність покрівельних 
покриттів і комплекс техніко-економічних показників, які в цілому 
дозволяють оцінити технологічність вживаного матеріалу і якість кінцевої 
продукції. Широкий асортимент робіт і відповідно способів їх виконання 
зумовлюють вплив всіляких чинників, які в даний час все ще недостатньо 
враховуються методиками, що діють по підготовці матеріалів, основ 
існуючих покрівель, технологічних параметрів відновлення покриттів. Таким 
чином деякі невизначеності параметрів і показників відновлення 
покрівельних покриттів пов'язані з відсутністю досить чітких організаційно-
9 
 
технологічних рішень по виконанню окремих операцій. 
Бітумно-руберойдові покрівельні покриття, які займають домінуюче 
положення серед всіх видів покриттів, є найуразливішою частиною будівель і 
споруд, через що найчастіше вимагають ремонту. 
Нормативні документи [1], літературні джерела [2-4] і дані практики 
свідчать, що м'які покрівельні покриття залишаються одним з 
найуразливіших конструктивних елементів будівель і споруд, схильні до 
прискореної втрати експлуатаційної придатності, кінетика якої визначається 
дією багатьох різнопланових чинників з їх різною мірою впливу. 
По оцінках стандартів [1] тривалість служби бітумно-руберойдового 
покрівельного килима обмежений терміном 3-5 років залежно від 
правильності вибору матеріалу, дотримання вимог технології і експлуатації. 
Зважаючи, що за весь останній період практично всі промислові, велика 
частина цивільних і житлових будівель були запроектовані і побудовані з 
м'якими покрівельними покриттями, можна судити про особливо гостру 
проблему в утриманні в робочопридатному стані із-за їх масштабності і 
низької довговічності. 
Про масштабність ремонтних по відношенню до знов виконаних 
покрівельних робіт вказують статистичні дані по Російській Федерації [5], які 
до певної міри можуть бути віднесені і до України. Питома вага ремонтних 
робіт складає 90,9% або в співвідношенні 10:1. Як видно, фронт 
покрівельних робіт переорієнтований з сфери нового будівництва в 
ремонтну, що пояснюється багатократністю їх виконання на одних і тих же 
об'єктах. 
До теперішнього часу на експлуатованих будівлях і спорудах велику 
питому вагу займають м'які бітумно-руберойдові покриття, що відслужили 
без заміни 40 і більше років і що містять більше 10 шарів рулонних і 
мастичних матеріалів в результаті багаточисельних ремонтно-відновних 
робіт без їх особливо гарантованою подальшою довговічністю. 
У роботі [6] наголошується, що після двох-чотирьох років експлуатації 
(900-1000 днів) більше 65% м'якої покрівлі житлових будинків потребує 
часткового або капітального ремонту (рис. 1.1). 
У роботах [2-4] приведені результати аналізу характерних пошкоджень 
рулонних покриттів покрівель, а також дано трактування основних причин 
недовговічності, що дозволяють представити наступний механізм руйнувань. 
Покрівельне покриття експлуатується безаварійно до моменту втрати 
захисного шару в результаті окислювальних процесів під впливом 
атмосферних і сонячних дій. Позбавлена покривного шару основа рулонного 
матеріалу, найчастіше з покрівельного картону, втрачає непроникність, що 
10 
 
наводить до акумуляції вологи в підшаровому просторі. Наслідки дії води, 
що проникла, виявляються в утворенні здуття, тріщин, розшарувань покриття 
в результаті процесів паротворення і замерзання. Подальший розвиток 
процесів носить прогресуючий характер і наводять до прискореного 
утворення дефектів і пошкоджень і як наслідок протіканню даху. 
 
0,0008
0,0006
0,0004
0,0002
0
0 1000 2000 3000 4000 5000
T, днів
 
Рис. 1.1 Частота відмов рулонної покрівлі α(t) 
- теоретична крива; -|- статистична крива 
Практика експлуатації рулонних покрівельних покриттів і літературні 
джерела [2-4, 7-9] показують, що основні дефекти і пошкодження 
покрівельних рулонних покриттів у взаємозв'язку з впливаючими чинниками 
можуть бути представлені наступними видами: 
- відсутність покривного бітумного або мастичного шару і оголена 
поверхня основи рулонного покрівельного матеріалу. Основну причину 
знаходимо в недосконалості технологій, орієнтованих на вживання 
малостійких матеріалів в умовах атмосферних дій, а також орієнтованих на 
невчасне виконання ремонтно-відновних робіт, що, як правило, наводить до 
критичного стану всього покриття і вимагає спеціальних способів 
відновлення; 
- здуття із замкнутими порожнинами усередині килима або між 
основою і килимом. Їх поява і розвиток пов'язана з водопроникністю 
рулонного матеріалу в міру втрати захисних шарів. Отримана 
водопроникність і акумуляція вологи супроводжується замерзанням або 
пароутворенням з подальшим розвитком відшаровувань і розшарувань 
килима; 
- відшаровування від основи або розшарування, як результат втрати 
водонепроникності після часткової або повної втрати рулонним матеріалом 
захисного шару і фазових перетворень що поступає в підшарову область 
вологи;  
- наявність тріщин верхнього, декількох або крізних всіх шарів 
покриття. Ці явища розглядаються як результат подальшого розвитку 
процесів утворення здуття. 
α(t)
11 
 
Всі названі дефекти і руйнування слід розглядати як ланки одного 
ланцюга в їх закономірній послідовності і взаємозв'язаній обумовленості. 
Представляється важливим підкреслити, що вихідним моментом всіх 
руйнівних процесів слід вважати втрату рулонним матеріалом захисного 
власного бітумного або нанесеного мастичного шару і початок 
водопропускання оголеною основою рулону. 
По відношенню до руйнування місць примикання покрівлі до 
вертикальних поверхонь і виступів даху основною причиною є відсутність 
або виконаних з порушеннями механічного кріплення захисних фартухів. 
У перерахованих явищах можна помітити також причини 
технологічного плану, які, перш за все, повинні базуватися на чіткій 
регламентації параметрів всіх стадій виконання процесів з використанням 
матеріалів, мало схильних до процесів «старіння». 
Природно, мають місце і інші всілякі чинники, що впливають на 
довговічність покриттів, до яких слід віднести наступні: 
- порушення технології виробництва робіт і нормативних вимог; 
- помилки вибору матеріалів; 
- недостатній контроль всіх стадій виробництва робіт; 
- низька кваліфікація виконавців; 
- неправильна експлуатація покрівлі. 
Представляється важливим всі названі чинники розподілити по групах, 
одна з яких може оцінюватися як організаційні чинники, інші - технологічні. 
Вплив чинників другої групи може усуватися реалізацією таких заходів, як 
навчання виконавців, впровадження чіткої системи контролю якості 
матеріалів і робіт, вдосконалення конструкторських рішень, підвищення 
виконавчої дисципліни і іншими. Зниження і повне усунення міри 
негативного впливу технологічних чинників вимагає розробки науково 
обґрунтованих і деталізованих методів виконання кожного процесу з 
використанням високотехнологічних матеріалів, що відповідають вимогам 
довговічності і надійності. У міру розвитку трищіноутворення і акумуляції 
вологи відбувається сколювання покривного шару з поверхні основи 
рулонного матеріалу і безпосередня дія кліматичних умов на покриття, яке 
позбавлене захисту. Все сказане чітко вказує на можливий вибір 
оптимального способу збереження експлуатаційної придатності покриття, 
який зводиться до незмінно надійного функціонування захисного шару на 
поверхні рулонної основи. 
З врахуванням крупномасштабності необхідних ремонтних робіт, їх 
ресурсозатратного характеру пошук ефективних технологій носить 
багатовекторну спрямованість, що вказує на відсутність до теперішнього 
12 
 
часу оптимальних рішень. 
Представляється необхідним дати аналіз відомих організаційно-
технологічних вирішень відновлення експлуатаційної придатності бітумно-
руберойдових покриттів. Відомі технології, які в тій чи іншій мірі апробовані 
в ремонтній практиці, оцінюються різною мірою наукової обґрунтованості і 
глибиною опрацювання організаційно-технологічних рішень. 
Технології відновлення покриттів рулонними покрівельними 
матеріалами, як окліювальні, прийняті без істотної трансформації по аналогії 
з влаштуванням нового килима. Для виконання оклеювальної технології 
використовують рулонні матеріали всіх чотирьох поколінь: бітумно-
мінеральні з картонною основою, наклеювані за допомогою розігрітих 
бітумних складів; бітумно-мінеральні з картонною основою і покривним 
шаром підвищеної товщини,  що наплавляють; бітумно-мінеральні на 
негниючій основі із склотканини та  бітумно-полімерні матеріали, що 
наплавляються на склотканинній або поліефірній основі. 
Останній вигляд матеріалу здатний збільшувати термін експлуатації до 
15-20років [10], проте їх вартість в два і більше разів перевищує вартість 
інших, вимагають постачань імпортних полімерних компонентів. 
Технології відновлення покриттів методом наклеювання рулонного 
матеріалу виконуються, найчастіше, з використанням так званих руберойдів, 
що наплавляються, з розігріванням клейового шару полум'ям газових 
пальників. Застосовують також традиційні руберойди з використанням 
розігрітих мастик як клейового компонента. Необхідна якість досягається 
зусиллями притиснення за допомогою спеціальних прокаточних 
пристосувань і відсутністю міжшарових порожнеч. Зрозуміло, для цього 
потрібна досить рівна поверхня. 
По відношенню до технологій з використанням рулонних матеріалів 
представляється важливим виділити наступні аспекти. 
Використовувані руберойди всіх типів, доля яких перевищує більше 
50% загального випуску рулонних матеріалів [10], що наплавляються, для 
наклеювання клейовий шар нагрівають відкритим полум'ям газового 
пальника без ефективного контролю температурного режиму. 
В результаті може мати місце перегрів, втрата склеювальної здатності, 
низька адгезія до основи, небезпека відшаровування і відриву, втрата 
гідроізолюючої здатності. До того ж, практика використання руберойду, що 
наплавляється, показує, що можуть з'являтися серйозні дефекти 
гідроізоляційного килима, у тому числі «перепали» відкритим полум'ям 
пальника. Безпосередня дія полум'я може викликати руйнування полімеру, 
який входить до складу бітумно-полімерного покривного шару руберойду і 
13 
 
зниженню терміну служби покриття. 
Як показує практика ремонтних робіт [3], довговічність 
відновлюваного килима тісно пов'язана із станом основи. Нормативні 
документи, що строго регламентують комплекс вимог, відсутні, що наводить 
до малоефективних результатів. При укладанні досконалого сучасного 
рулонного матеріалу понад основу, що існує («старого») без спеціальної 
підготовки, зберігаються всі недоліки попередньої покрівлі [8]: волога, 
нерівності, здуття, продукти життєдіяльності мікроорганізмів і інші дефекти. 
Дефекти, що збереглися, є вогнищами подальшої акумуляції вологи і разом з 
раніше накопиченими розкриють нове покриття. При оцінці перспективності 
рулонних або оклеювальних технологій слід враховувати два найважливіші 
чинники: масштабність ремонтних робіт і трудомісткість. 
Десятирічна практика будівництва великорозмірних будівель з 
бітумно-руберойдовими покриттями і нинішнє їх технічний стан наводять до 
виводу про малу вірогідність забезпечення потреби ремонтних робіт 
матеріальними ресурсами сучасного рівня. 
Успішні результати названої технології ремонтних робіт цілком 
визначаються головною вимогою – необхідністю видалення старого 
покрівельного покриття із заміною зволожених утеплювача і 
вирівнювального стягування. Проте, трудомісткість робіт по демонтажу і 
зняттю старого покриття складає 90% всього комплексу. 
Як правило, організаційно-технологічна модель рулонного клейового 
ремонту базується на відомих методах виробництва робіт в умовах нового 
будівництва з їх трансформацією стосовно професійного рівня виконавця. 
Нормативи, що регламентують весь комплекс вимог, відсутні. 
Відомо [7], що в покрівлях і гідроізоляційних, так званих, безрулонних 
технологіях використовують мастики, які як багатокомпонентні суміші, 
застосовують в розрідженому стані, і в яке їх переводять розігріванням або 
розчиненням. Залежно від цього їх підрозділяють на «гарячі» і «холодні». 
Мастики другого типа є технологічнішими завдяки відсутності гарячих 
процесів на місці виробництва робіт, оскільки не вимагають розрідження 
перед використанням. Їх головний недолік обумовлений необхідністю для 
розчинення використовувати дефіцитні органічні розчинники, у зв'язку з чим 
вартість робіт зростає. Одночасна наявність таких розчинників обумовлює 
підвищену пожежо- і вибухонебезпечність робіт. 
Переорієнтація на широке використання бітумно-полімерних мастик, 
особливо «холодних», замість руберойдів, що наплавляються, викликана 
рядом чинників. 
Вживання бітумно-полімерних і бітумно-каучукових мастик порівняно 
14 
 
з рулонними технологіями має ряд переваг: 
- порівняно низька вартість і простота приготування і нанесення 
мастики; 
- оснащеність рембудорганізації механізмами і пристосуваннями, що 
забезпечують транспортування, подачу і нанесення мастики на покрівлю; 
- надійність і довговічність покрівельного мастичного покриття, термін 
служби якого перевищує 10 років; 
- можливість нанесення мастичних складів цілорічно, без зниження 
якості покрівельного покриття; 
- відсутність високотемпературних процесів при виробництві робіт; 
порівняно низька трудомісткість влаштування мастичного 
покрівельного покриття; 
- можливість виконання в стислі терміни недорогого термінового 
(аварійного) ремонту; 
- можливість використання покрівельників менш високої кваліфікації; 
- простота забезпечення охорони праці і техніки безпеки; 
- підвищена еластичність і безшовність утворюваного покриття. 
Технології відновлення покриттів із застосуванням покрівельних 
мастик, як безрулонні, реалізують шляхом формування покривного шару на 
поверхні основи, в якої частково або повністю загублений раніше нанесений 
первинний захисний шар. Новий покривний шар формують, як правило, 
пневморозпилювачем. Безрулонні організаційно-технологічні моделі 
стосовно ремонтних варіантів недостатньо конкретизована в частині таких 
параметрів підготовки поверхні, як допустима міра вологості, відсутність 
здуття і відшаровувань, пошкодження місць примикань. До істотних 
недоліків мастичних технологій слід віднести необхідність виконувати 
розігрівання «гарячих» сумішей на робочому місці, що вимагає додаткових 
енерговитрат. Високотемпературні матеріали є пожежонебезпечними, 
можуть бути причиною травматизму. «Холодні» мастики відносяться до 
пожежо- і вибухонебезпечних матеріалів, а органічні розчинники 
безповоротно випаровуються в атмосферу, що істотно впливає на вартість і з 
цієї причини можуть бути віднесені до малораціональних. Складність 
повсюдного переходу на мастичні технології пов'язана з потребою в 
спеціальних полімерах або каучуках, які відносяться до тих, що 
імпортуються через відсутність вітчизняної виробничої бази. 
Переваги мастичних технологій зберігають і усувають недоліки 
технології із застосуванням модифікованих бітумних емульсій.  
15 
 
1.2. Аналіз технологічних рішень відновлення покрівель бітумними 
емульсіями  
Бітумно-водні емульсії [11] являють собою багатокомпонентні 
системи, які включають дисперсне середовище і дисперсійну фазу. Роль 
дисперсійного середовища грають водні розчини емульгаторів, дисперсійної 
фази – нафтобітуми. 
Основи технології отримання емульсій були закладені декілька століть 
тому, коли Галієном [12] вперше отримана емульсія косметичного 
призначення. Безпосередній початок досліджень методів виробництва 
емульсій був покладений в 1912-1917г. Л.Г. Гурвічем і А.В. Думанським. 
М.Ф. Никішина в 1939-1942 р. провела дослідження бітумно-водних паст для 
отримання дорожнього асфальтобетону. 
З 1948 р. проводилися дослідження технологій приготування бітумно-
мінеральних паст, внаслідок чого було виявлено ряд переваг, що дозволило їх 
рекомендувати для вживання в гідроізоляційних і покрівельних покриттях в 
порівняно широких масштабах [13,14]. 
Технологія отримання бітумно-водних емульсій базується на їх 
здатності зберігати підвищену стабільність у присутності спеціальних 
емульгаторів, які попереджають агрегацію, або так звану коалесценцію. 
На поверхні подрібнених в процесі приготування емульсії утворюють 
тонку плівку, на поверхні частинок бітуму що перешкоджає їх злипанню. Як 
емульгатори загальноприйнятими вважають поверхнево-активні речовини 
(ПАР). Механізм дії поверхнево-активних речовин повно показали В. 
Клейтон [11], А.В. Берштейн [15], А.І. Лисихина, П.А. Ребіндер, 
М.Ф. Никішина. Завдяки поверхневій активності ПАВ адсорбуються на 
поверхні часток дисперсійної фази, утворюють структуровану оболонку, що 
володіє достатньою стійкістю і здатністю додати стабільність системі в разі 
механічних дій. 
П.А. Ребіндер розкрив роль структурно-механічного впливу ПАР на 
стабільність концентрованих і висококонцентрованих бітумно-водних 
емульсій. Стабілізуючою дією володіють насичені або близькі до насичення 
адсорбційні шари орієнтованих молекул ПАР, які утворюють двомірні 
структури. Найбільш ефективну стабілізуючу дію надають адсорбаційні 
шари, які утворюють на поверхні часток дисперсної фази свого роду плівкові 
покриття двомірної структури. Інша особливість ПАР полягає в їх здатності 
сильно сольватизуватися дисперсійним середовищем і переходити в неї 
дифузійно. 
Згідно прийнятим переконанням [15], ПАВ додають бітумним часткам 
однакові електричні заряди через свою електролітичну дисоціацію. В 
16 
 
результаті частки відштовхуються один від одного і тим самим усувається 
можливість їх з'єднання. 
Залежно від типа ПАВ на поверхні бітумної частки утворюваний 
адсорбційний шар може мати позитивний або негативний заряд згідно знаку 
електричного заряду. Катіоноактивні емульгатори додають позитивний 
заряд, аніоноактивні – негативний. В разі неіоногенних емульгаторів бітумні 
частки також заряджені негативно.  
Таким чином, поверхнево-активні речовини в технологіях бітумно-
водних емульсій виконують наступний комплекс функцій: 
- на стадії приготування знижують величину поверхневого натягнення 
на межі контакту бітуму і водної фази, що дозволяє здійснити сам процес 
емульгування; 
- на стадії зберігання і транспортування попереджають можливість 
агрегації бітумних часток завдяки утвореної на їх поверхні захисної 
оболонки з позитивних або негативних зарядів; 
- на стадії формування покриттів забезпечують деемульгацію  і, 
відповідно, злипання частинок нафтобітуму у вигляді суцільної плівки в 
процесі її обезводнення. 
З врахуванням домінуючої ролі оцінці ПАР дослідниками надається 
особливе значення. Важливим моментом є критерії вибору ПАР по ряду 
параметрів [16]: 
по розгалуженості: 
- у алфавітному радикалі має бути більше 10 атомів вуглецю; 
- по довжині вуглецевого радикала, яка сприяє підвищенню 
поверхневої активності; 
- по мірі полярності функціональної групи. 
У технологіях виробництва бітумно-водних емульсій відоме 
використання катіонних, аніонних і неіоногенних емульгаторів. До 
теперішнього часу відомий широкий круг емульгаторів, з яких кожен 
характеризується певною дією, що емульгує. 
Вивчення можливості використання в технологіях емульгування 
мінеральних тонкодисперсних порошків, як емульгаторів, проведене у НДІ 
имені Б.В. Веденєєва, де отримані склади під назвою Хамсат, у тому числі 
для влаштуванню покрівель. Цей матеріал використовувався в 60-90-ті роки 
[13]. У бітумних емульсіях у вигляді паст використовували мінеральні 
емульгатори, які представлені порошкоподібними глинами, суглинками, 
каолінами, вапном і іншими матеріалами. Вживання паст дозволило 
підвищити продуктивність, понизити вартість покрівельних ремонтних робіт, 
поліпшити умови і безпеку праці. 
17 
 
Проте їх широке використання обмежувалося недостатньою 
водостійкістю, схильністю до тріщиноутворення. 
Відоме вживання бітумної емульсії «емульбіт», яка включає 50-55% 
бітуму марки БН-50/50 (раніше БН-ІІІ), 5% сульфітно-спиртної барди (ССБ) і 
45.50% води. Такі матеріали не забезпечують надійність і довговічність 
покриттів із-за схильності до розтріскування та збільшення водопроникності. 
У подальшому основним напрямом в розвитку бітумно-водних 
технологій був пошук ефективних аніонних або катіонних емульгаторів. Як 
аніонні, тобто лужних емульгаторів, використовувалися такі поверхнево-
активні речовини, як натрієве мило високомолекулярних жирних кислот, у 
тому числі вищих жирних кислот, оксикислот, нафтенових кислот, смоляних 
кислот і інших. Продуктами карбонових кислот є їх солі (RCOOMe), 
алкілсульфати (RОSO2OMe), алкілсульфонати (RSO2OMe), 
алкіларилсульфонати (RАrSO2OMe), а також речовини, що містять інші 
аніоноактивні гідрофільні групи (фосфати, тіосульфати і ін.). Вживання 
аніоноактивних ПАВ ґрунтується на їх здатності дисоціювати в лужних 
розчинах і поставляти негативно заряджені іони (аніони) на поверхню 
бітумних частинок. В разі аніонних ПАВ розчин емульгатора готують 
змішуванням ПАВ з гідрооксидом натрію, тобто виробляють процес 
омилення. Такими продуктами є гуанідини + С, гідразини, гетероциклічні 
з'єднання, четвертинні фосфонієві і третинні сульфонієві основи [17]. 
До числа катіонних емульгаторів входять четвертинні солі амонієвих 
з'єднань і солі жирних амінів як продукти взаємодії амонієвих з'єднань і 
мінеральних кислот [20].  
Катіонактівні з'єднання у водних розчинах дисоціюють, поставляючи 
позитивно заряджені поверхнево-активні іони на поверхню зерен бітуму. 
Функціональна дія катіоноактивних емульгаторів виявляється за рахунок їх 
взаємодії з кислотою. Зокрема, соляна кислота вступає в реакцію з азотом і 
утворює іони амонію. 
Не дивлячись на багаточисельний асортимент запропонованих 
емульгаторів у вітчизняній, а також інших країн, практиці використовують ті, 
що імпортуються [1] із-за їх певних технологічних і експлуатаційних переваг. 
У відомих публікаціях практично відсутні зведення про технології 
отримання бітумно-водних емульсій з використанням емульгаторів з числа 
промислових відходів, у тому числі шляхом об'єднання декількох відходів за 
рахунок їх взаємного відповідного коректування.
18 
 
1.3. Технологічні вирішення підготування бітумів для виробництва 
бітумних емульсій  
Бітуми, як найважливіші компоненти, визначають саму можливість 
реалізації технології отримання емульсій, їх нанесення, експлуатаційну 
придатність, довговічність. Особливо слід враховувати також схильність 
бітумів процесам старіння, що вимагає ретельного і всебічного аналізу 
взаємозв'язку складів і властивостей, виявлення можливих напрямів їх 
вдосконалення. 
Бітуми, будучи сумішшю природних полімерів різної міри складності і 
величини молекулярної маси (за цими показниками умовно діляться на 
масла, смоли і асфальтени) [21], міняють в широких межах рухливість, 
в'язкість, температуру розм'якшення, дуктильність (розтяжність), 
деформативність, схильність до емульгування. 
У складі бітумів можуть знаходитися поверхнево-активні речовини, 
здатні робити антагоністичний вплив по відношенню до емульгатора. Такі 
антагоністичні речовини можуть з'явитися в результаті взаємодії окремих 
компонентів бітуму і емульгатора. 
Визначальний вплив на емульгованість бітумів надає питомий вміст 
смол і асфальтенів. 
Детально вивчалася емульгованість бітумів і властивості бітумних 
емульсій. В результаті порівняльного аналізу групового складу і 
емульгованості показано, що бітуми добре емульгуються при співвідношенні 
складових смол і асфальтенів в діапазоні 0,5…2, а при меншому їх 
співвідношенні емульгованість незадовільна. У цьому виявляється 
закономірність: чим вище вміст смол, тим більше їх поверхнева активність, а 
збільшення вмісту асфальтенів знижує активність. Для успішного 
емульгування бітумів, що містять понад 16% асфальтенів, потрібні спеціальні 
емульгатори. 
Емульгованість залежить від структури бітуму, властивостей 
емульгатора, і параметрів емульгування. При одних і тих же параметрах 
легко емульгуються бітуми так званого другого структурного типу, до складу 
яких входить до 18% асфальтенів, більше 36% смол і до 48% смол. В разі 
вмісту асфальтенів більше 25%, смол менше 24% і понад 50% вуглеводнів 
(бітуми 1 типа) утворюються неоднорідні емульсії підвищеної в'язкості і 
малої стійкості. 
У відомих роботах відсутня єдина думка про закономірності вибору 
технологічних параметрів отримання бітумних емульсій залежно від вигляду 
бітуму і містяться рекомендації індивідуального підходу для визначення 
необхідних властивостей на основі експериментальних даних. 
19 
 
Питання включення безпосередньо до складу нафтобітумів спеціальних 
добавок, здатних підвищити технологічність, є досить актуальними і мало 
дослідженими. 
У розробках технології і складів бітумних емульсій наголошується 
необхідність модифікації бітумів із-за їх підвищеної схильності до старіння. 
Питання старіння і підвищення експлуатаційних властивостей розглянуті у 
ряді робіт [11, 12; 22]. 
Зважаючи на домінуючий вплив руйнування процесів захисних 
бітумних і мастичних шарів покрівельних покриттів, слід зазначити, що 
надійність всіх технологій повинна базуватися на попередженні 
деструктивних процесів, механізм яких досить детально вивчений і 
розкритий рядом дослідників [7]. 
Згідно [7], нафтові бітуми і кам'яновугільні дьогті (які є основою 
технологій покрівельних матеріалів), відносяться до різновиду органічних 
речовин, утворених сумішшю високомолекулярних з'єднань різної міри 
складності. 
Подібно до всіх органічних матеріалів бітуми і дьогті схильні до 
процесів «старіння» в природних умовах як прояв мимовільної полімеризації. 
Чинниками, що обумовлюють процеси полімеризації і їх кінетику, є 
сонячна радіація; наявність окиснювачів в атмосфері, у тому числі сірчистих, 
азотистих, хлористих з'єднань; температурні дії. 
Відомо, що до складу бітумів і дьогтів входять суміші з'єднань, які 
умовно розподілені на три фракції: масла з величиною молекулярної маси 
100…500; смоли, що характеризуються молекулярною масою 500…1000; 
асфальтени, молекулярна маса яких лежить в діапазоні 1000...5000. Фізичний 
стан кожної фракції характеризується відповідно як рідиннов’язке, 
густов’язке і тверде. Тому співвідношення фракцій в суміші визначає також 
фізичне стан бітумів і дьогтів в нормальних умовах. Цей стан оцінюють 
показниками температури розм'якшення, в'язкістю, величиною розтяжності, 
які використовують для позначення марки бітумів. 
Процеси мимовільної полімеризації являють собою утворення 
додаткових зв'язків між молекулами, внаслідок чого відбувається їх 
«зшивання» між собою і перехід в складнішу будову з втратою рухливості і 
придбанням в'язко-твердого стану. У міру розвитку окислювальних процесів 
бітуми і дьогті втрачають пружно-пластичну деформативність і набувають 
крихкості. 
Інший чинник «старіння» – втрата легколетючих складових при 
нагріванні і, відповідно, збагачення важколетючими густовязкими і твердими 
фракціями. 
20 
 
Втрата пружно-пластичної деформативності супроводиться 
трещіноутворенням затверділого шару в умовах вагання температури при 
змінах день-ніч-день або при негативних температурах. 
Результатом процесів старіння є зниження долі смол і збільшення долі 
асфальтенів із-за хімічних перетворень, а також випару низькомолекулярних 
фракцій. Суть хімічних перетворень полягає в мимовільній полімеризації, 
збільшенні полімерних ланцюгів, їх зшиванні, зростанні розмірів 
молекулярних новоутворень, які в кінцевій стадії представлені асфальтенами. 
Старіння виявляється у втраті деформативності, появі крихкості, 
тріщиноутворенні, зниженні гідроізоляційної здатності, остаточною втратою 
експлуатаційної придатності. 
Хімічні перетворення в бітумах при старінні відбуваються під впливом 
ряду зовнішніх і внутрішніх чинників: окиснювачів, що містяться в 
атмосфері, у тому числі оксидів, кисню, озону; сонячній радіації; підвищеній 
температури; змінного нагрівання і охолоджування. У цих умовах міняється 
молекулярний склад і структура бітуму. Процеси хімічного перетворення і 
старіння залежать від складу бітуму, вмісту легкоокисляючихся груп, типа 
зв'язків в молекулах, вигляду модифікаторів і наповнювачів. 
У літературі [23,24] приділяється досить уваги технологіям підвищення 
довговічності нафтобітумів і матеріалів на їх основі за рахунок включення до 
складу модифікуючих добавок. 
Згідно [24] основними способами модифікації є: 
- включення до складу бітумів продуктів низькомолекулярних 
ароматичних масел для пониження в'язкості і температури розм'якшення в 
разі вмісту великої кількості високомолекулярних асфальтенів . До таких 
модифікаторів відносяться, наприклад, гудрони, екстракти селективного 
очищення масел і др.; 
- окислення за участю хлориду заліза або оксиду фосфору, які грають 
роль каталізаторів. В результаті утворюються комплекси з полярними 
речовинами у складі смол і асфальтенів. Новоутворення створюють колоїдну 
структуру в базових смолах і асфальтенах; 
- включення до складу нафтобітумів таких добавок як синтетичні 
полімери, структуроутворювачі, наповнювачі, пластифікатори і ін.. 
Найбільш перспективними є технології із застосуванням полімерних 
добавок, які додають бітумам властивості, наближені до полімерів, у тому 
числі достатню деформативність, теплостійкість і, що важливе, 
довговічність. 
Як модифікатори бітумів можуть використовуватися також 
наповнювачі і пластифікатори. 
21 
 
Придбали досить широке поширення стосовно бітумних емульсій і 
мастик через здатність підвищувати теплостійкість, міцність, довговічність. 
Одночасно такі модифікатори знижують пластичність і еластичність 
бітумних композицій, істотно впливають на властивості реологій бітумів, 
виділених з емульсій [26]. 
Наповнювачі у вигляді мінеральних і органічних тонкодисперсних 
продуктів підвищують міцність, теплостійкість, проте водонепроникність 
знижують пластичність, тріщиностійкість, еластичність бітумних сумішей. 
Вплив наповнювачів на міцність бітумних композицій обумовлений 
дією сил когезії між молекулами бітуму і силами адгезії між частками бітуму 
і наповнювача. Адсорбційна взаємодія мальтенової фракції з поверхнею 
наповнювача наводить до утворення граничного шару з більшою щільністю 
молекулярної упаковки, що забезпечує підвищення міцності і теплостійкості. 
Модифікуюча дія наповнювача виявляється в розподілі напруги. Суть в 
тому, що розвиток тріщини припиняється при контакті з часткою 
наповнювача і для подальшого розвитку буде потрібно додаткову напругу. 
Тому потрібна вища напруга для руйнування, тобто матеріал набуває 
підвищеної міцності за рахунок утворення граничних адсорбційних шарів. 
Можна угледіти і іншу дію зерен наповнювача, які адсорбують і 
утримують легколетучі низькомолекулярні складові бітуму і утримує їх від 
виходу з композиції. Одночасно частки наповнювача виконують свого роду  
роль «екрану», перешкоджаючи безпосередньому впливу зовнішніх чинників 
на шари бітуму, що потрібно зберегти [23-26]. 
Модифікація бітумів включенням в їх склад поверхнево-активних 
речовин викликає зміну дисперсної структури і покращує адсорбційну 
взаємодію на кордоні розділу бітуму і наповнювача. 
Взаємодія ПАВ з поверхнею наповнювачів покращує змішування і 
розтікання бітуму по поверхні наповнювача. 
Роль пластифікуючих модифікаторів виявляється в їх здатності міняти 
дисперсну структуру бітуму і покращувати адсорбційні процеси на межі 
розділу бітуму і наповнювача. В результаті покращується подальше 
змочування і розтягування бітуму на поверхні часток наповнювача. 
До пластифікаторів відносять низькомолекулярні речовини, що 
володіють здатністю частково або повністю поєднуватися з бітумами і здатні 
при цьому зменшити їх в'язкість. Одночасно пластифікатори покращують 
розтяжність, морозостійкість, але знижують теплостійкість [25]. 
До основних пластифікаторів для бітумів відносять нафтові масла, у 
тому числі зелене трансформаторне, автотракторне, антраценове, веретенне, 
дизельне і ін.. 
22 
 
У інших публікаціях [27] як пластифікатори розглядають також 
відпрацьоване машинне масло МГ-16, залишки від регенерації 
відпрацьованих змащувальних масел, нафтошлами і нафтові залишки, кубові 
залишки ректифікації стиролу, що утворюється в процесі синтезу 
синтетичних каучуків. 
Найбільш ефективними і перспективними вважають полімерні 
модифікуючі добавки різної величини від низко- до високомолекулярних. 
Вважають, що полімери хімічно не взаємодіють з бітумами, а лише 
розчиняються або емульгуються, внаслідок чого зміцнюють структуру 
бітуму. Зміцнена структура додає бітуму фізико-механічні властивості, 
близькі до властивостей модифікуючих полімерів, підвищують стійкість до 
деструктивних процесів. 
Кількість полімеру, що вводиться, визначає стан структури 
модифікованого бітуму. До 3% добавки - полімер розчиняється у 
високомолекулярній частині бітуму, близько 5% - полімер розподіляється у 
вигляді окремих, не зв'язаних між собою часток і створює тим самим 
коагуляційну структуру з тексотропними властивостями, які обумовлені 
міжмолекулярними силами зчеплення структурних елементів [13]. Полімер в 
кількості 10-15% підвищує в'язкість бітумних композицій. У структурі, що 
утворилася, частки починають контактувати між собою через тонкі 
орієнтовано-зміцнені прошарки бітуму, тобто має місце зміна характеру 
зв'язків, наслідком чого є збільшення в'язкості. Оптимальна структура 
бітумно-полімерної композиції відповідає вмісту полімеру в кількості 10-
15%, при якому полімер утворює самостійну просторову структурну сітку. 
До найбільш поширених полімерних модифікаторів бітумних 
композицій відносяться: 
- каучуки, у тому числі, стиролові для бутадієну, бутадієн – 
метилстиролові, ізопрени, етилен-пропіленові, бутилкаучук [22]; 
- термопластичні полімери, такі як поліізобутилен, поліетилен високого 
тиску, сополімер етилену з вінілацетатом; 
- олігомери, тобто полімери з малою молекулярною масою [28]; 
- гумова крихта і її деструктанти [22]. 
У технології отримання бітумно-полімерних композицій з числа 
еластомерів найбільш широке вживання знаходять сополімер (СБС) стирол-
бутадієну, і атактичний поліпропілен (АПП), латекси, у тому числі СКС-65 
Гп, гумова крихта та інші. 
Д.А. Розенталь [23], досліджуючи способи включення полімерів в 
бітумну суміш, відзначає певні складнощі їх поєднання по критеріях 
однорідності і технологічності. Для гомогенізації суміші вводять полімери в 
23 
 
розчиненому вигляді в цілях скорочення тривалості перемішування в 
розігрітому стані щоб уникнути процесів полімеризації. 
Як видно, відомі дослідження не містять чітких вказівок про параметри 
процесів технології модифікації. Рекомендації по вибору способів 
регулювання технологічних властивостей, у тому числі в'язкості бітумів в 
розігрітому стані, відсутні. 
1.4. Аналіз технології приготування бітумних емульсій  
В основу технології приготування бітумних емульсій покладена 
здатність емульгування двох рідин, одна з яких, вода, виявляє дисперсну 
фазу, а друга, розплавлений бітум, набуває властивостей ідеальної рідини 
при температурі зверху 140.150°С. При підвищених температурах просторова 
структура бітуму руйнується і в такому стані розплавлений бітум підпадає 
закону в'язкої течії. 
Процес емульгування зводиться до подрібнення, тобто диспергуванню, 
і гомогенізації. Стабілізація емульсії настає в разі мінімально можливих 
розмірів дисперсних часток в певних умовах. 
Згідно [11], процес утворення емульсій відбувається таким чином. Під 
впливом зовнішніх сил розплавлений бітум набуває ниткоподібної форми, 
близької до циліндрової. У міру досягнення ниткою довжини, рівній довжині 
кола її перетину, настає нестійкий стан і нитка розділяється на крапельки. У 
свою чергу, крапельки, що утворилися, розтягуються в нестійкі нитки 
критичної довжини і процес ділення на дрібніші крапельки продовжується. 
Витягуванню крапельок з подальшим мимовільним розпадом важко у 
міру зменшення їх розмірів, що наводить до появи сталої дисперсності. 
В ході приготування емульсії одночасно протікають два процеси: 
прямій, тобто диспергування, і зворотний, званий коалесценція, при якому 
відбувається те, що зім'яття крапельок. Умовою появи стійкої дисперсності 
емульсії є рівність швидкостей обох цих процесів. 
Для можливості емульгування потрібно понизити в'язкість бітуму і 
забезпечити його повне обезводнення за рахунок тривалого нагрівання до 
температури 120…150°С в перебігу 10.12ч. 
Інший технологічний чинник, який сприяє зниженню величини 
поверхневого натягнення і полегшенню процесу емульгування, 
забезпечується дією поверхнево-активних речовин. Адсорбуючись на 
поверхні часток ПАВ одночасно виконують декілька функцій: знижують 
величину поверхневого натягнення, і тим самим зменшують потрібні 
енергетичні витрати на диспергування бітуму; утворюють на поверхні зерен 
дисперсійної фази досить міцні захисні плівки певного електричного заряду, 
що  спрощує і робить можливим сам процес емульгування. У результаті ПАР 
24 
 
є ефективним додатком технологічності процесу емульгування і з 
термодинамічних позицій сприятливо відбивається на стабільності емульсій. 
Як видно, технологічний процес зводиться до таких переділів: 
- розігрівання бітуму з обезводненням до малов'язкого стану; 
- приготування водного розчину емульгатора на основі поверхнево-
активних речовин; 
- приготування бітумної емульсії подрібненням розігрітого бітуму до 
тонкодисперсного полягання в дисперсійному середовищі водного 
розчину емульгатора. 
У технології виробництва бітумно-водних емульсій використовують 
такі основні принципи: 
- механічне диспергування; 
- акустичне диспергування. 
У технології приготування емульсій при механічному способі 
найширше застосовуються машини безперервної або періодичної дії. У 
основі таких технологій лежить принцип подрібнення струменя розігрітого 
бітуму, що подається, під дією великої швидкості відцентрових сил, що 
створюються ротором. Для створення оптимальних умов диспергування 
поверхням ротора і статора додаються всілякі форми, а між ними 
встановлюється вузький щілинний зазор. 
У машинах акустичної дії використовується енергія звукових хвиль, що 
створюються вібратором. Під їх дією відбувається розрив бітуму на 
тонкодисперсні частки у момент входження в рухомий з великою швидкістю 
емульгатор під дією ротора, що обертається. Дисперсійне середовище є 
водним розчином емульгатора аніонного, катіонного або неіоногенного типа. 
Процес приготування розчину емульгатора включає розчинення у воді власне 
емульгатора з подальшим коректуванням до необхідної величини рН 
добавками відповідно лугу або соляної кислоти, а також, при необхідності, 
що модифікує добавки, стабілізатора, розчинника. Бітум також проходить 
попередню підготовку, пов'язану з необхідністю коректування складу і 
властивостей добавками модифікаторів, адгезійних і інших речовин залежно 
від заданого рецепту. 
Технологія виробництва бітумно-водних емульсій досить детально 
висвітлена в багатьох джерелах [11], у тому числі нормативних документах 
[29]. Принципова схема технології приготування емульсій катіонного типа 
показана на рисунку 1.2. 
Необхідність дроблення струменя розігрітого бітуму, що подається, до 
тонкодисперсного стану є процесом енергоємним і вимагає спеціального 
складного устаткування, спеціальних марок бітуму і відповідних 
25 
 
емульгаторів. 
 
Рис. 1.2 Принципова схема виробництва бітумно-водних емульсій 
катіонного типа 
E-1, 2 - ємкості для емульгатора; Е-3 - ємкість для кислоти; Е-4 - ємкість для 
бітуму; Е-6 - апарат для підготовки водної фази; Е-5 - диспергуючий пристрій; Н-1, 2, 
3,4, 5 - дозуючі насоси 
У технології приготування бітумно-водних емульсій важливе значення 
має чинник фізико-хімічних властивостей системи «бітум-емульгатор» [15, 
16]. Визначальний вплив роблять поверхнево-активні речовини, що містяться 
в бітумі, які можуть бути несумісними антагоністами з емульгаторами, або 
такі речовини можуть утворюватися в результаті хімічної взаємодії 
складових бітуму і емульгатора. Такий же несумісний вплив роблять 
парафін, і асфальтени, що містяться в бітумах. 
Сумарна поверхнева активність бітумів може бути підвищена 
асфальтеновими кислотами і ангідридами і тим самим збільшені поверхнево-
активні властивості, головним чином, на межі розділу з лужними розчинами. 
Бітуми з чималим вмістом власних кислот можуть емульгуватися у водних 
розчинах лугів без емульгаторів за рахунок утворення лугів мила з власних 
кислот, що виконує роль емульгатора. Показана [15] ефективність впливу 
таких процесів на зниження величини міжфазного поверхневого натягнення 
і, відповідно, неемульгованість бітумів. 
Технологічність емульгування бітумів можна поліпшити за рахунок 
регулювання їх кислотності. Погано емульговані бітуми можуть добре 
емульгуватися при додаванні відповідної за природою кислоти до моменту 
досягнення кислотного числа 0,8мг КОН/г. Хороша емульгованість 
досягається при кислотному числі не нижче 0,7мг КОН/г. Кислотне число 
відносять до критерію придатності бітумів для приготування емульсії. 
26 
 
Інші дослідники прийшли до висновку, що технологічна придатність до 
емульгування визначається не лише кислотним числом, але і іншими 
параметрами. Здібність бітуму до емульгування, якщо співвідношення смол 
до асфальтенів знаходиться в діапазоні 0,5…2. Та досліджені бітуми 
емульгуються при співвідношенні смол до масел не менше 0,6 і вмістом 
асфальтенів до 16%. З позицій недостатності відомостей про закономірності 
технології приготування бітумно-водних емульсій представляється важливим 
виявити можливість включення до складу бітумів модифікуючих добавок, 
призначених забезпечити їх підвищену емульгованість, а також одночасно і 
експлуатаційні характеристики. Потенційно можливі добавки слід розглядати 
також як компоненти, здатні забезпечити отримання емульсій при вищому 
вмісті асфальтенів, тобто з використанням покрівельних бітумів. 
У відомих дослідженнях міститься висновок про придатність до 
емульгування лише дорожніх бітумів марки БНД-60/90 певних заводів-
постачальників. Тому в рецептурах промислово використовуваних бітумно-
водних емульсій застосовуються дорожні бітуми марки БНД 60/90, які мають 
хорошу емульгованість, але недостатні показники температури 
розм'якшення, як одного з основних експлуатаційних показників. 
 
Висновки за розділом 1 
 
1. Виконано аналіз сучасних емульсій на основі бітумів. До теперішнього 
часу на експлуатованих будівлях і спорудах велику питому вагу займають 
м'які бітумно-руберойдові покриття, що відслужили без заміни 40 і більше 
років і що містять більше 10 шарів рулонних і мастичних матеріалів в 
результаті багаточисельних ремонтно-відновних робіт без їх особливо 
гарантованій подальшій довговічності. 
2. Тривалість безремонтної експлуатації рулонних покрівель 
обмежується терміном 3.5 років із-за прискорених процесів «старіння» 
бітумних матеріалів без модифікуючих добавок, до яких відносять полімери, 
у тому числі каучуки. 
Вихідним моментом всього механізму руйнування покрівельного 
покриття є втрата гідроізолюючої здатності верхнім захисним шаром 
бітумно-руберойдового килима або покривним шаром рулонного матеріалу 
із-за розвитку деструктивних процесів «старіння». На цій стадії волога 
проникає в міжшаровий простір, розширюється при замерзанні або випарі, 
викликає розшарування, що сприяє прискореній кінетиці водопропускання і, 
відповідно, в тій же мірі руйнівним процесам. 
3. Оптимальними варіантами відновлення придатності рулонних 
27 
 
покрівель розглядаються технології, що включають повний демонтаж всієї 
багатошарової конструкції або лише бітумно-руберойдового килима з їх 
подальшим відновленням. З врахуванням масштабності покриттів, 
підвищеної затратности ресурсів, обмеженістю необхідних матеріалів названі 
технології можуть оцінюватися як малоперспективні для повсюдного 
використання, особливо в промислових будівлях. 
Серед відомих певні переваги мають технології покрівельних робіт з 
використанням бітумно-водних емульсій, які дозволяють понизити 
ресурсоємність, забезпечити високу технологічність, повну пожежо- і 
вибухобезпеку. 
4. Домінуючу роль в створенні оптимальних складів відновлення 
покрівельних покриттів за якістю і техніко-економічним результатом можуть 
бути технології на основі загальної методології і принципів організації 
системи. Необхідні результати можуть бути отримані лише при правильному 
регулюванні технологічних процесів, що виконуються з використанням 
матеріалів з високоефективними гідроізолюючими функціями і за допомогою 
механізованих засобів. 
5. Широке використання бітумно-водних емульсій в технологіях 
покрівельних робіт регламентується придатністю для емульгування бітумів 
строго певних марок і заводів-постачальників з їх низькою теплостійкістю, а 
також відсутністю ефективних вітчизняних емульгаторів. 
6. Можливості широкомасштабного вживання бітумно-водних емульсій 
пов'язані з необхідністю вдосконалення технологічності бітумів на основі їх 
модифікації і емульгаторів, у тому числі з використанням для цих цілей 
вторинних сировинних ресурсів, розробкою системи організаційно-
технологічних рішень, що регламентують виконання кожної стадії процесу, 
включаючи весь комплекс робіт по ремонту покрівлі стосовно характеру її 
пошкоджень. 
7. Для отримання оптимального за якістю і техніко-економічним 
показникам результату відновлення експлуатаційної придатності рулонних 
покрівель раціональними можуть бути технології влаштування нового або 
усунення дефектів існуючого покривного шару руберойду або м'якого 
килима з використанням бітумно-водних емульсій з підвищеними 
довготривалими гідроізолюючими функціями. 
 
28 
 
РОЗДІЛ 2  
АНАЛІЗ І ОЦІНЮВАННЯ В ПРОЦЕСАХ ОТРИМАННЯ 
БІТУМНИХ ЕМУЛЬСІЙ ЗАЛЕЖНОСТІ ТЕХНОЛОГІЧНОСТІ 
БІТУМІВ ВІД ВЕЛИЧИНИ МОДИФІКУЮЧИХ ДОБАВОК  
 
2.1. Аналіз і оцінка залежності технологічності модифікованих 
бітумів від величини технологічних добавок  
 
Одним з найважливіших чинників, що роблять вплив на технологічні 
властивості бітумів, є в'язкість і температура розм'якшення. Обидві ці 
величини мають одновекторну спрямованість. В той же час практичні 
потреби диктують необхідність оперувати бітумами, які поєднували б 
о
знижену в'язкість в розігрітому стані в області температур 125...135  С за 
умовами технології приготування бітумних емульсій і достатню температуру 
розм'якшення в технологіях покрівельних покриттів. 
Виявлення закономірностей, що описують залежності між в'язкістю в 
області необхідних температур і величиною модифікуючих добавок 
дозволить використовувати ширшу номенклатуру бітумів в технологіях 
виробництва емульсій і мастик, регулюючи тим самим ресурсні і вартісні 
показники. 
У роботі використовувалися бітуми: дорожні БНД – 30/60 і БНД – 
60/90 і покрівельні марки БНК-90/30 виробництва Херсонського 
нафтопереробного заводу. Настільки розширений вибір досліджуваних 
бітумів дозволить підвищити міру достовірності отриманих результатів. 
Дорожній бітум марки БНД – 60/90 був прийнятий як еталонний для 
о
порівняння в'язкості в області температур 130  (С), при якій на його основі 
виробляють бітумні емульсії за умовами технологічного регламенту [30]. 
В'язкість бітумних композицій визначали за допомогою віскозиметра 
типа ВЗ-3, який був спеціально виготовлений для цих цілей (рис. 2.1) з 
металевим корпусом 3, на зовнішній поверхні якого розміщена ізольована 
електроспіраль нагріву з терморегулятором 1. Це дозволяло врівноважувати 
задані температури корпусу і розплавленого бітуму. Між металевим 
корпусом віскозиметра 3 і кожухом 4 була засипка перлітового піску 2. Отвір 
5 діаметром 3 мм для виходу розігрітого бітуму дає можливість визначати за 
допомогою хронометра в'язкість за часом виділення в секундах. 
 
29 
 
 
Рис. 2.1 Віскозиметр типа ВЗ-3 
 
Вплив модифікуючих добавок оцінювали по відношенню до 
дорожнього бітуму марки БНД-30/60. 
Результати багаточисельних досліджень [13, 23, 24, 31] показали 
перспективність і доцільність модифікації бітумів, у тому числі полімерами. 
Одночасно відзначають малу технологічність процесу поєднання бітумів з 
полімерами [13, 23, 24, 31] і вважають, що для цього слід вводити полімери в 
заздалегідь розчиненому вигляді, відповідно в органічних або мінеральних 
розчинниках.  
Вибір модифікаторів в даних дослідженнях був орієнтований на їх 
достатність, ефективність, малозатратність. 
З позицій технологічності представляє інтерес модифікація бітумів 
добавками комплексних функцій. 
Аналіз відомих переконань на принципи технології отримання 
композиційних матеріалів на основі синтетичних смол і бітумів, а також 
оцінка потенційно можливих речовин стосовно даних конкретних потреб 
привів до висновків про можливий вибір деяких найбільш перспективних 
модифікаторів. 
Добавки полімерів призначені для структуризації бітуму на стадії 
приготування емульсій, а після деемульгування в покриттях -  забезпечити 
підвищення теплостійкості і довговічності. Одночасно покращується 
довговічність за рахунок здатності полімеру попереджати розвиток процесів 
мимовільної полімеризації складових бітумних фракцій і переходу їх в більш 
високомолекулярні, що в подальшому виявляється їх перетворенням з 
густов’язкого стану в тверде. 
Як полімерна складова застосовували каучук марки СКІ–3, який 
вводили в суміш в клеєподібному стані. За рахунок розчинення в уайт-
спиріті.  
30 
 
У системі всіляких добавок важлива роль відводиться каучукам і 
синтетичним полімерам. 
Вибір полімерної або каучукової добавки регламентується двома 
чинниками: можливістю поєднання з бітумом і отримання гомогенної суміші; 
доступністю даного вигляду добавки. 
Виявлення характеру залежності в'язкості розігрітого бітуму визначали 
по відношенню до каучуку марки СКІ–3 
Каучук СКІ-3 розчиняли в уайт-спириті. Загальна тривалість розчинення 
складає 48 годин. Співвідношення каучуку і розчинника встановлювали 1:8. 
Отриману клеєподібну масу завантажували в розігрітий до рідиннов’язкого 
стану бітум при безперервному перемішуванні останнього. 
Залежності в'язкості розігрітого бітуму при температурах в області 
о
130 С від величини добавки каучуку в клеєподібному стані просліджуються 
за даними таблиці 2.1 графіку рисунка 2.2. 
Таблиця 2.1 
Вплив добавки каучуку СКІ - 3 (%) на технологічні параметри бітуму (по 
критерію в'язкість) 
№ 
Бітум % Каучук СКІ – 3, % В'язкість, сек. 
п/п 
   
 
1. 100 0 96 
2. 100 1 92 
3. 100 2 84 
4. 100 3 82 
5. 100 4 78 
6. 100 5 78 
7. 100 6 79 
8. 100 7 82 
9. 100 8 84 
10. 100 9 90 
100
95
y = 0,738к2 - 7,429к + 96,88
90
R² = 0,976
85
80
75
0 2 4 6 8 10
СКІ-3, %
 
Рис. 2.2 Залежність технологічних параметрів бітуму (по критерію в'язкість) 
від величини добавки каучуку СКІ - 3 (%) 
В'язкість, сек.
31 
 
 
Як видно з представлених залежностей, в'язкість досліджуваних 
бітумно-каучукових сумішей міняється по закономірностях близькими, до 
параболічних з явно вираженою областю критичних величин. Звертає на себе 
увагу здатність каучуку в клеєподібному стані спочатку знижувати в'язкість 
до величини 78 секунд в області концентрацій каучуку до 4…5% по сухому 
залишку і подальшим зростанням в'язкості в міру подальшого збільшення 
концентрації. 
У приведених закономірностях виявляється специфічна роль кожного 
компонента клеєподібного розчину каучуку. Первинне насичення бітуму 
супроводжується помітною дією розчинника на масляну фракцію, її 
розрідження. Порівняно невеликі концентрації каучуку, розподіляючись у 
вигляді тонких плівок між окремими частками бітуму, роблять незначний 
зв'язуючий вплив на загальну рухливість бітумної суміші по відношенню до 
дії розчинника. У міру подальшого збільшення концентрації зростає 
зв'язуюча роль розподіленого між бітумними частками каучуку. Виявлену 
область мінімально придбаної в'язкості можна віднести до критичної області, 
в якій врівноважується сумарний вплив кожного компонента клеєподібної 
суміші каучуку і починається його переважаюча дія. 
Необхідну технологічність бітумів представляється можливим 
забезпечити із застосуванням технічної сірки, яка має ряд найважливіших 
о
характеристик: здатність при температурі 130…140 С набувати в'язкості, 
близької до в'язкості води; добре поєднуватися з бітумами в рідинов’язких 
о
станах; переходити в твердий стан при температурах нижче критичної 98 С;  
має антисептичну дію, що попереджає небезпеку бактеріологічної дії на 
композиційний матеріал. 
У охолодженому стані тверді зерна сірки можуть виконувати свого 
роду роль наповнювача і тому зможуть підвищити температуру 
розм'якшення, одночасно адсорбувати легколетучі складові бітуму, 
утримувати їх, що дозволяє зберігати стабільність його складу і 
властивостей. 
Технічна сірка являє собою продукт очищення газів, що відходять, в 
переробці вугілля, що коксується, або може бути природною і відноситься до 
загальнодоступних матеріалів. 
Міра впливу розплавленої сірки на технологічну в'язкість розігрітих 
о
бітумів в області температури 130 С узагальнена в таблиці 2.2 і графічних 
залежностях рисунка 2.3  
 
 
32 
 
 
 
Таблиця 2.2 
Вплив добавки сірки (%) на технологічні параметри бітуму (по критерію 
в'язкість) 
№ 
Бітум, % Сірка % В'язкість, сек. 
п/п 
   
 
1. 100 0 96 
2. 100 2 88 
3. 100 4 82 
4. 100 6 75 
5. 100 8 66 
6. 100 10 60 
7. 100 12 59 
8. 100 14 58 
9. 100 16 57 
10. 100 18 57 
 
100
90
80 y = 0,149с2 - 4,944с + 97,34
70 R² = 0,99
60
50
0 5 10 15  20
Рис. 2.3 Залежність технологічних параметСрірівк аб, і%туму (по критерію в'язкість) 
від величини добавки сірки (%) 
 
Ці залежності показують помітний вплив технічної сірки на в'язкість 
рідиннов’язких композицій, яке описується залежностями, ділянками 
близькими до прямолінійних з явно вираженою областю переходу до 
подальшого площинного вирівнювання у міру збільшення добавки. Є 
область, що характеризує залежність підвищення рухливості на близьку до 
пропорційної. В зв'язку з цим на подальших стадіях потрібний пошук 
оптимальної області з врахуванням спільного впливу інших добавок. 
Добавкою, здатною міняти технологічні властивості бітумних 
емульсій, розглядається кремнійорганічна рідина ГКЖ136-157М, роль якої 
потрібно було оцінити також по характеру впливу на в'язкість розігрітого 
бітуму і деемульгованого бітуму. 
Вязкість, сек.
33 
 
По-перше, до досліджень були прийняті гідрофобна рідина ГКЖ – 136-
157М, призначена підсилити гидрофобність бітумних композицій також на 
стадії їх експлуатації в покриттях. По-друге, така рідина відноситься до 
поверхнево-активних речовин, що зумовлює можливість використання її 
здатності поставляти електрони в поверхневий шар дисперсних часток 
бітуму і тим самим поліпшити їх емульгованість і стійкість на стадіях 
приготування зберігання і транспортування.  
Гідрофобна рідина ГКЖ – 136-157М є розчином силіконових з'єднань в 
органічних розчинниках. Характеризується водневим показником рН 5. 
Такий рівень кислотності декілька підсилює кислотність бітуму і тим самим 
підвищує міру омилення аніонних емульгаторів, що, відповідно, покращує 
технологічність процесу емульгування. 
Відомості про залежність між технологічними властивостями 
нафтобітумів і добавками ГКЖ узагальнені в таблиці 2.3 і показані на 
рисунку 2.4. 
 Таблиця 2.3 
Вплив добавки ГКЖ 136-157 М (%) на технологічні параметри бітуму (по 
критерію в'язкість) 
№ 
Бітум, % ГКЖ 136-157 М, % В'язкість, сек. 
п/п 
   
 
1. 100 0 96 
2. 100 0,5 96 
3. 100 1 95,5 
4. 100 1,5 95,5 
5. 100 2 95 
6. 100 2,5 95 
7. 100 3 95 
8. 100 3,5 95 
100
y = 0,095гкж2 - 0,666гкж + 96,12
R² = 0,95
95
90
0 1 2 3 4
ГКЖ 136-157М, %
 
Вязкість, сек.
34 
 
Рис. 2.4 Залежність технологічних параметрів бітуму (по критерію в'язкість) 
від величини добавки ГКЖ 136 -157М (%)  
 
Крива, що описує залежність, має пологий вигляд. Її характер вказує на 
малопомітний вплив на в'язкість в дослідженому діапазоні концентрацій. 
Доцільність такої добавки, як модифікатора бітумів, остаточно може бути 
виявлена лише за результатами комплексного дослідження властивостей 
композиційного матеріалу по технологічних і експлуатаційних 
характеристиках. 
З метою вивчення впливу комплексу модифікуючих добавок на 
технологічні властивості бітумів були виконані експериментальні 
дослідження. 
Для визначення оптимального значення впливу добавок, виходячи з 
вище приведених експериментальних даних, виникла необхідність побудови 
регресійної математичної моделі. 
Найбільш якісно дану технологічну залежність може описати 
поліноміальна модель другого порядку з взаємним впливом чинників: 
2 2 2
Yi=b0+ b1·Х1+ b2·Х2+ b3·Х3+ b11·Х1 + b22·Х2 + b33·Х3 + b12·Х1·Х2+             
b13·Х1·Х + b23·Х2·Х3         (2.1.) 
де Yi – досліджуваний параметр; 
bi – коефіцієнти регресії. 
Дана модель була розрахована по 3-х факторному (15 оптимальних 
точок) 3-х рівневому композиційному несиметричному плану №34 [32]. 
Варійовані параметри: Х1-каучук СКІ-3 (2±2%) по сухій речовині; Х2-
добавка технічної сірки (5±5%); Х3-добавка кремнійорганічної рідини 
ГКЖ136-157М (1±1%). Параметри оптимізації: в'язкість бітуму Y (сек). 
У таблиці 2.4 приведені результати експерименту і спрощена  матриця 
планування. 
Таблиця 2.4 
Спрощена матриця планування і результати експерименту 
Значення чинника 
Значення 
 
параметра 
У кодованих 
У натуральних значеннях оптимізації 
№ значеннях 
  
  
СКІ-3, ГКЖ136-
Х1 Х2 Х3 Сірка, % Y1, сек 
% 157М, % 
     
  
35 
 
1 +1 +1 +1 4 10 2 82 
2 +1 +1 -1 4 10 0 75 
3 +1 -1 +1 4 0 2 81 
4 -1 +1 +1 0 10 2 66 
5 -1 -1 -1 0 0 0 96 
6 -1 -1 +1 0 0 2 95 
7 -1 +1 -1 0 10 0 60 
8 +1 -1 -1 4 0 0 78 
9 +1 0 0 4 5 1 80 
10 -1 0 0 0 5 1 80 
11 0 +1 0 2 10 1 58 
12 0 -1 0 2 0 1 74 
13 0 0 +1 2 5 1 67 
14 0 0 -1 2 5 0 66 
15 0 0 0 2 5 1 65 
 
 
За допомогою набору прикладних комп'ютерних програм Microsoft 
Excel, MathCad і Matlab матричним методом були знайдені: коефіцієнти 
регресії; перевірена статистична значущість коефіцієнтів критерійним 
методом Стьюдента шляхом порівняння розрахункових і табличних значень 
критерію Стьюдента; перевірена отримана модель на адекватність методом 
гіпотетичної оцінки критерію Фішера; визначені оптимальні значення 
чинників в натуральних величинах квазі-ньютонівським методом.  
При перевірці адекватності регресійних моделей набутого 
розрахункового значення критерію Фішера порівнювалося з табличним (Fт), 
прийнятим залежно від рівня довірчої вірогідності і числа мір свободи. 
Рівняння вважається адекватним при дотриманні умови: 
Fр<Fт; 
3,576159 < 4,256495 – модель адекватна. 
Після вищевикладених операцій дана математична модель, що описує 
вплив натурального значення добавок в суміші на технологічні 
характеристики бітуму, має наступний вигляд: 
 
2
Y=95,87–17,8·Х1–3,31·Х2–0,4·Х3+3,37·Х1 +0,79X1·X2  (2.2) 
 
Для побудови тривимірних графічних інтерпретацій 3-х факторній 
моделі необхідно по черзі один з чинників прийняти на певному 
36 
 
(оптимальному) рівні інтервалу варіювання. Для цього раніше описаними 
методами були отримані оптимальні точки і значення функцій в даних 
точках: 
для в'язкості: Y1>min; opt[Y1(1,47;10;2)]= 54,7, сек; 
На рис. 2.5, 2.6, 2.7 представлені графічні залежності впливу 
модифікуючих добавок на технологічні властивості бітуму. 
 
 
Рис. 2.5 Залежність технологічних параметрів бітуму (по критерію в'язкість 
(сек.)) від вмісту ГКЖ 136 – 157 М (%) і сірки (%). Кількість СКІ-3 прийнята 
1,47 % 
 
 
37 
 
 
Рис. 2.6   Залежність технологічних параметрів бітуму (по критерію в'язкість 
(сек.)) від вмісту каучуку (%) і ГКЖ 136-157М. Кількість сірки прийнята 10% 
 
Рис. 2.7. Залежність технологічних параметрів бітуму (по критерію в'язкість 
(сек.))від вмісту каучуку(%) і сірки(%).Кількість ГКЖ 136-157м прийнята 2% 
 
Як випливає з аналізу приведеного рівняння регресії (2.2) і 
закономірностей рис. 2.5 – 2.7 особливо помітний вплив на зниження 
в'язкості бітуму роблять каучук і сірка. Причому, для в'язкості оптимальна 
концентрація каучуку дорівнює 1,46% по сухій речовині і спостерігається 
близьке до прямопропорційного впливу сірки (рис.2.5–2.7). Добавка 
ГКЖ136-157м робить порівняно незначний вплив на зниження в'язкості. 
Результати проведених досліджень вказують на можливість 
регулювання технологічних властивостей бітумів. Це дозволяє зробити 
висновок про можливу придатність інших марок бітумів для їх емульгування 
38 
 
за рахунок цілеспрямованого регулювання модифікуючих добавок на основі 
виявлених закономірностей для досягнення необхідної в'язкості. Вплив 
добавок на інші марки. 
 
2.2. Аналіз комплексного впливу добавок, що модифікують на 
температуру розм'якшення бітумів  
Заздалегідь отриману оцінку залежності технологічності від поєднання 
ряду модифікуючих добавок слід розглядати у поєднанні з ефективністю 
впливу на температуру розм'якшення бітуму. 
Показники температури розм'якшення бітуму з модифікаторами 
вивчали згідно стандартних методик за допомогою приладу «кільце і куля» 
(«К і К»). При випробуваннях складів, що містять розчинений каучук, зразки 
готували таким чином. На металеві пластини наносили випробовуваний 
матеріал завтовшки 1.2 мм. і витримували при температурі 20°С в перебігу 
48 ч. Такий спосіб дозволяє повністю видалити приміси уайт-спиріта і тим 
самим усунути його вплив на визначувані показники. Названа процедура 
відповідає умовам роботи деемульгованого бітуму в покритті. Просушений 
шар знімали з пластин, підігрівали і заповнювали по три кільця приладу. 
Результати випробувань приведені в таблицях 2.5…2.7, і представлені 
побудованими графічні залежності в системі координат «величина добавки – 
температура розм'якшення» (рис. 2.8…2.10). Виявлені залежності вказують 
на схильність бітумів міняти показники теплостійкості під дією чинника 
модифікації. 
 
Таблиця 2.5 
Вплив добавки каучуку СКІ -3 (%) на експлуатаційні характеристики бітуму 
(по критерію температури розм'якшення) 
№ Температура 
Бітум, % Каучук СКІ – 3, % 0
п/п розм'якшення, С 
  
  
1. 100 0 48 
2. 100 1 52 
3. 100 2 57 
4. 100 3 60 
5. 100 4 62 
6. 100 5 63 
7. 100 6 63 
8. 100 7 63 
9. 100 8 63 
39 
 
10. 100 9 64 
66
61
y = -0,317к2 + 4,430к + 48,55
R² = 0,969
56
51
46
0 2 4 6 8 10
СКI-3, %
 
Рис. 2.8 Залежність експлуатаційних характеристик бітуму (по критерію 
температури розм'якшення) від величини добавки каучуку СКІ -3 (%) 
 
 
Таблиця 2.6 
Вплив добавки сірки (%) на експлуатаційні характеристики бітуму (по 
критерію температури розм'якшення) 
№ Температура 
Бітум % Сірка % 0
п/п розм'якшення С 
  
  
1. 100 0 48 
2. 100 2 50 
3. 100 4 52 
4. 100 6 53 
5. 100 8 55 
6. 100 10 57 
7. 100 12 58 
8. 100 14 58 
9. 100 16 59 
10. 100 18 59 
 
Температура розмягчення , 0С 
40 
 
61
59
57
55
y = -0,033с2
53 + 1,233с + 47,68
51 R² = 0,978
49
47
0 5 10 15 20
Сiрка, %
 
Рис. 2.9 Залежність експлуатаційних характеристик бітуму (по критерію 
температури розм'якшення) від величини добавки сірки (%)  
Таблиця 2.7 
Вплив добавки ГКЖ 136-157 М (%) на експлуатаційні характеристики бітуму 
(по критерію температури розм'якшення) 
№ Температура 
Бітум, % ГКЖ 136-157 М, % 0
п/п розм'якшення, С 
  
  
1. 100 0 48 
2. 100 0,5 49 
3. 100 1 50 
4. 100 1,5 50,6 
5. 100 2 51 
6. 100 2,5 51 
7. 100 3 51 
8. 100 3,5 51 
52
51
50
y = -0,420гкж2 + 2,291гкж + 48,02
R² = 0,993
49
48
47
0 1 2 3 4
ГКЖ 136-157М, %  
Рис. 2.10 Залежність експлуатаційних характеристик бітуму (по критерію 
температури розм'якшення) від величини добавки ГКЖ 136 -157М (%) 
 
Найбільш помітний вплив надає включення каучуку, внаслідок чого 
0
температура розм'якшення підвищується до 62 С, тоді як по відношенню до 
Температура 
розмягчення , 0С
Температура розмягчення , 0С
41 
 
гідрофобної рідини практично не виявляється яких-небудь змін 
температурних показників. 
Механізм дії каучуків, що надається, у складі бітумних композицій 
обумовлений їх дією, що структурує. У утворюваних сумішах каучуки у 
вигляді тонких плівок розподілені на межі розділу окремих частинок бітуму, 
згрупованих довкола ядра асфальтену [13, 23, 24]. Полімерні плівки 
перешкоджають масляним і смоляним фракціям проявити рідиннов’язкі 
властивості за рахунок обмеження їх рухливості в області температур нижче 
критичних. У міру зрушення температури в критичну область полімерна 
плівка розм'якшується і набуває підвищених пружно-пластичних 
властивостей і рухливості, величина яких виявляється недостатньою зробити 
істотний вплив на сумарний опір дії навантаження сталевої кулі приладу 
типа «К і К». Як видно з графіка, гранична концентрація каучуку у складі 
бітуму визначається величиною 4%. Подальше збільшення каучуку 
практично не робить впливу на температуру розм'якшення і визначається 
температурними змінами пружно-пластичних властивостей бітуму. В області 
температур нижче критичних їх величина знаходиться в області добавки до 
4%. У подальшому спостерігається вирівнювання кривої до пологого стану, 
що показує про наявність гранично раціонального насичення суміші. 
Для визначення оптимального значення впливу комплексу 
модифікуючих добавок, виходячи з отриманих експериментальних даних, 
виникла необхідність побудови регресійної математичної моделі. 
Найбільш якісно даний технологічний процес може описати 
поліноміальна модель другого порядку з взаємним впливом чинників така як 
в параграфі 2.1. 
Дана модель була розрахована по 3-х факторному (15 оптимальних 
точок) 3-х рівневому композиційному несиметричному плану №34 [32]. 
Варійовані параметри: Х1-каучук СКІ-3 (2±2%) по сухій речовині; Х2-
добавка технічної сірки (5±5%); Х3-добавка кремнійорганічної рідини 
ГКЖ136-157М (1±1%). Параметри оптимізації: температура розм'якшення 
бітуму Y (°С) 
У таблиці 2.8 приведені результати експерименту і спрощена  матриця 
планування. 
 
 
Таблиця 2.8 
Спрощена матриця планування і аналіз результатів  
№ Значення фактора Значення 
42 
 
  параметра 
У кодованих оптимізації 
У натуральних значеннях 
значеннях  
 
 
СКІ-3, ГКЖ136-
Х1 Х2 Х3 Сірка, % Y °С 
% 157М, % 
     
  
1 +1 +1 +1 4 10 2 76 
2 +1 +1 -1 4 10 0 73 
3 +1 -1 +1 4 0 2 65 
4 -1 +1 +1 0 10 2 62 
5 -1 -1 -1 0 0 0 48 
6 -1 -1 +1 0 0 2 51 
7 -1 +1 -1 0 10 0 59 
8 +1 -1 -1 4 0 0 62 
9 +1 0 0 4 5 1 69 
10 -1 0 0 0 5 1 55 
11 0 +1 0 2 10 1 66 
12 0 -1 0 2 0 1 55 
13 0 0 +1 2 5 1 64 
14 0 0 -1 2 5 0 60 
15 0 0 0 2 5 1 62 
 
 
Перевірка моделі на адекватність: 
Fр<Fт; 
4,122847< 4,45897– модель адекватна. 
Після операцій викладених в параграфі 2.1. дана математична модель, 
що описує вплив натурального значення добавок в суміші на експлуатаційні 
характеристики бітуму, має наступний вигляд: 
2 2
Y=47,87+2,83Х1+1,43Х2+0,267Х3+0,167Х1 +0,67Х3      (2.3) 
Для побудови тривимірних графічних інтерпретацій 3-х факторній 
моделі необхідно по черзі один з чинників прийняти на певному 
(оптимальному) рівні інтервалу варіювання. Для цього методами описаними 
в параграфі 2.1. були отримані оптимальні точки і значення функції в даних 
точках: для температури розм'якшення по «К і К»: Y2>max; opt[Y2(4;10;2)]= 
76,37, °C. 
На рис. 2.11 - 2.13 представлені графічні залежності впливу 
модифікуючих добавок на експлуатаційні властивості бітуму. 
43 
 
 
 
 
 
Рис. 2.11 Залежність температури розм'якшення бітуму °С від вмісту добавки 
ГКЖ 136-157М (%) і сірки (%). Кількість каучуку прийнята 4% 
 
 
 
Рис. 2.12 Залежність експлуатаційних характеристик бітуму (по критерію 
температури розм'якшення ( °С)) від вмісту добавки ГКЖ 136-157М (%) і 
каучуку СКІ-3 (%). Кількість сірки прийнята 10% 
44 
 
 
Рис. 2.13 Залежність експлуатаційних характеристик бітуму (по критерію 
температури розм'якшення ( °С)) від вмісту добавки каучуку (%) і сірки (%). 
Кількість ГКЖ136-157м прийнята 2% 
По величині показника температури розм'якшення (по приладу «К і К») 
концентрація модифікуючих добавок знаходиться на їх верхньому рівні 
згідно рівняння (2.3) і рисунка 2.11.2.13. Як видно, найбільший вплив 
роблять каучук і сірка. Проте, оптимальну концентрацію цих компонентів 
слід визначати з врахуванням в'язкості, довговічності і інших технологічних і 
експлуатаційних показників, які можуть бути виявлені додатковими 
дослідженнями.  
Результати проведених досліджень вказують на успішну можливість 
регулювання технологічних і експлуатаційних властивостей бітумів 
комплексом модифікуючих добавок. Це дозволяє зробити висновок про 
придатність інших марок бітумів для їх емульгування за рахунок 
цілеспрямованого поєднання необхідної в'язкості і експлуатаційних 
характеристик на основі виявлених закономірностей. 
Висновки за розділом 2 
1. Встановлені закономірності між в'язкістю бітумних композицій як 
показника, що визначає їх технологічну придатність для емульгування, і 
величинами добавок каучуку СКІ-3, технічної сірки, гідрофобної рідини 
ГКЖ 136-157М. 
2. Виявлені закономірності взаємозв'язку між температурою 
розм'якшення, яка характеризує експлуатаційну достатність модифікованих 
бітумів, і добавками. 
3. Визначена роль модифікуючих добавок  в регулюванні 
технологічних і експлуатаційних властивостей бітумів. Каучук виконує 
важливу структуротворну роль, розподіляючись на кордонах бітумних 
часток, при підвищених температурах до 130°С розм'якшується і в цьому 
45 
 
стані виконує свого роду «мастила», покращуючи технологічну придатність. 
З переходом температури в область нижче 70°С виконує клейові функції, що 
сприяє збільшенню температури розм'якшення суміші. Технологічна 
придатність забезпечується здатністю технічної сірки в розплавленому стані 
при температурах понад 110°С набуває низької в'язкості, внаслідок чого 
сумарна в'язкість обох складових в суміші падає. При температурах нижче 
98°С технічна сірка переходить в кристалічний стан і, будучи розподіленою 
серед бітуму у вигляді тонких зерен, виконує свого роду функції 
наповнювача з його відомою здатністю підвищувати теплостійкість. У 
результаті обидва компонента забезпечують технологічну можливість 
отримання емульсій з використанням більш тугоплавких бітумів по 
відношенню до традиційних, за рахунок розрідження суміші в області 
температур 130°С, а також збільшує їх теплостійкість завдяки клейовій дії 
каучуку і впливу сірки як наповнювача.  Гідрофобна рідина ГКЖ 136-157М 
малопомітно впливає на технологічні  властивості бітумів, а також їх 
теплостійкість. 
4. Розроблена технологія отримання модифікованих бітумів, згідно якої 
заздалегідь окремо готують розплави бітуму, сірки і розчин каучуку в уайт-
спириті. Спочатку змішують рідиннов’язкі: бітум, сірку і кремнійорганічну 
рідину ГКЖ 136-157М до гомогенного стану. Їх змішування з розчином 
каучуку слід виконувати безпосередньо перед охолоджуванням або 
емульгуванням щоб уникнути розвитку процесів вулканізації каучуку у 
присутності сірки. 
 
46 
 
 
РОЗДІЛ 3 
ОЦІНЮВАННЯ ВПЛИВУ ЕМУЛЬГАТОРІВ НА ОСНОВІ 
ВТОРИННИХ СИРОВИННИХ РЕСУРСІВ НА ТЕХНОЛОГІЧНІ І 
ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ БІТУМНИХ ЕМУЛЬСІЙ І 
ДЕЕМУЛЬГОВАНИХ БІТУМІВ 
 
3.1. Аналіз технологічних параметрів отримання водних розчинів 
емульгатора з вторинних сировинних ресурсів  
 
Подальше вдосконалення технології виробництва бітумних емульсій 
регламентується відсутністю ефективних емульгаторів вітчизняного 
виробництва. Завдання зводиться до того, аби отримати емульгатори, які на 
відміну від відомих, не обмежували б придатність бітумів окремої марки 
(БНД-60/90) і розширювали діапазон їх необхідних властивостей. 
Як показують результати аналізу відомих розробок, мають місце 
всілякі рецептури емульгаторів, які відносяться до двох основних типів: 
катіонним і аніонним [20]. Їх оцінка наводить до виводу про придатність 
запропонованих варіантів лише для емульгування бітумів строго певного 
складу, окремими заводами, що поставляються, - виготівниками. 
Залишаються невирішеними два основні завдання – переорієнтація на 
емульгатори власного виробництва і приготування емульсій на основі бітумів 
інших марок з підвищеною теплостійкістю, придатних для покрівельних 
покриттів. 
У літературних джерелах [18, 28] наголошується пошук шляхів 
можливого створення ефективних емульгаторів з використанням вторинних 
сировинних ресурсів місцевих регіонів.  
Розробці емульгатора передували попередній аналіз і узагальнена 
оцінка придатності ряду промислових відходів умовам успішного рішення 
поставленої задачі. Результати показали, що потенційно можливими 
компонентами емульгаторів, що розробляються, можуть бути підмильний луг 
Запорізького масложиркомбінату у поєднанні з пульпою червоних шламів 
Запорізького виробничого алюмінієвого комбінату. 
Червоні шлами Запорізького виробничого алюмінієвого комбінату 
досліджували у вигляді пульпи на стадії після їх регенерації і скидання в 
шламонакопичувачі. Пульпа червоного шламу є суспензією, яка містить до 
15% твердофазових оксидів Fе2О3, SiO2, Al2O3,СаО дисперсністю 0,5...80,0 
мкм і 2,0.4,0% Nа2О. Має показник рН до 12. Вибір обумовлений їх високою 
основністю, що дозволяє розглядати як потенційну придатну складову 
47 
 
основу емульгаторів аніонного типа з подальшим можливим коректуванням 
у разі потреби. Що одночасно містяться в шламах тонкодисперсні 
твердофазові включення можуть оцінюватися як ефективний наповнювач 
деемульгованого бітуму.  
Підмильний луг Запорізького масложиркомбінату має високу 
основність і містить включення синтетичних жирних кислот, що у результаті 
дає можливість класифікувати їх як поверхнево-активну речовину, придатну 
для отримання емульгаторів достатньої здатності. 
Підмильний луг є кінцевим продуктом переробки мила і утворюється 
на стадії проварювання. Зрештою відходи підмильного лугу відносять до 
продуктів, які в даний час не знаходять вживання в промислових масштабах. 
Їх склади і властивості показані в таблиці 3.1. 
Підмильний луг містить водну суміш домішок жирів, фосфатних солей, 
вільного лугу. Характеризується показником рН 12. Домішки фосфатних 
з'єднань і жирів, що містяться, оцінювали також з позицій їх антиоксидантної 
дії на полімерні з'єднання бітумів.  
 
Таблиця 3.1 
Склади і властивості підмильного лугу 
Найменування показника Характеристика і значення 
 показника 
 
Колір коричневий 
  
Масова доля,%:  
 
Сліди жиру  2 
 
Вільний луг 46 
 
солі 1 
 
води 51 
 
 
У лабораторних умовах бітумно-водні емульсії отримували на 
48 
 
лабораторній машині типа  ЛЕМ-1 виробництва «Дорос.», м. Ярославль (рис. 
3.1). 
Послідовність підготовки і приготування емульсій полягала в тому, що 
в напірний бачок вливалася розрахункова кількість приготованою і 
підігрітою до 70-75°С водної фази в яку при безперервному перемішуванні 
вводили розрахункову кількість компонента, що емульгував (підмильного 
лугу і пульпи червоних шламів). При перемішуванні у водний розчин 
отриманого емульгатора поступово додавали (протягом 1-2 хв..) 
розрахункову кількість бітумної фази, підігрітої до 120-130°С. Введення 
бітуму виробляли тонкою цівкою по центру напірного бачка. Після 
закінчення дозування бітуму, циркуляція емульсії через машину 
здійснювалася в максимальному режимі, відповідному 8000 об/хв.. протягом 
1 хвилини. Прийнято вважати, що критерієм готовності емульсії служить її 
колір і дисперсність, а це означає, що готова емульсія після занурення в неї 
скляної палички повинна мати коричневий відтінок, дрібнозернисту 
структуру і легко змиватися струменем води. 
Водний розчин емульгатора є дисперсійним середовищем і вдає із себе 
суміш води жорсткістю не більше 6 мг/л, пульпу червоних шламів, 
підмильний луг. 
 
 
49 
 
Рис. 3.1 Схема пристрою диспергатора ЛЕМ-1 
 
Лабораторний контроль, згідно існуючого технічного стандарту [19], 
проводиться через добу після виготовлення емульсії за наступними 
показниками: 
- індекс розпаду; 
- клас емульсії; 
- в'язкість; 
- однорідність; 
- стійкість при зберіганні; 
- концентрація бітуму з емульгатором. 
Експлуатаційні показники бітуму, виділеного з емульсії, визначали 
відповідно ДСТУ «Бітуми нафтові дорожні в'язкі». До них в першу чергу 
відносяться: температура розм'якшення по «кільцю і кулі», розтяжність 
(дуктильність) і глибина проникнення голки (пенетрація). 
Для визначення оптимального співвідношення компонентів, виходячи з 
отриманих експериментальних даних (таблиця 3.2), виникла необхідність 
побудови регресійної математичної моделі. 
Найбільш якісно даний технологічний процес може описати 
поліноміальна модель другого порядку з взаємним впливом чинників 
(параграф 2.1). 
Дана модель була розрахована по 3-х факторному (15 оптимальних 
точок) 3-х рівневому композиційному несиметричному плану №34 [32]. 
Варійовані параметри: Х1- підмильний луг (3±2%); Х2- пульпа червоних 
шламів (43±7%); Х3-гидрофобна рідина ГКЖ136-157М (1±2%). Параметри 
оптимізації: однорідність, визначувана по залишку на ситі №014 - Y1 (%), і 
стійкість при зберіганні, як показник величини залишку на ситі № 014 - 
Y2(%). 
Здатність композиції, що емульгує, вивчали по відношенню до бітуму 
марки БНД-30/60. Гідрофобну рідину ГКЖ136-157М вводили до складу 
розігрітого бітуму для зменшення величини поверхневого натягнення на 
межі розділу фаз. 
У таблиці 3.2 приведені спрощена матриця планування і результати. 
 
50 
 
Таблиця 3.2 
Спрощена матриця планування і результати  
Значення фактора 
Значення 
 
параметрів 
У кодованих 
У натуральних значеннях оптимізації 
значеннях 
№   
 
 
Пульпа 
Підмиль- ГКЖ136-
Х1 Х2 Х3 червоних Y1, % Y2, % 
ний луг, 157М, % 
   шламів, %   
 %  
 
1 +1 +1 +1 5 50 2 0,08 0,8 
2 +1 +1 -1 5 50 0 0,09 0,9 
3 +1 -1 +1 5 36 2 1,15 1,4 
4 -1 +1 +1 1 50 2 3,4 3,0 
5 -1 -1 -1 1 36 0 6,4 4,8 
6 -1 -1 +1 1 36 2 6,3 4,9 
7 -1 +1 -1 1 50 0 3,5 3,1 
8 +1 -1 -1 5 36 0 1,1 1,4 
9 +1 0 0 5 43 1 0,2 0,4 
10 -1 0 0 1 43 1 4,6 3,2 
11 0 +1 0 3 50 1 2,2 1,9 
12 0 -1 0 3 36 1 4,1 3,0 
13 0 0 +1 3 43 1 2,85 2,4 
14 0 0 -1 3 43 0 2,9 2,5 
15 0 0 0 3 43 1 2,87 2,1 
 
Перевірка моделі на адекватність: 
Fр<Fт; 
Однорідність: 4,511111< 5,143253 – модель адекватна; 
Стійкість: 4,166667< 5,143253 – модель адекватна. 
Після операцій, описаних в параграфі 2.1. дана математична модель, що 
описує вплив натурального значення компонентів суміші на технологічні 
характеристики емульсії, має наступний вигляд: 
2 2 2
Y1=27,138–1,862Х1–0,782Х2–0,09Х3–0,11Х1 +0,006Х2 +0,035Х3 + 
0,033X1·X2+0,015X1·X3         (3.1) 
 
51 
 
2 2 2
Y2=23,98–1,234Х1–0,788Х2–0,504Х3–0,071Х1 +0,0074Х2 +0,367Х3 + 
0,022X1·X2–0,005X2·X3         (3.2) 
Для побудови тривимірних графічних інтерпретацій 3-х факторній 
моделі по черзі один з чинників був прийнятий на оптимальному рівні 
інтервалу варіювання. Для цього описаними в параграфі 2.1. методами були 
отримані оптимальні точки і значення функцій в даних точках: 
для однорідності: min (5;50;2); 
для стійкості: min (5;46,176;1,02). 
На рис. 3.2…3.7 представлені графічні залежності впливу компонентів 
емульсії на експлуатаційні властивості емульсії. 
 
 
Рис. 3.2 Залежність технологічної придатності емульсії (по критерію 
однорідності (%)) від вмісту пульпи червоних шламів (%) і ГКЖ 136-157 М 
(%). Кількість підмильного лугу прийнята 5% 
 
52 
 
 
Рис. 3.3 Залежність технологічної придатності емульсії (по критерію 
однорідності (%)) від вмісту підмильного лугу (%) і ГКЖ 136-157 М (%). 
Кількість пульпи червоних шламів прийнята 50% 
 
 
 
Рис.3.4 Залежність технологічної придатності емульсії (по критерію 
однорідності (%)) від вмісту підмильного лугу (%) і пульпи червоних шламів 
(%). Кількість ГКЖ136-157м прийнята 2% 
 
53 
 
 
Рис. 3.5. Залежність технологічної придатності емульсії (по критерію 
стійкості (%)) від вмісту підмильного лугу (%) і пульпи червоних шламів 
(%). Кількість ГКЖ136-157м прийнята 1,02% 
 
Рис. 3.6. Залежність технологічної придатності емульсії (по критерію 
стійкості (%)) від вмісту підмильного луга (%) і ГКЖ 136-157 М (%). 
Кількість пульпи червоних шламів прийнята 46,176% 
 
Рис. 3.7. Залежність технологічної придатності емульсії (по критерію 
стійкості (%)) від вмісту пульпи червоних шламів (%) і ГКЖ136-157М (%). 
54 
 
Кількість підмильного лугу прийнята 5 % 
 
Як видно, виявлена досить висока здатність комплексного емульгатора, 
що емульгує, на основі вторинних сировинних ресурсів, представлених 
підмильним лугом і пульпою червоних шламів. Ця здатність задовольняти 
технологічним вимогам виробничого процесу підтверджується необхідною 
однорідністю і стійкістю емульсії. 
Згідно отриманим закономірностям оптимальний вміст в комплексному 
емульгаторі підмильного лугу дорівнює 5%, пульпи червоного шламу 
46.50%. 
Представлені результати дозволяють оцінити комплексний емульгатор 
як перспективний в технології виробництва покрівельних бітумних емульсій. 
 
3.2. Встановлення залежності між технологічними властивостями 
бітумних емульсій і складом емульгатора 
У основу вивчення деяких технологічних і експлуатаційних 
властивостей і оцінки технологічності розроблених складів бітумних 
емульсій прийнятим результатам передували експериментальні пошуки 
оптимальних рецептур модифікованих бітумів і водних розчинів 
емульгаторів. 
Склади досліджуваних емульгаторів включали відходом підмильного 
лугу, як відхід Запорізького масложиркомбінату, і пульпи червоних шламів 
Запорізького виробничого алюмінієвого комбінату. Бітуми марки БНД-30/60 
були модифіковані добавками оптимальних величин каучуку СКІ-3, 
технічної сірки і кремнійорганічної рідини ГКЖ 136-157М Запорізького 
заводу «Кремнійполімер» (За результатами раніше виконаних досліджень їх 
55 
 
співвідношення було прийняте 1:(0,0147.0,04):0,1:0,02.  
Як виявлено, названий склад модифікованого бітуму дозволяє понизити 
його в'язкість до 54,7 сек, при температурі 120°С, яка за умовами 
технологічного процесу оцінюється як достатня для емульгування. 
Одночасно температура розм'якшення бітуму підвищується з 49°С до 70°С, 
що до певної міри задовольняє експлуатаційним вимогам. 
Тонкодисперсна твердофазова складова пульпи червоних шламів у 
складі водного розчину емульгатора виконує свого роду функції емульгатора 
і наповнювача деемульгованого бітуму. Здатність пульпи, що емульгує, 
збільшує добавка підмильного лугу. Враховуючи, що твердофазова складова 
пульпи може впливати на в'язкість бітумних емульсій, було потрібно 
комплексне дослідження взаємозв'язку властивостей і складу.  
 
Таблиця 3.3 
Вплив пульпи червоних шламів на технологічні і експлуатаційні властивості 
бітумної емульсії 
Досліди 
Показники 
 
 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 
Вміст 
пульпи 
червоного 
шламу, в 
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 
розчині 
емульгатора 
% 
 
Температура 
розмягчення
деемульгова
75 75 75 75 75 75 75 76 76 77 77 78 
ного бітуму, 
0
Т С  
 
В'язкість 
бітумно-
водної 23 23 24 24 25 26 26 28 29 30 31 32 
емульсії, сек 
 
Індекс 
розпаду 
бітумно-
200 300 450 470 500 520 570 610 540 500 420 390 
водної 
емульсії, 
г/100 г піску 
56 
 
(швидкість 
розпаду)  
 
Емульгатора для виявлення і оцінки закономірностей впливу окремих 
вторинних сировинних ресурсів, створюючих емульгатори, на технологічні 
властивості бітумних емульсій (в'язкість, швидкість розпаду) і експлуатаційні 
характеристики деемульгованих бітумів (температура розм'якшення), а також 
в цілях визначення оптимальності складів були виконані дослідження згідно  
загальноприйнятих методик [1], результати яких приведені в таблиці 3.4 і 
представлені графічними залежностями рис. 3.8…3.10. 
 
В'язкість, сек
35
В = 0,0017п2 + 0,0275п + 21,986
30 R2 = 0,9895
25
20
15
10 30 50 70  90
пу льпа, %
Рис. 3.8 Залежність технологічної придатності емульсії (по критерію 
в'язкості) від вмісту пульпи у водному розчині емульгатора 
Индекс розпаду г/100г піску
(швидкість розпаду)
700
600
500
400
300
y = -0,3607п2 + 33,635п - 214,59
200 R2 = 0,9501
100
10 30 50 70 90
пульпа, %
 
Рис. 3.9 Залежність технологічної придатності емульсії (по критерію 
швидкості розпаду) від вмісту пульпи у водному розчині емульгатора 
57 
 
80
78 Тр = 0,0017п2 - 0,0942п + 76,157
R2 = 0,9592
76
74
10 30 50 70 90
 
пульпа, %
Рис. 3.10 Залежність експлуатаційних характеристик деемульгованих бітумів 
(по критерію температури розм'якшення) від вмісту пульпи у водному 
розчині емульгатора 
 
Як видно з отриманих результатів, має місце погіршення технологічних 
властивостей емульсій в певній області концентрацій пульпи червоного 
шламу у складі водного розчину емульгатора. У цьому виявляється його 
наповнююча роль. Суть в тому, що тонкодисперсна твердофазова складова 
червоного шламу виконує функцію наповнювача спільно з тонкозернистою 
технічною сіркою, яку вводили в розплавленому стані в бітум в процесі його 
модифікації і яка переходить в твердофазовий стан у вигляді 
тонкодисперсних зерен. Сумарний вміст названих наповнювачів має 
критичну область, визначувану концентрацією пульпи 40.50% у водному 
розчині емульгатора. Вище за цей діапазон має місце малопомітне зростання 
теплостійкості, а в'язкість бітумно-водної емульсії можна оцінювати як 
малотехнологічну при нанесенні пневморозпилюванням. 
Температурна залежність від пульпи червоного шламу виявляється 
малопомітно, оскільки переважаючий вплив на температуру розм'якшення 
деемульгованого бітуму роблять заздалегідь введені модифікуючі добавки 
(каучук СКІ-3 і технічна сірка). В той же час, твердофазові складові пульпи 
червоних шламів декілька покращують цей показник. Їх вплив оцінюється 
0
підвищенням температури розм'якшення на величину до 3 С. 
Як видно з приведених результатів, залежність стійкості бітумних 
емульсій, що оцінюється показником індексу розпаду, характеризує здатність 
червоного шламу покращувати таку властивість. Їх стійкість зростає з 200 до 
610 г/100г піску. Виходячи з цього показника, оптимальний вміст червоного 
шламу відповідає області водної концентрації  емульгатора 40.50%. 
Комплексний емульгатор, що включає названі вторинні продукти, 
Температура розмягчення, 0С
58 
 
дозволяє регулювати технологічні і експлуатаційні властивості бітумних 
емульсій, у тому числі помітно покращувати їх в'язкість і стійкість. 
Оптимальний вміст пульпи червоного шламу у складі водного розчину 
емульгатора відповідає області 50.60% або по твердофазовому показнику 
6.8%. Такий вміст достатній для отримання технологічної бітумно-водної 
емульсії за показниками в'язкості (30.35 сек) і стійкості (індекс розпаду  
рівний  500.550  г/100г піску), з одночасним підвищенням теплостійкості  
0
деемульгованого бітуму (на 2.3 С). 
 
3.3. Встановлення залежності між складом модифікованого бітуму і 
довговічністю порівняно з традиційними покрівельними матеріалами, 
які використовуються в технологіях покрівельних робіт  
 
Конкурентоспроможність розробленого композиційного бітуму, як 
основи бітумних емульсій в технологіях ремонтно-відновних покрівельних 
робіт, представляється важливим оцінити в порівняння з іншими матеріалами 
аналогічного призначення, перш за все, по критерію довговічності. 
Для випробувань були прийняті модифікований бітум на основі марки 
БНД–30/60 з добавками каучуку СКІ – 3, технічної сірки і кремнійорганічної 
рідини ГКЖ 136-157 М, в їх різному поєднанні і бітум без добавок, а також 
при виборі випробовуваних матеріалів виходили з передумов, що результати 
експерименту дадуть можливість виявити і оцінити міру впливу 
модифікуючих добавок. Крім того, всі традиційні покрівельні матеріали 
отримані практично з чистого бітуму і тому отримані дані дозволяють судити 
про переваги широкої групи порівнюваних матеріалів. 
Зразки бітумних матеріалів готували шляхом нанесення на тонкі 
алюмінієві гнучкі пластини, покриті харчовим маком щоб уникнути 
окислювальних процесів і для попередження спотворення результатів 
експерименту. Всі випробовувані зразки мали розміри 70*130. 
Всі види дії зовнішнього середовища підрозділяються: кліматичні, 
механічні, хімічні, біологічні і радіаційні. 
З числа названих чинників в експерименті імітували дію кліматичних, 
хімічних і радіаційних дій, розглядаючи їх переважаючу дію по відношенню 
до механічних і біологічних, оскільки вибрана група чинників викликає 
розвиток процесів «старіння» як домінуючої причини обмеженої 
довговічності покрівельних матеріалів. 
Подальше вдосконалення покрівельних покриттів базується на оцінці 
працездатності вживаних матеріалів прогнозуванням довговічності 
матеріалів в умовах експлуатації. У цих умовах може мінятися фізико-
59 
 
технічна стабільність властивостей. Оцінку міри втрати стабільності можна 
виконати за допомогою використання поняття, запропонованого професором 
Зайцевим А.Г. [33]. 
Згідно методиці визначення потенційного терміну служби бітумних 
покрівельних матеріалів [34], режим прискорених лабораторних випробувань 
має відносно невелику тривалість річного циклу і не вимагає використання 
складного устаткування. Режим прискорених випробувань по даній методиці 
представлений в таблиці 3.4. 
 
Таблиця 3.4 
Режим прискорених випробувань 
Тривалість, 
Дії 
год 
 
 
0
1. Замочування у воді при температурі 20±2 С 
1,0 
 
2. Ультрафіолетове опромінення 
1,0 
 
0
3. Заморожування при температурі мінус 20…25 С 
5,0 
 
0
4. Відтавання при температурі 20±2 С 
5,0 
 
0
5. Теплова дія при температурі 80 С 
12 
 
 
Основним експлуатаційним показником, що характеризує 
працездатність покрівельних матеріалів, в даній методиці є показник 
гнучкості. 
Один умовний рік по даній методиці рівний шести десяти циклам і 
складає 6 днів випробувань. 
Для випробувань придатна також камера штучної погоди ІП-1-3, що 
працює в режимі прискореного атмосферного старіння. 
У методиці прискореного атмосферного випробування з використанням 
камери штучної погоди використані принципи трансформації еквівалентних 
значень кліматичних чинників, відповідальних за старіння, в енергетично 
адекватні значення режимів лабораторних випробувань. 
Експериментальні випробування проводилися в апараті штучної погоди 
ІП -1-3 (рис. 3.11). 
60 
 
У камері штучної погоди проводили випробування на спільну дію 
0
нагріву до 40 С, ультрафіолетового випромінювання і водного струменя. 
Довговічність зразків оцінювалася за часом (у умовних роках) 
досягнення хоч би одного характерного  граничного стану як показника 
старіння. 
Як оцінні критерії були вибрані показники гнучкості випробовуваних 
зразків і втрати маси, які, зрозуміло, можуть мінятися в атмосферних умовах. 
Перший показник розглядався як сумарний прояв окислювальних процесів і 
випаровування окремих компонентів. Другий показник міг дати інформацію 
про переважаючий вплив лише процесів випару. 
Стійкість бітумних емульсій збільшується включенням до складу 
модифікуючих добавок [17, 26]. У наших дослідженнях стійкість емульсій 
дещо збільшувалася по відношенню до модифікованих бітумів завдяки 
наявності у складі емульгаторів таких компонентів, як масла, фториди, які 
мають антиокидантним ефектом, а також гідрофобній рідині ГКЖ 136-157М. 
Остання добавка сприяє зниженню впливу вологої атмосфери. 
У частині стійкості композиційного матеріалу в умовах біологічної дії 
можна чекати можливість підвищення за рахунок добавок технічної сірки 
завдяки її антисептичній дії по відношенню до грибкової цвілі, комах. 
              а)  
                          б) 
 
Рис. 3.11 Апарат штучної погоди  ІП-1-3 
1 – камера; 2 – оглядове вікно; 3 – самописець для виміру температури; 4 – касета; 5 
– зразок; 6 –лампи електродуги; 7 – підіймальний механізм; 8 – барабан; 9 – ртутно-
кварцева лампа ПРК - 2. 
 
61 
 
У таблицях 3.5, 3.6 узагальнені результати тривалих випробувань 
зразків різного складу, на основі яких отримані графічні залежності і які 
показані на рисунках 3.12.3.14. 
Таблиця 3.5 
Результати випробувань зразків на довговічність (по втраті маси) 
Маса зразків після і до випробування, г 
 
Склад зразків % 
Процентне вираження маси до і після 
 
випробувань, % 
 
Вихід 100 200 300 400 
ні годин годин годин годинн ?М 
зразки ника ника ника ика % 
     
25,2785 25,125 25,023 24,986 24,9658 
1 100 - -     1,24 
100 99,39 98,99 98,84 98,76 
37,819 37,6731 37,6123 37,576 37,5543 
2 100 4 -     0,7 
100 99,61 99,45 99,36 99,30 
30,8192 30,7112 30,606 30,582 30,5713 
3 100 - 10     0,8 
100 99,65 99,31 99,23 99,20 
28,1232 28,1138 28,1086 28,104 28,1033 
4 100 4 10     0,07 
100 99,97 99,95 99,93 99,93 
30,0775 30,0726 30,0702 30,0694 30,0685 
5 - - - 100    0,03 
100 99,98 99,975 99,97 99,97 
26,5103 26,3441 26,2882 26,2624 26,2316 
6 100 - -  2   1,05 
100 99,37 99,16 99,06 98,95 
29,1034 29,0964 29,0925 29,0904 29,0888 
7 100 4 10  2   0,05 
100 99,98 99,96 99,96 99,95 
26,4123 26,4017 26,3965 26,3911 26,3885 
8      100  0,09 
100 99,96 99,94 99,92 99,91 
9       100 27,1353 27,1353 27,1353 27,1353 27,1353 0 
 
№п/п 
  
Бітум БНД 
 
Каучук СКІ 3 
 
 
Технічна сірка (ТС) 
 
Бітумна емульсія (БЕ) 
 
 
ГКЖ 136-157 М 
 
Традиційний руберойд РКК 
 
Наплавний матеріал, Біполь (БП) 
 
62 
 
100 100 100 100 100 
 
 
10 
БП
0,1 БЭ
 БНД, СКІ, ТС, ГКЖ
99,9 БНД, СКІ, ТС
 РКК
9 9,7
9 9,5
 
99,3 БНД, СКІ
 БНД, ТС
9 9,1
9 8,9 БНД, ГКЖ 
 
98,7 БНД
 0 100 200 300 400 500
 
час випробувань, год
 
 
 
Рис. 3.12 Залежність довговічності (по критерію втрати маси) від часу 
випробувань в ІП-1-3  
БЕ – бітумна емульсія; БНД – бітум; СКІ– каучук; ТС – технічна сірка; ГКЖ – гідрофобна 
рідина; РКК- руберойд крівля (традиційний); БП – Біполь (євроруберойд) 
 
 
 
 
Рис. 3.13 Діаграма довговічності (по критерію втрати маси) від часу 
випробувань в ІП-1-3 
БЕ – бітумна емульсія; БНД – бітум; СКІ– каучук; ТС – технічна сірка; ГКЖ – гідрофобна 
рідина; РКК- руберойд крівля (традиційний); БП – Біполь (євроруберойд) 
 
 
Аналіз даних таблиці і графічних закономірностей чітко вказує на певні 
втрата маси, %
63 
 
зміни первинного стану матеріалів у взаємозв'язку з їх складом. Як видно, 
найбільші втрати первинної маси виявляють зразки чистого бітуму, які до 
кінця випробування досягають 1,24%. Для бітумів з добавками технічної 
сірки цей показник менше і рівний 0,8%, тоді як для складів з комплексною 
модифікуючою добавкою маса зменшується лише на 0,07%. Звідси можна 
зробити висновок про важливу функцію кожного компонента – 
перешкоджати виходу легколетючих складових, в першу чергу, масляних 
фракцій бітуму. Виявлені закономірності підтверджують стабілізуючу роль 
кожної добавки. Каучук, який розподіляється в суміші у вигляді тонких 
плівок, утворює свого роду діафрагми підвищеної щільності, здатні сильно 
гальмувати процеси вільного проникнення бітумних макромолекул і тим 
самим запобігати їх виходу з системи. Крім того, каучук здатний поглинати і 
міцно утримувати такі бітумні фракції. 
Технічна сірка, яка розподілена в бітумі у вигляді дрібних зерен 
подібно до наповнювача, адсорбує і утримує бітумні фракції, а також 
служить своєрідним заслоном, перегороджує їх вільний вихід в атмосферу. 
Сумарній дії всіх модифікуючих чинників виявляється в попередженні 
процесів втрати вихідних молекулярних фракцій, які відповідальні за 
збереження експлуатаційних пружно-пластичних характеристик матеріалу. 
 
Таблиця 3.6 
Результати випробувань зразків на довговічність (по міцності при вигині) 
Склад зразків % Міцність при вигині   мм 
№   
п
/ Вихідні Після 
п зразки 400 годин 
   
немає тріщин 
1 100 - -    6 
 
2 100 4 -    10 10 
3 100 4 10    10 10 
немає тріщин 
4 100 - 10    4 
 
немає тріщин 
5 100   2   2 
 
6 100 4 10 2   10 10 
7     100  8 9 
8      100 немає тріщин немає 
Бітум БНК 
 
Каучук СКІ-3 
 
Технічна сірка 
 
ГКЖ 
136-157М 
 
Руберойд РКК 
 
Біполь (БП) 
 
64 
 
 тріщин 
 
 
 
 
Рис. 3.14 Міцність при вигині на брусі до і після випробування в ІП-1-3 
БЕ – бітумна емульсія; БНД – бітум; СКІ– каучук; ТС – технічна сірка; ГКЖ – гідрофобна 
рідина; РКК- руберойд крівля (традиційний); БП – Біполь (євроруберойд) 
 
Аналізуючи дані таблиць 3.5, 3.6 і рисунків 3.12…3.14 представляється 
важливим відзначити деяку схожість графічних закономірностей, що 
описують втрати маси (рис. 3.12...3.13) і падіння механічної міцності при 
вигині (рис. 3.14). Як видно, найбільша втрата міцності відмічається в чистих 
бітумах, менша – в бітумах, наповнених технічною сіркою і найменша, – в 
бітумах, що включають комплексний модифікатор. Падіння міцністних 
характеристик є результатом втрати пружно-пластичних властивостей із-за 
зниження долі низькомолекулярних фракцій як результат спільної дії двох 
процесів – випари одних легколетючих фракцій і окислення інших під дією 
світлового випромінювання, кисню повітря, води, знакозмінної температури. 
Обидва процеси, випар і окислення, викликають збагачення матеріалу 
твердими фракціями, що малодеформуються. 
У названих процесах важливу роль грає дія води зрошування. Відома її 
розклинювальна діяі здатність подальшого розвитку мікропор, мікротріщин і 
інших дефектів і пошкоджень. Найменшу втрату пружно-пластичних 
властивостей виявили в сумішах, що містять окрім каучуку і технічної сірки 
ще і гідрофобну рідину. 
Висновки за розділом 3 
1. Виявлена в технологіях отримання ефективних емульгаторів 
достатня придатність емульгаторів на основі вторинних сировинних ресурсів 
представлених підмильним лугом і пульпою червоних шламів. 
2. Отримані закономірності взаємозв'язку технологічних властивостей і 
65 
 
складами водних розчинів емульгаторів з вторинних сировинних ресурсів. 
3. Встановлені закономірності взаємозв'язку довговічності складів 
бітумних емульсій порівняно з відомими покрівельними матеріалами, що 
дозволяє їх оцінювати як досить важливий і ефективний елемент який, 
становить частину всієї технологічної системи відновлення покрівельних 
покриттів. 
4. Визначені оптимальні склади водних розчинів емульгаторів на 
основі вторинних сировинних ресурсів, які дозволяють отримувати бітумно-
водні емульсії покрівельного призначення. Оптимальний вміст пульпи 
червоного шламу у складі водного розчину емульгатора відповідає області 
50.60% або по твердофазовому показнику 6.8%. Такий вміст достатній для 
отримання технологічної бітумно-водної емульсії за показниками в'язкості 
(30.35 сек) і стійкості (індекс розпаду  рівний  500.550  г/100г піску), з 
0
одночасним підвищенням теплостійкості  деемульгованого бітуму (на 2.3 С). 
5. Проаналізовані і встановлені основи технологічного процесу 
вирішення виробництва бітумних емульсій з використанням модифікованих 
бітумів і емульгаторів на основі вторинних сировинних ресурсів. Процес 
емульгування виконують при температурі бітуму 120…130°С, при якій 
необхідна в'язкість забезпечується регулюванням величини модифікуючих 
добавок. 
6. Виявлені показники, що характеризують довговічність покриттів, які 
виконані за технологією бітумних емульсій по відношенню до традиційних. 
Судячи по величинах втрати маси і гнучкості, які можна розглядати як 
наслідок деструктивних процесів в умовах кліматичних дій, найменш схильні 
до старіння деемульговані бітуми, модифікування комплексними добавками, 
до складу яких входить каучук СКІ-3, технічна сірка і гідрофобна рідина 
ГКЖ 136-157М. 
7. У технологіях бітумних емульсивних покриттів чітко 
просліджуються функції кремнійорганічної рідини і тонкодисперсних 
суспензій пульпи червоного шламу, які підсилюють властивість 
комплексного емульгатора, що емульгує, в процесі виробництва бітумних 
емульсій і збільшують теплостійкість і довговічність деемульгованого бітуму 
на стадії експлуатації в покриттях. Тут виявляється гідрофобізувальна дія 
кремнійорганічної рідини і ефект наповнювача твердофазових складових. 
8. Запропоновані аналітичні залежності властивостей довговічності 
деемульгованих бітумів в покрівельних покриттях від складових 
модифікуючого і емульгуючого комплексів.  
66 
 
РОЗДІЛ 4  
ЕФЕКТИВНІ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ РІШЕННЯ ПО 
ВІДНОВЛЕННЮ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ ПРИДАТНОСТІ РУЛОННИХ 
ПОКРІВЕЛЬ НА ОСНОВІ БІТУМІВ ТА ЕКОНОМІЧНА 
РЕЗУЛЬТАТИВНІСТЬ  
4.1 Дослідження організаційно-технологічних рішень, які 
забезпечують водонепроникність захисного шару при нанесенні 
бітумних емульсій  
Технологічні параметри процесу нанесення бітумних емульсій, що 
розробляються, направлені на поєднання конкретики і універсальності, 
звести до мінімуму вплив певних чинників, які можуть бути пов'язані з 
певними умовами температурної вологості у момент виробництва робіт, 
недостатньою професійною підготовленістю виконавців, впливом 
випадкових помилок. 
Технологія формування захисного гідроізоляційного шару на поверхні 
існуючого бітумно-руберойдового килима призначена отримати покриття 
необхідної водонепроникності. Подібно до всіх покриттів обмеженої 
товщини, непроникність формованого з бітумних емульсій визначається 
проявом таких параметрів нанесення, як товщина одного і сумарна всіх 
шарів, що наносяться, часом і температурою сушки кожного шару. Звідси 
виникає потреба виявити закономірності взаємозв'язку між параметрами 
технологічного процесу і гідроізолюючою здатністю покриття. 
Мабуть таке багатошарове і непроникне покриття можна оцінювати як 
достатнє для практичних цілей. 
Кінцевий результат кожного технологічного процесу може бути 
наслідком ряду помилок із-за виконання багаточисельних операцій без 
досить чіткої регламентації їх параметрів, унаслідок чого позначається вплив 
суб'єктивних чинників виконавців. Наслідки такого впливу зростають в разі 
виконання малокваліфікованим персоналом і недостатньому контролі 
окремих етапів. 
По відношенню до відомих технологій покрівельних робіт вживання 
бітумно-каучукових водних емульсій дає можливість віднести їх до 
особливого різновиду будівельних робіт, в якому весь комплекс 
технологічних процесів потенційно підлягає високій мірі механізації і 
забезпечує досить високу якість робіт. У складі повного комплексу робіт, що 
забезпечують відновлення покрівельних покриттів із застосуванням бітумних 
емульсій, слід передбачити виконання ряду технологічних процесів: 
- підготовка розчину каучуку або полімеру в уайт-спириті; 
- розігрівання бітуму і його витримка до гомогенного стану; 
67 
 
- приготування бітумно-каучукової (бітумно-полімерної) суміші; 
- отримання бітумно-каучукової суміші повної однорідності з добавкою 
кремнійорганічної рідині ГКЖ 136-157М; 
- добавка до складу бітумно-каучуково-кремнійорганічної суміші 
розплавленої сірки безпосередньо перед приготуванням емульсії; 
- приготування емульгатора комплексного складу; 
- приготування робочого водного розчину емульгатора і розігрівши 
його до заданої температури; 
- отримання бітумно-водної емульсії необхідної консистенції в 
установках змішувачів; 
- заповнення ємкостей підготовленою емульсією; 
- подача емульсії до місця робіт; 
- підготовка поверхні покрівлі після аналізу її стану; підготовка 
поверхні включає усунення здуття; відновлення єндов, звисів, місць 
примикань до вертикальних поверхонь і водоприймальних пристроїв, 
очищення поверхні;  
- влаштування гідроізоляційно-захисного покриття. Нанесення 
бітумно-водної емульсії необхідної товщини на підготовлену поверхню 
існуючого покриття покрівлі. 
У розробках всіх технологічних процесів слід прийняти підходи і 
оцінювати їх як комплексну механізовану систему, яка вимагає її створення 
на принципах загальної методології розрахунку і організації для отримання 
оптимального результату з позицій техніко-економічних показників і якості 
отриманої продукції. Кожен процес являє собою елемент системи. 
Враховуючи що як відновлене покрівельне покриття визначальну роль 
грають гідроізолюючі функції впродовж необхідного періоду експлуатації, то 
цей результат може бути досягнутий при правильній організації виконання 
складових технологічних процесів. 
Технологічні параметри процесів приготування і оцінки модифікованих 
бітумів, комплексних емульгаторів і бітумних емульсій на їх основі 
викладені в розділах 2, 3. Параметри процесів робіт по відновленню 
покрівельних покриттів із застосуванням бітумних емульсій приведені 
нижче. 
Найбільший резерв підвищення ефективності покрівельних робіт є при 
використанні всього комплексу досконалих технологій і технологічного 
оснащення. Їх використання дозволить максимально зберегти залишковий 
потенціал існуючих покрівельних покриттів і додати їм довготривалу 
експлуатаційну придатність. Гідність цих технологій слід оцінювати такими 
критеріями як довговічність і надійність, мінімальна тривалість робіт, 
68 
 
мінімальна трудомісткість і собівартість. При цьому комплекс всіх 
технологій слід розглядати як результат дії двох основних чинників:  
- технологічних процесів усунення дефектів і пошкоджень в частині їх 
достатності вимогам підготовки поверхні під подальші покриття;  
- технологією влаштування або відновлення гідроізолюючого 
захисного шару достатньої експлуатаційної придатності. 
Технологія відновлення, що розробляється, повинна відповідати ряду 
вимог:  
- довговічності використовуваних матеріалів в умовах кліматичних дій; 
- простоті, надійності і доступності виконання всіх процесів; 
- малозатратності ресурсів. 
Комплекс технологічних процесів стосовно специфіки робіт включає: 
- усунення здуття і поривів шарів рулонного матеріалу; 
- відновлення килима в місцях карнизних звисів, єндовах; 
- відновлення і посилення місць примикання до вертикальних 
поверхонь; 
- пристрій гідроізоляційно-захисного шару покриття існуючого 
покрівельного килима. 
Кожна з названих технологій має свої специфічні особливості, які 
направлені на досягнення поставленої мети. 
У комплексі технологічних процесів представляється достатнім 
виділити наступне: 
- характер і міра пошкоджень і дефектів рулонного килима; 
- схильність вживаних матеріалів дії комплексу чинників зовнішнього 
середовища; 
- здатність вживаних матеріалів задовольняти потребам усунення 
дефектів і пошкоджень покриття; 
- надійність і технологічність кожної складеної операції всього процесу 
і мінімальної схильності окремих чинників дії порушень і помилок. 
Технології використання бітумних емульсій для відновлення 
рулонних покрівельних покриттів зажадали виявити закономірності 
взаємозв'язку гідроізолюючих функцій і товщини покриття. Як оцінний 
критерій прийняли проникність сформованої плівки покриття, що 
утворюється після деемульгування бітуму.  
Проникність захисної плівки визначали з використанням 
методики оцінки властивостей рулонних покрівельних матеріалів 
згідно [35]. 
Випробовувані зразки готували таким чином. На проникній основі 
склосітку і яка являє собою матеріал з проникністю, близькою до 
69 
 
абсолютної, наносили покриття різної товщини. 
На кожен зразок сітки, укладену на скляну пластину, наносили від 
одного до шести шарів бітумно-водної емульсії з подальшою сушкою 
кожного шару. При цьому кожен шар наносили при однаковій витраті 
2
матеріалу, виходячи з нормативу 400 г/м   для лакофарбових покриттів 
Для випробувань виготовили спеціальне багатокамерне 
пристосування (рис. 4.1) із знімними сітчастими днищами і 
фланцевим обрамленням, призначеним для кріплення знімного 
днища за допомогою болтового з'єднання.  
 
Рис. 4.1 Багатокамерне пристосування для випробування зразків 
На знімне сітчасте днище укладали випробовувані плівки 
деемульгованого бітуму так, щоб днище в зоні камери повністю було 
перекрите випробовуваною плівкою з її заходом на фланцеве з'єднання. 
Герметичність кожної камери досягається наявністю двох еластичних 
прокладок, між якими укладають випробовувані зразки, і стяганням 
болтового з'єднання. 
Кожна підготовлена серія включала  по три зразки однієї і тієї ж 
товщини, отриманої нанесенням однієї і тієї ж кількості бітумно-водної 
емульсії для кожного шару. Емульсію наносили пневморозпилювачем з 
використанням пристосування типа пульверизатор. Розміри кожного зразка 
рівні 100*100 мм. 
Підготовлені камери із закріпленими зразками і герметичними стиками 
заповнювали водою рівної висоти (100 мм). Кінетику процесу втрати 
70 
 
гідронепроникності оцінювали згідно [35] за часом появи перших крапельок 
води на поверхні плівки. Результати визначали як середнє арифметичне 
свідчень трьох зразків ідентичної товщини. Дані експерименту приведені в 
таблиці 4.1 і представлені графічними залежностями в системі координат 
«товщина плівки - час втрати гідроізолюючих функцій» (рис 4.2). 
Таблиця 4.1 
Час проникнення води від кількості шарів утворюваної плівки бітумно-
водною емульсією  
№ Час проникнення води через 
Кількість шарів 
п/п емульсію, ч  
 
  
1 1 24 
2 2 66 
3 3 80 
4 4 81 
5 5 82 
6 6 82 
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7
кількість шарів утворюваної плівки
 
Рис. 4.2 Залежність водонепроникності бітумно-водної емульсії від кількості 
шарів утворюваної плівки 
 
У таблиці 4.2, і на рис. 4.3 приведені результати випробувань 
тривалості висихання одного шару бітумно-водної емульсії залежно від 
температури довкілля. 
Час проникнення води,годин
71 
 
 
Таблиця 4.2 
Вплив температури довкілля на час висихання бітумно-водної емульсії 
№ 
Температура °С  Час висихання, год 
п/п 
  
 
1 45 2,5 
2 40 5,2 
3 35 7 
4 30 8,3 
5 25 10,2 
6 20 12,7 
7 15 22,4 
8 10 35,7 
9 5 46,6 
 
 
Рис. 4.3 Залежність технологічних параметрів від температури довкілля 
 
Аналіз отриманої закономірності рис. 4.2 дозволяє виявити область 
вирівнювання до площинності кривої, яку слід віднести до області 
критичних значень і яка вказує на наявність граничної товщини, що чітко 
просліджується, вище за яких гідроізолююча здатність міняється 
72 
 
малопомітно. 
Звідси витікає, що захисний шар здатний надійно виконувати 
гідроізоляційні функції до моменту втрати деформативності і початку 
процесів тріщиноутворення з подальшим їх розвитком по всій товщині 
покриття в результаті старіння матеріалу. 
Проникність тонких плівок, що утворюються обмеженим числом 
нанесених шарів бітумно-водної емульсії, може розглядатися як наслідок 
недостатньої товщини в зоні контакту окремих дисперсних частинок. Роль 
подальших формувань зводиться до послідовного заповнення своєрідних 
западин і, відповідно, нівеляції сумарної товщини. Позитивним результатом 
є здатність висихаючого матеріалу заповнювати макро- і мікропори 
оголеного рулонного матеріалу і тим самим усувати дефекти, що утворилися 
в процесі експлуатації. 
Як видно з даних таблиці 4.1 і рисунка 4.2, названим умовам 
функціональної придатності відповідає товщина формованого захисного 
покриття в два-три шари. 
З рис. 4.3 видно, що після температури 20°С час висихання емульсії 
сильно збільшується. 
 
4.2. Встановлення міри прояву специфіки чинників в технологіях 
виробництва  бітумних емульсій, підготовки основ і відновленню 
експлуатаційної придатності рулонних покрівель  
 
Результати аналізу відомих організаційно-технологічних вирішень 
покрівельних покриттів вказує на їх багатофакторну залежність. При цьому 
кожен чинник слід оцінювати як елемент складної системи. Можливості 
достовірної оцінки міри прояву кожного чинника і вибору ефективних доріг 
їх подальшого вдосконалення можливі на основі методології системного 
підходу, що вимагає обліку характеру взаємозв'язку і взаємодій між ними. 
Невизначеність в прогнозуванні технологічних параметрів і показників 
пов'язана з відсутністю чіткого обліку чинників, що впливають на ухвалення 
організаційно-технологічних рішень по відновленню покрівельних покриттів.  
Раніше були виявлені деякі чинники, які можуть визначати 
організаційно-технологічні параметри і техніко-економічні показники робіт.  
Одночасно є необхідність подальшої деталізації міри впливу всього 
комплексу чинників, що визначають формовану систему виробництва 
ремонтно-відновних робіт. 
З фактором процесу підготовки бітуму зв'язані міра його обезводнення. 
73 
 
Побічним ефектом названого процесу, який в традиційному виконання 
відрізняється тривалістю витримки при температурах 150…180°С, є втрата 
низколетючих і важколетючих фракцій за рахунок їх часткового випару і 
можливого окислення. Необхідність повного обезводнення оцінюється 
небезпекою пороутворення в затверділому гарячому клейовому або 
захисному мастичному шарах, які в подальшому є вогнищами акумуляції 
вологи і її руйнівної дії на покриття. Зважаючи на диспергацію бітуму до 
тонкодисперсного стану в процесі приготування емульсії, тривалість 
розігрівання бітуму до робочої температури змішування може бути обмежена 
моментом досягнення температури 130°С, при якій проводяться всі процеси 
змішування з водним розчином емульгатора. Подальший технологічний етап 
підготовки бітуму направлений на його модифікацію заздалегідь 
підготовленими добавками. 
Технологічний процес приготування каучукової або полімерної 
добавки зводиться до їх простого подрібнення різанням і подальшим 
розчиненням в клеємішалках у відповідному розчиннику в співвідношенні:   
1 : (8…10). Для каучуків, у тому числі СКІ-3, таким розчинником є уайт-
спиріт. Періодичність перемішування складає 3.5 мін з перервою 2.3 год. 
Тут також має значення вибір величини добавки каучуку. Слід 
звернути увагу, що каучук або інший полімер може вводитися, як правило, в 
розчиненому, тобто клеєподібному стані, внаслідок чого не лише формується 
тонка плівка на поверхні розділу зерен бітуму, але одночасно збагачуються 
розчинником окремі фракції бітуму, набуваючи тим самим своєрідної 
подібності клею. Цим самим утворюється каучукова (полімерна для бітуму) 
для бітуму клеєподібна суміш. Тому її склеювальна (адгезійна) здатність 
може мінятися в широких межах залежно від вмісту каучукової добавки, що 
дозволяє регулювати технології їх вживання. Суміші з відносно підвищеним 
вмістом каучуку можуть бути призначені в технологіях усунення здуття, а 
також приклеювання килима, що відшарувався, в місцях примикань до 
вертикальних поверхонь. Склади покращуваної адгезії придатні для шару 
ґрунтовки через можливе насичення існуючого покриття бітумно-
каучуковими клеєподібними сумішам, його часткового розм'якшення і 
підвищеної зчіплюваності деемульгованого знов нанесеним шаром 
модифікованого бітуму. 
Тут поважно також виділити якісну зміну існуючого покриття. В 
результаті його насичення рідиннов’язкою бітумно-каучуковою або бітумно-
полімерною клейовою сумішшю в достатній мірі відбувається кольматація 
мікро- і макропор, зростає водонепроникність. 
Підсумовуючи все сказане, знаходимо, що каучукові і інші полімерні 
74 
 
добавки слід оцінювати як функцію підвищення адгезійної здатності 
бітумних емульсій. За рахунок регульованих вибору добавки і її концентрації 
можна отримати ефективні композиції всіляких призначень – 
приклеювальних в технологіях усунення здуття і відшаровувань рулонного 
килима; ґрунтовочні, які насичують оголену основу рулонного матеріалу; 
покривальні, здатні в цілому успішно вирішити завдання технологій 
покрівельних робіт. 
Інша функція – завдяки здатності клеєподібного розчину каучуку або 
полімеру знижувати в'язкість бітуму і тому покращувати технологічність 
суміші. Звідси слідує краща емульгованість з меншою тривалістю процесу і 
можливість використовувати більш теплостійкі бітуми, в'язкість яких в 
розігрітому стані буде понижена до необхідного рівня при температурах 
120…130 °С. 
Виділимо також таку функцію, як поліпшення експлуатаційних 
показників в частині теплостійкості і довговічності. Наявність єднального 
клейового прошарку між частками бітуму перешкоджає його рухливості при 
порівняно низьких температурах до 80.90°С, що виявляється і фіксується 
порівняно великим опором дії маси металевої кульки приладу «К і К». З цієї 
причини, як показали раніше виконані дослідження, теплостійкість 
підвищується з 49 до 62 °С. Важливим моментом технології покрівельних 
покриттів з використанням добавок каучуків або полімерів є їх вплив на 
довговічність, внаслідок чого тривалість експлуатації може зростати в 2.2 
рази. 
Модифікація бітумів технічною сіркою - це чинник, який впливає на 
вибір бітумів необхідних параметрів, технологій їх підготовки і вживання в 
емульсіях і покриттях. 
Це вибір марки бітуму. Для отримання покрівельних бітумних емульсій 
вживання технічної сірки дає можливість понизити в'язкість бітуму до 
величини 40…50 сек, що оцінюється достатньою технологічною для хорошої 
емульгованості в області температури 130°С. 
Цей вибір сфери застосування, яка може відповідати умовам 
формування захисного шару за рулонним матеріалом, приклеюванням 
рулонного матеріалу в разі усунення здуття; приклеюванню рулонного 
матеріалу в разі ліквідації його відшаровувань в місцях примикання до 
вертикальних поверхонь і виступів. 
Необхідно враховувати, що в'язкість розплавленої технічної сірки 
міняється із зміною температури: мінімальна величина в області 125…140°С, 
тоді як з пониженням або подальшим зростанням температури в'язкість 
падає. У цьому діапазоні суміші розігрітого бітуму і сірки мають знижену 
75 
 
в'язкість. Ця особливість дозволяє готувати композиції заданої в'язкості з 
бітумами різних марок. 
Важливою є також здатність сірки виконувати роль наповнювача, що 
дозволяє її використовувати як регулювальник теплостійкості і, відповідно, 
варіювати технічні властивості композицій стосовно особливостей 
призначення: для захисних шарів меншою, а для місць примикань - більшої 
теплостійкості. Одночасно в довговічності покриттів може успішно 
виявлятися відома функція сірки як антисептика. Як видно, в технологіях 
покрівельних покриттів приймаються наступні в увазі про залежність 
добавок технічної сірки: технологічність, температура розм'якшення, 
в'язкість і довговічність бітумів. 
Технологічний процес поєднання бітуму і сірки може оцінюватися як 
досить простий і зводиться до простого плавлення сірки при нагріванні і 
перемішуванні. У міру досягнення температури 130°С…140°С і частковій 
гомогенізації розплаву її вводять в бітум такої ж температури при 
безперервному перемішуванні біля 5…10 хв. 
Слід враховувати, що в технологіях виробництва бітумних композицій 
і робіт необхідно передбачити мінімально можливу тривалість спільного 
знаходження в розплаві каучуку і технічної сірки, яка може надавати 
полімеризувальну (що вулканізує) дію. 
Приготування водного розчину емульгатора: 
- це вибір раціонального співвідношення компонентів у складі 
емульгатора; 
- це вибір раціональної концентрації емульгатора; 
- це вибір технології приготування. 
Співвідношення компонентів у складі водного розчину емульгатора 
визначається дозуванням підмильного лугу і пульпи червоного шламу, яке 
впливає на величину рН і концентрацію тонкодисперсних твердофазових 
складових. Обоє ці показника визначають параметри технології приготування 
комплексного емульгатора, здатність розчину технологічного виробництва 
бітумних емульсій, що емульгує, техніко-економічні показники емульгаторів 
і емульсії в цілому.  
Інтегруючий ефект дії раціонально підібраного складу визначається 
сумарною величиною рН, яка знаходиться в діапазоні 10.12, і 
твердофазовими тонкодисперсними суспензіями. Потрібний склад 
емульгатора знаходиться в діапазоні 1 : (0,05…0,15) по відношенню до 
підмильного лугу.  
Технологія приготування. У змішувач, заповнений водою, при 
безперервній роботі лопатей завантажують розрахункову кількість 
76 
 
підмильного лугу і після закінчення 3…5 хв. безперервної роботи 
перемішуючого пристрою завантажують потрібну кількість пульпи червоних 
шламів. Подальше перемішування продовжується 3.5 хв.. Підготовлений 
таким чином водний розчин емульгатора перенавантажують у 
високошвидкісний змішувач для подальшого приготування бітумно-водної 
емульсії. 
Чинник технологія приготування бітумно-водної емульсії є простим 
перемішуванням у високошвидкісному змішувачі загальноприйнятого типа 
шляхом поступового завантаження модифікованого бітуму в 
рідиннов’язкому стані при температурі біля 120°С…130°С в розігрітий до 
70°С раніше підготовленого водного розчину емульгатора. Температурні 
режими відповідають нормативним вимогам [29], згідно яким сумарна 
температура змішування складових не повинна перевищувати 200°С, що 
досить для усунення небезпеки підвищення температури отримуваної 
бітумно-водної емульсії в область 100°С. Названа величина температури 
представляється як гранична з позицій небезпеки кипіння і достатньої для 
забезпечення можливості приготування емульсії при належно низькій 
в'язкості бітуму. У разі потреби виконання технологічного процесу при 
нижчій температурі розігрівання бітуму слід знижувати його робочу в'язкість 
шляхом регулювання величини добавок каучукового клею і технічної сірки. 
Чинник дисперсності визначає технологічність процесу нанесення, 
стійкість і однорідність емульсії і, у свою чергу, залежить від швидкості 
змішування, ефективності емульгатора, в'язкості бітуму при робочій 
температурі приготування. Названі показники, зрозуміло, визначаються 
параметрами властивостей бітуму і емульгатора, технологічного процесу. 
Виявлено, що оптимальні параметри названих властивостей і режимів 
можуть бути досягнуті при в'язкості бітуму 45..50 сек. в області температур 
біля 130°С за умови відповідної величини модифікуючих добавок і друга 
умова - концентрація емульгатора у водному розчині 50..60% і 
співвідношенні підмильного лугу і пульпи червоного шламу, рівним                
1 : (0,05…0,15). 
Дисперсність, в'язкість, індекс розпаду бітумно-водної емульсії 
впливають на вибір режиму нанесення, оскільки ці чинники визначають 
товщину, непроникність покриття. У цих цілях в'язкість рекомендується 
встановити порядку 35…40 сек. 
Чинник нанесення емульсії визначає рівномірність утворюваного шару, 
його товщину, відсутність дефектів, викликаних передчасним нанесенням 
подальшого шару без повного висихання попереднього, що викликає 
накопичення вологи з подальшими її фазовими перетвореннями в 
77 
 
підплівковому просторі, що утворився. Такі перетворення викликають 
розшарування, утворення мікро- і макроотворів в місцях виходу водної пари, 
яка в подальшому може служити каналами проникнення зливових вод і 
привести до проникності формованого захисного покриття. 
До головних параметрів технології формування захисного шару слід 
віднести товщину одного і сумарного шару, час сушки кожного шару 
залежно від температурних і вологості умов у момент виробництва робіт. 
Закономірності залежності між технологічними параметрами розглянуті в 
розділі 4.1. 
Чинники стану існуючого покрівельного покриття обумовлюють 
кінцеві якісні і техніко-економічні результати відновних процесів і 
вимагають виконання складного комплексу підготовчих робіт. Стан 
покрівельного покриття характеризується наявністю всіляких дефектів і 
пошкоджень, їх об'ємами по відношенню до загальної поверхні дзеркала 
покрівлі. Ці показники визначають вибір технології усунення, підбір 
технологічного оснащення, і в цілому, формують розробку організаційно-
технологічних рішень. 
Розробка структури технологічно можливих операцій при відновленні 
рулонних покрівельних покриттів вимагає облік міри впливу чинників, 
пов'язаних із станом ремонтованого килима.  
Чинник стану поверхні всього покриття оцінюється мірою часткової 
або повної відсутності; захисного або лише покривного шару рулонного 
матеріалу; наявністю місць розтріскування, забрудненістю поверхні 
покриття, шарів або всього килима. Звідси витікає вибір технології 
підготовки поверхні під покривний шар з бітумних емульсій. 
Найбільш значимі фактори впливу, що враховуються при ремонті, 
виявлені наступні: рівність, здуття і розшарування килима; стан всього 
захисного шару килима або покривного шару рулонного матеріалу; стан 
примикань до вертикальних і виступаючих поверхонь. 
Здуття і розшарування килима або окремих його складових 
характеризуються з цілим рядом особливих проявів таких дефектів, що 
впливають на вибір технології відновлення покрівельних покриттів. Це вибір 
технології їх усунення, оскільки такі дефекти можуть складати значимі 
ділянки дзеркала покрівлі, а їх ліквідація може розглядатися як досить 
трудомістка і малоефективна. Це вибір технологічного оснащення для 
операцій по їх розрізанню і способів омонолічування всіх шарів покриття. Це 
вибір технології підготовки існуючої поверхні і подальшого нанесення 
покриттів. Це, нарешті, вибір відповідних матеріалів для всього комплексу 
робіт. 
78 
 
Загальновідомі технології усунення здуття зводяться або до повного 
видалення ділянки, що відшарувалася, або до його повторного 
приклеювання, для чого використовують декілька способів, що впливає на 
величину витрат, терміни і вартість. 
Оскільки поверхня існуючої покрівлі готується не посередньо під 
бітумно-водні емульсії і вологість не має принципового значення, то для 
очищення залежно від стану можуть застосовуватися пневматичні або 
гідравлічні технології. Перші можуть знайти вживання в разі повної 
відсутності шару покривної мастики і незначному забрудненні у вигляді 
пилоподібних або дрібнозернистих нашарувань. Гідроочищення порівняно з 
пневматичним очищенням ефективніше за наявності залишків покривних або 
захисних шарів з посипанням і їх маломіцним зчепленням з основою. 
Обидва ці методи можуть застосовуватися на окремих ділянках однієї і 
тієї ж покрівлі. 
Чинник рівності існуючого покрівельного покриття слід оцінювати з 
позицій можливого утворення зворотних ухилів величиною, недостатньою 
для стоку води і попередження появи місць її скупчення. Ці чинники 
впливають на вибір ефективних технологій і матеріалів на їх усунення. 
Нерівності поверхні, що не впливають на стік води, не позначаються на 
експлуатаційні характеристики покрівлі після нанесення бітумних емульсій. 
Вирівнювання основ можна проводити шпатлюванням або нанесенням 
«гарячих» або «холодних» бітумно-каучукових мастик, що є 
самовирівнювальними, або бітумно-водних паст залежно від величини 
нерівностей. 
Чинник нерівностей впливає на об'єми матеріалів, необхідних для 
вирівнювання і, відповідно, вартість ремонту, витрати і терміни виконання 
робіт. Аналіз комплексу цих показників буде приведений в 4.3. 
Чинник примикання існуючого бітумно-руберойдового килима до 
вертикальних поверхонь відноситься до одного з найбільш вразливих місць 
покрівлі і одночасно вогнищем її протікання. Особливо несприятливо 
позначається відсутність механічного кріплення за допомогою планок або 
вживанням металевих фартухів. 
Чинник примикання пов'язаний з проявом ряду особливостей 
ефективних технологічних рішень, що впливають на вибір. Сюди 
відноситься: вибір матеріалу, способу відновлення примикань, методів 
надійного і довготривалого кріплення примикань, герметизації місць 
зчленованих елементів механічного кріплення і вертикальних поверхонь. 
Можливі варіанти названих рішень і їх техніко-економічні оцінки 
викладені в параграфі 4.3. 
79 
 
 
80 
 
4.3. Встановлення залежності між альтернативними технологічно 
можливими варіантами відновлення покрівельних покриттів і техніко-
економічними показниками  
 
Наявність широкого асортименту відомих матеріалів і різноманіття 
технологій відновлення придатності покрівельних покриттів, відсутність 
нормативних критеріїв, технологічних процесів, що чітко регламентують 
параметри, і принципів організації їх виконання, зажадали розробки 
критеріїв, що досить повно визначають порівняльні показники витрат 
ресурсів, а також оцінки вартості робіт. 
Вживані організаційно-технологічні рішення, як набір технологічних 
операцій в їх раціональному розподілі у просторі та часі, визначають терміни 
робіт, вартісні і ресурсозатратні показники. 
Для кожного організаційно-технологічного вирішення, яке прийняте як 
раціональне, виходячи з характеристики об'єкту визначається: 
- склад технологічних операцій; 
- потрібні для виконання технологічні матеріали, вироби, інструменти, 
технічні засоби; 
- витрата ресурсів по кожній складовій технологічної операції. 
У розрахунках витрат ресурсів враховується вартість всіх 
використовуваних матеріалів за їх ринковими цінами на момент розробки 
кошторисної оцінки; витрати по експлуатації машин і механізмів; витрати 
праці і заробітна плата; загальновиробничі витрати відповідно до методик, 
що діють, і нормативів, у тому числі для визначення трудомісткості. 
Для розрахунку вартісних витрат використані відповідні ДБН і інші 
нормативи. Заробітна плата розраховується, виходячи з середньозваженої 
величини по Україні. 
Якщо врахувати прийняті передумови, тоді для визначення вартості 
робіт може бути дійсне математичне вираження [39]: 
n 
 i i i i i i 
С  
об  ( K   A   
m m K    
T AT  K з Aз   
i 1  , (4.1)
- витрати відповідно на витратні матеріали і вироби; 
вартість експлуатації механізмів, інструментів і оснащення, що не 
обертається, витрати на заробітну плату; 
- коефіцієнти, що враховують загальновиробничі витрати 
для відповідних витрат; 
i- кількість простих технологічних процесів в комплексному процесі 
81 
 
виконання окремих операцій. 
Іншим вихідним моментом можна вважати, що проводити пошук 
організаційно-технологічних рішень, направлених на поліпшення процесів 
відновлення експлуатаційної придатності покрівельних покриттів, доцільно 
лише в тих випадках, якщо стан покриття не обмежується лише дефектами і 
пошкодженнями захисного або покривного шару рулонного матеріалу. 
Переважаюче число обстежених об'єктів характеризувалося, як правило, 
наявністю всього комплексу можливих дефектів і пошкоджень рулонного 
килима, що вимагають строго послідовного їх усунення до моменту 
нанесення покривного шару. 
Пошук організаційно-технологічних рішень проводиться з врахуванням 
найбільш типового стану покрівельних покриттів. Зазвичай поверхня 
характеризується: частковою або повною відсутністю захисного або 
покривного шару; наявністю здуття; розривів верхнього або декількох шарів 
руберойду; відшаровуванням килима в місцях примикання до вертикальних 
поверхонь. Інші дефекти і пошкодження, які усуваються без вживання 
бітумних емульсій (заміна водоприймальних воронок, карнизних звісів), не 
розглядаються. 
До складу всього комплексу порівнюваних відновних робіт входить 
усунення здуття і відривів; відновлення цілісності і посилення, місць 
примикань до вертикальних поверхонь; очищення дзеркала поверхні 
покрівлі; нанесення покривно-захисного шару необхідної товщини. 
У вартість складу енерго- і трудовитрат входять витрати на розрізання 
здуття і відшаровувань, очищення, промазку клейовим складом дотичних 
поверхонь, приклеювання, промазку утворюваних швів тим же клейовим 
складом. За іншою технологією [36,37], що рекомендується, іменується 
проколюванням, витратні показники формуються за рахунок операції 
проколювання, уприскування клейової суміші, приклеювання притиском, 
промазки місць проколу, витратою відповідного матеріалу. Технологія 
інфрачервоного усунення здуття, що базується на тепловому ефекті, 
пов'язана з витратами електроенергії на роботу нагрівачів для просушування 
і розігрівання, бітумного матеріалу, що зберігся, витратами праці на притиск 
спучених місць і попереднє їх розігрівання. 
Оцінні показники підготовки під нанесення покривного шару з тих або 
інших матеріалів необхідно визначати з врахуванням вживаних технологій, 
які можуть бути, відповідно, бітумно-емульсивними або бітумно-
мастичними, такими, що містять добавки каучуку або полімеру. Названі 
технології відрізнятимуться додатковим процесом сушки поверхні в разі 
покриття бітумними мастиками, тоді як для емульсивних вологість поверхні 
82 
 
може бути будь-якою. Загальним в технологіях є видалення пилових і інших 
забруднень, а також маломіцних залишків бітумного або мастичного 
покриття пневматичними або пневмогідравлічними способами. 
Показники технології відновлення місць примикання килима до 
вертикальних поверхонь складаються з витрат на демонтаж механічного 
кріплення при його наявності і пошкоджених полотнищ; очищення поверхні 
від залишків склеювального матеріалу; нанесення клейової суміші; притиск 
до поверхні; кріплення механічних елементів (фартухів по кромці килима), 
герметизація швів зчленування з відповідною поверхнею примикання (Рис. 
4.11). 
Головна особливість влаштування покривного шару пов'язана з його 
функціональним призначенням, яке забезпечується гідронепроникністю за 
рахунок створення мінімально необхідної товщини. Як було виявлено (4.2), 
його формування може виконуватися нанесенням трьох шарів бітумно-водної 
емульсії, полімерної емульсії типа МГ-11 або «холодних» бітумних мастик. 
Гарячі бітумні мастики для цих цілей наносять в один шар необхідної 
товщини. 
Названі складові комплексного технологічного процесу відновлення 
придатності рулонного покриття зумовили вибір організаційної моделі його 
організації. Раціональним варіантом представляється умовно іменована 
послідовно-переривиста потокова організаційна модель. Суть її полягає в 
тому, що об'єктний потік об'єднує чотири частних, що виконуються одними і 
тими ж виконавцями. Це пов'язано з необхідністю нанесення трьох шарів 
емульсивного матеріалу з проміжною сушкою, в перебігу якої виконуються 
допоміжні процеси. У такому розчленовуванні провідним потоком є процес 
нанесення покриття. 
Об'єктний складається з чотирьох приватних потоків: 
- усунення здуття і відшаровувань на поверхні дзеркала покрівлі; 
- ліквідація дефектів і пошкоджень примикань; 
- очищення поверхні дзеркала покрівлі; 
- нанесення гідроізолюючого шару. 
Тривалість кожного приватного потоку визначається питомою 
величиною і характером пошкоджень і дефектів. Для виконання всього 
комплексу робіт може бути прийнята ланка з трьох покрівельників. 
Організація робіт передбачає ділення всієї поверхні покрівлі або 
захватки на чотири ділянки по критерію приблизно рівного стану дефектів і 
пошкоджень, які, в цілому, визначають трудомісткість і тривалість всіх робіт. 
По завершенню процесів усунення пошкоджень і очищення поверхні на 
першій ділянці наноситься перший шар бітумно-водної емульсії. Потім цикл 
83 
 
названих робіт повторюється на другій ділянці з нанесенням 2-го шару 
емульсії на попередній ділянці. Після аналогічні роботи проводять на третій 
ділянці з нанесенням другого шару на другому і третього, завершального 
шару  емульсії – на першому. Ті ж операції повторюються на четвертій 
ділянці, на якій потім наносять другий і третій шари емульсії з необхідними 
перервами для сушки. 
Проаналізовані організаційно-технологічні рішення стосовно прикладу 
виконання представлені на рис. 4.4-4.6. 
 
 
 
Ремонт здуття 
Ремонт примикання 
Очищення поверхні 
Нанесення бітумної емульсії 
 
 
В – час виконання підготовчих операцій 
Вв – технологічна перерва на сушіння нанесеної емульсії(залежить від 
температури навколишнього середовища Т) 
При В ˂Вв встановлюється технологічна перерва, що дорівнює Тп=Вв-В 
 
Рис. 4.4 Послідовно-переривистий метод ремонту покрівель бітумними 
емульсіями 
84 
 
 
 
Ремонт здуття 
Ремонт примикання 
Очищення поверхні 
 Нанесення бітумної емульсії 
 
Черговість виконання робіт по захваткам 
 
Напрямок подачі матеріалів 
 
Напрямок виконання робіт 
 
Рис. 4.5 Технологічна схема організації виробництва робіт при ремонті 
покрівлі із застосуванням бітумних емульсій 
1 – ящик з інструментом; 2 - ємність з емульсією; 3 – візок універсальний; 4 – кран 
на покрівлі; 5 – установка для подачі бітумно-водної емульсії і очищення поверхні; 6 – 
вудка з комплектом рукавів. 
За результатами виконаних техніко-економічних досліджень 
виявляються узагальнювальні оцінки по показнику приведених витрат з 
врахуванням термінів виконання всього комплексу робіт і розрахункового 
терміну служби відновленого покриття. Приведені витрати визначаємо по 
формулі [37] Cуе=С/S*Тг; де Cуе – питома собівартість покрівлі, з 
2
врахуванням часу експлуатації (грн/м  *рік); С- собівартість ремонту покрівлі 
2
(грн.); S – площа покрівлі (м ); Тг- гарантійний термін експлуатації покрівлі 
до ремонту (років) [1]. Виконані розрахунки узагальнені в таблиці 4.3. І 
представлені на діаграмі рисунок 4.7. 
 
 
 
85 
 
 
 
Організаційно-технологічна схема 
 
відновлення покрівель бітумн. емульсіями 
 
 
Доставка матеріалів, підйом на дах інвентарю та  
матеріалів та підготовка установки до роботи  
 
К1 розрізає здуття хрестоподібно покрівельним ножем і розкриває його  
для виходу пароповітряної суміші з нього. К2 тримаючи скребок під 
Ремонт  
кутом 60 ° до основи очищає його. Потім К1 за допомогою вудки або 
вздуття щітки наносить емульсію. К2 заклеює здуття притиснувши елементи  
К1, К2 вирізають відшарований старий рулонний матеріал від 
 розрізаного рулонного матеріалу до поверхні покрівлі. К1 промазує шви 
примикання, або притискають його. На місця вирізу укладають  
емульсією. 
склосітку і наносять емульсію. Потім заводять фартух з оцинкованої  
сталі в видру, прикручуючи його за допомогою дюбелів з 
полівінілхлоридною пробкою за допомогою перфоратора. Промазують  
місця зчленування кромок фартуха з поверхнею емульсією. 
Ремонт  
 
примикань  
 
 
 
К1 К2 тримаючи скребки під кутом 60° до основи, зворотно-
поступальним рухом очищають його поверхню. Стисле повітря, що  
Очищення надходить через ручку скребка і виходить з прорізів над його робочим  
поверхні полотном, здуває підчищене сміття і пил. Пил і дрібне сміття збирають в 
єндовах і пропускають по сміттєпроводу вниз.  
 
 
 
Машиніст компресора відкриває вентиль подачі стисненого повітря в 
бак з емульсією і на вудку, а також вентиль подачі емульсії на вудку.  
К1 відкриває крани подачі повітря та емульсії на вудці і регулює факел  
розпилення. Емульсію наносять шаром завтовшки 0,9-1 мм рухом вудки 
на себе, тримаючи сопло на відстані 40-60 см від оброблюваної поверхні  
Нанесення під кутом 60-65°. Пересуваються поперек прольоту даху з підвітряного  
емульсії боку. При цьому другий покрівельник переносить шланги і стежить за їх 
станом, попереджаючи скручування і перегини.  
 
 
По закінченню роботи К2  прив'язує до шлангів (у місці під'єднування 
вудки) канат і поступово опускає з даху до місця стоянки агрегату. 
К1 приймає внизу шланги , укладає їх в кільця, від'єднує від агрегату і 
Закінчення приєднує кожен з них до  штуцера ресивера компресора для продувки 
робіт стисненим повітрям. Після продувки шланг, по якому подається 
емульсія, заповнюють  соляровим маслом і продувають вдруге 
стисненим повітрям до по вного видалення солярового масла. 
К2 підносить до підйомника інвентар і пристосування, К1 приймає їх 
внизу.  
Рис. 4.6 Послідо вно-переривистий метод ремонту покрівель бітумними 
емульсіями 
86 
 
К1, К2 – покрівельники. 
Таблиця 4.3  
Розрахунок собівартості варіантів технологій відновлення придатності 
рулонних покрівель 
Гарантійний 
Об'єм Вартіс Собівартіс
№ термін 2
Найменування технології робіт ть, ть, грн/м  
п/п експлуатації 2
 м  грн. рік 
 років. 
   
 
Ремонт покрівель з 
1. 
традиційних матеріалів 2 100 5575 27,88 
 
 
Ремонт покрівель з 
2. наплавного матеріалу 3 100 5376 17,92 
 
Ремонт покрівель 
3. мастиками 3 100 2873 9,58 
 
Ремонт покрівель бітумно-
4. водними емульсіями 3 100 1433 4,8 
 
Із руберойду; 
278,8
30 Із наплав-
лювальних 
25 матеріалів; 
179,2
20 із бітумної 
мастики;
15 95,8 Із бітумно-
водної 
10 емульсії; 
48,0
5
0
1 2 3 4
Порівнювальні технології
 
Рис. 4.7 Порівняльна собівартість варіантів технологій відновлення 
Собівартість, грн./м2*год
87 
 
придатності рулонних покрівель 
 
4.4. Побудова економіко-математичної моделі визначення 
ефективності технології покрівельних робіт  
В даний час залишається актуальним завдання вибору показника 
оцінки ефективності покрівельних робіт [38]. Це пов'язано з необхідністю 
оптимізації технологій робіт спеціалізованих підприємств в сучасних умовах, 
з врахуванням можливості вибору технологічних вирішень виконання робіт, 
постачальників устаткування і матеріалів, використання екологічно 
безпечніших і ресурсозберігаючих технологій. 
Існує безліч різних показників для визначення економічної ефективності 
виконання робіт за проектом. Аналіз показників ускладнений тим, що вони в 
основному розрізняються по своєму масштабу, серед них присутні приватні і 
загальні, інтегральні показники з єдиною розмірністю тих, що входять в них 
складових і комплексні показники з елементами різної розмірності. 
Існує різноманіття методів розрахунку економічної ефективності, 
найпоширеніші і широко вживаніші на практиці [39]: 
- чистий дисконтований дохід (ЧДД); 
- внутрішня норма прибутковості (ВНД); 
- індекс прибутковості (ИД); 
- термін окупності проекту (З); 
- модифікована внутрішня норма прибутковості проекту (МВНД). 
Чистий дисконтований дохід визначається по формулі (4.1): 
                            (4.1) 
 – результати, що досягаються на t-ом кроці розрахунку;   – витрати, 
здійснювані на тому ж кроці; T – горизонт розрахунку (рівний номеру кроку 
розрахунку, на якому виробляється ліквідація об'єкту). 
Чистий дисконтований дохід дозволяє врахувати як витрати на 
будівництво, так і його результати, що дозволяє відобразити передачу і 
отримання техніки в оренду, лізингові операції. Оскільки в статті витрат 
відбивається вартість матеріалів, то за допомогою даного критерію з'являється 
можливість зіставлення звичайної і ресурсозберігаючої технологій. Присутність 
в показнику результатів діяльності дозволяє враховувати надійність і якість 
виконуваних робіт через цінову політику підприємства. З'являється можливість 
порівнювати ефективність проектів з нетотожними результатами. Важливою 
позитивною можливістю показника є приведення всіх чинників до базисного 
моменту часу. Методи розрахунку економічного ефекту повною мірою 
відповідають методам оцінки результатів господарської діяльності. 
88 
 
Чистий дисконтований дохід це досить надійний і сучасний показник. У 
відмінності від більшості існуючих способів розрахунку ефективності 
організаційно-технологічних рішень, де враховуються лише ті або інші види 
витрат, модель створена на основі критерію "чистий дисконтований дохід", 
повинна прийняти з вибраного показника основний принцип, який полягає в 
тому, що ефект визначається шляхом порівняння результатів діяльності і 
понесених при цьому витрат. 
Для оцінки окремих чинників в технології робіт використовуються 
приватні показники, які визначаються відношенням економічного 
результату до витрат якого-небудь одного господарського ресурсу [39]. Це 
енергоємність, паливоємність, металоємність, собівартість. 
Проведений факторний аналіз показав, що на ефективність 
покрівельних робіт роблять вплив три групи показників: отримувані 
результати від здійснення робіт (основні чинники: об'єм робіт, тариф, 
коефіцієнт ліквідності платіжних засобів, економія витрат на 
експлуатацію об'єкту); здійснювані при цьому витрати (основні чинники: 
об'єм робіт, витрати на матеріали, заробітну плату, механізми, 
загальновиробничі витрати, інші витрати, що забезпечують зниження 
експлуатаційних витрат); наведення різночасних результатів, витрат і 
ефектів за часом (з використанням коефіцієнта дисконтування). 
Всі вищезазначені три показники представлено в показнику 
ефективності - чистий дисконтований дохід ЧДД. 
Подальший розвиток даного питання може знайти своє віддзеркалення в 
економіко-математичному моделюванні ефективності виконання покрівельних 
робіт. 
Влаштування покрівельних покриттів - це складний технологічний 
процес з можливістю вживання великої кількості всіляких організаційних і 
технологічних рішень. Ефективність використання тих або інших 
технологій значною мірою визначається вартістю вживаних матеріалів, 
трудовитратами і енергоємністю процесів. Оптимізація способів організації 
робіт і вживаних технологій при пристрої покрівельних покриттів є 
техніко-економічним завданням, вирішення якого дозволяє забезпечити 
якісне виконання робіт в задані терміни і з необхідною організаційно-
технологічною надійністю. 
При вирішенні завдань по оптимізації організаційно-технологічних 
рішень при пристрої рулонних покрівельних покриттів велике значення має 
вибір критерію оцінки ефективності, який повинен лягти в основу 
математичної моделі по підвищенню ефективності будівельних робіт. Це має 
бути досить надійний показник. Підібрати такий показник досить важко, в 
89 
 
основному через те, що на пристрій покрівельних покриттів впливає велика 
кількість значимих чинників. Кожен з таких чинників має свою специфіку 
обліку, саме тому необхідне вирішення питань із створення комплексних 
критеріїв, які знайдуть своє місце в математичній моделі. 
Основні показники, які можуть бути використані для оптимізації 
організаційно-технологічних рішень, наведені вище, а так само в джерелі [39]. 
У роботі буде використаний показник єдиної розмірності, якому надалі 
відповідатиме по смисловому вмісту створювана математична модель. Такого 
роду показник привабливий із-за простоти розрахунку порівняно з 
комплексними показниками. Найбільший інтерес представляє показник "чистий 
дисконтований дохід", визначуваний по формулі (4.1). Виходячи з цього 
критерію створюватиметься математична модель розрахунку ефективності 
виробництва покрівельних робіт. 
Перш за все, створювана математична модель повинна відповідати 
наступним вимогам: 
- модель має бути максимально наближена до сучасних критеріїв оцінки 
ефективності; 
- необхідно враховувати той факт, що організація будівництва є 
імовірнісною системою; 
- в даний час з'явилася безліч всіляких, сумісних між собою, 
покрівельних матеріалів, що дозволяють застосовувати різні технологічні 
рішення. 
Необхідно також врахувати в математичній моделі наступні вимоги: у 
ній повинна враховуватися можливість появи приватних ефектів від 
лізингових операцій загалом, результуючому ефекті, причому, повинні 
враховуватися операції як в ту, так і в іншу сторони; створена математична 
модель має бути стійкого по відношенню до дії зовнішнього середовища 
підприємства, показник, що піддається максимізації, в результаті 
розрахунку, повинен встановити об'єми робіт по технологіях, що 
розглядаються. 
Для приведення отриманих підрядчиком ефектів до базисного моменту 
часу, в моделі буде використаний визначуваний по формулах коефіцієнт 
дисконтування. 
 
                                                                         (4.2) 
 
Де t-номер кроку розрахунку (t=0,1,2.T), а ); Т-горизонт розрахунку. 
Якщо ж норма дисконту міняється в часі і на t-ом кроці розрахунку рівна 
90 
 
Еt, то коефіцієнт дисконтування рівний: 
                                            (4.3) 
Всі витрати, які понесені замовником в результаті виконання робіт в 
моделі необхідно привести до одиниці часу (у моделі будуть розглянуті 
середньорічні витрати). 
Перераховані вимоги мають бути відбиті в математичній моделі, яка 
буде сформульована нижче. 
На основі даних комбінацій вживаних матеріалів для влаштування 
покрівельних покриттів може формуватися деяка кількість технологічних 
рішень від 1 до i (включаючи базисний варіант). 
Створення моделі починається з формування, що отримується підрядчиком, 
ефекту. Отримуваний загальний ефект при влаштуванні покрівельних покриттів 
визначається з формули суми ефектів за кожною використовуваною 
технологією. Метою даної формули має бути максимізація отримуваних 
підрядчиком ефектів, тобто ефект буде максимальним якщо вибрати суму 
можливих і найбільш ефективних з даних технологій. 
                                  (4.4) 
де V - отримуваний ефект, грн..; У - булева змінна можливості вживання i-
той технології; 1,...,i- номер технологічного рішення. 
Включення в суму або виключення з суми i-той технології 
здійснюється за допомогою введення у формулу булевої змінної (В), яка має 
наступні значення:  
  1 - якщо можливо, 0 якщо ні                                               (4.5)                                                                               
Ефект, що отримується від використання i-той технології, визначається за 
формулою: 
                                (4.6) 
де Rt - результати (виручка) виконання робіт ремонтно-будівельної 
організації на t-ом кроці, грн..; Z, - витрати на виконання робіт ремонтно-
будівельної організації на t-ом. кроці, грн..; Е - норма дисконту; Т - горизонт 
розрахунку, рік.; t— поточний крок розрахунку, рік. 
Видно, що найбільший отримуваний ефект буде при найбільших 
результатах і найменших витратах при виконанні покрівельних робіт, 
причому чинник часу враховується через коефіцієнт дисконтування, тобто 
чим менше норма дисконту, тим більше отримуваний ефект. При цьому 
91 
 
чинник часу враховується введенням у формулу змінної t, із збільшенням 
термінів виконання робіт ефект знижується. 
При цьому для замовника в моделі є можливість переслідування трьох 
цілей. 
Перша цільова функція — сума результатів виконання робіт: 
                                      (4.7) 
де R - результати (виручка) виконання робіт ремонтно-будівельної організації, 
грн. 
Замовникові вигідно якщо сума отримуваної підрядчиком виручки буде 
мінімальною. 
Друга цільова функція - середньорічні витрати замовника на виробництво 
покрівельних робіт: 
                                                   (4.8) 
де п - розрахунковий термін служби покрівельного покриття, що 
виконується за i-той технологією, рік. 
Завдяки введенню в модель розрахункового терміну служби 
покрівельного покриття і приведення витрат до середньорічних, дана 
математична модель дозволяє реально оцінити собівартість тих або інших 
технологічних рішень. Введене у формулу прагнення до мінімуму 
середньорічних витрат дозволяє замовникові максимально понизити витрати 
на пристрій покрівельного покриття за весь термін його експлуатації. 
Третя цільова функція - середньорічні витрати замовника на будівництво, з 
врахуванням зниження витрат на підтримку необхідної температури усередині 
приміщення: 
            (4.9) 
де  F – економія витрат на експлуатацію об'єкту за розрахунковий термін 
служби покрівельного покриття, грн..; D - булева змінна необхідності 
зниження експлуатаційних витрат визначається замовником; т- заданий 
період економії експлуатаційних витрат, рік. 
Ініціатива ухвалення рішення про необхідність утеплення покрівельного 
покриття залишається за замовником, проте ефективне рішення про 
необхідність зниження експлуатаційних витрат, може бути визначено виходячи 
з умови приведеного нижче. 
                                                                   (4.10) 
Середньорічні витрати з врахуванням зниження витрат на опалювання 
92 
 
усередині об'єкту також повинні мінімізуватися. 
Результати виконання робіт ремонтно-будівельної організації 
визначаються за формулою: 
                                                             (4.11) 
2 2
де Р - тариф за одиницю продукції, грн../м ; С- об'єм виконаних робіт, м . 
Витрати на виконання робіт по влаштуванню покрівельних покриттів: 
                                                                                               (4.12) 
де М- вартість матеріалів, виробів, грн..; А – заробітна плата, грн..; W – 
вартість експлуатації машин і механізмів, грн..; Н - загальновиробничі витрати, 
грн..; Q — інші витрати, грн..; Zy — додаткові витрати по влаштуванню шару 
утеплювача, що забезпечують зниження експлуатаційних витрат, грн. 
Всі витрати перераховані у формулі (4.12) визначаються по наступних 
формулах: 
                                   (4.13) 
де Кn - кількість необхідних матеріалів, м (м2, м3, кг, л і т. п.); Zm — 
фактична вартість матеріалів, грн../(од. изм.); Zp — витрати на вміст складських 
приміщень; ZTR- транспортні витрати по доставці матеріалів, грн. 
                                                                            (4.14) 
де Ttrans - тривалість транспортування, година; WT - тариф використання 
механізму за часом, грн../час. 
                                                                         (4.15) 
де QTR — маса матеріалів, що транспортуються, кг; GTR – 
вантажопідйомність автотранспортного засобу, кг; tz- час вантаження-
розвантаження в одному робочому циклі автотранспортного засобу, година.; 
LTR - дальність перевезення матеріалів, км..; XTR- середня швидкість 
автотранспортного засобу, км/год. 
                                                        (4.16) 
де Wb - витрати на використання великих механізмів, грн..; Wm - 
витрати на використання малих механізмів, грн. 
                                                                             (4.17) 
де ti - тривалість використання i-того механізму в одиниці продукції, 
2
година./м . 
Інші витрати рівні: 
93 
 
                              (4.18) 
k1- средства на споруди і розбирання тимчасових будівель і споруд, 
грн.; k2-додаткові витрати при виконанні будівельно-монтажних робіт в 
зимовий (літній) період, грн..; k3-інші супутні витрати, грн..; k4-
адміністративні витрати, грн..; k5- средства на покриття ризиків, грн..; k6-
налоги, збори, обов'язкові платежі, встановлені чинним законодавством і 
невраховані складовими вартості будівництва, грн..; k7-налог на додану 
вартість, грн. k1. k8- визначається згідно ДБН-1.1-1-2000 «Правила 
визначення вартості будівництва». 
Додаткові витрати по влаштуванню шару утеплювача, що 
забезпечують зниження експлуатаційних витрат, визначаються за 
формулою: 
  (4.19) 
де Мy - вартість матеріалів, виробів, грн..; Ау – заробітна плата, грн..; Wy 
– вартість експлуатації машин і механізмів, грн..; Ну - загальновиробничі 
витрати, грн..; Qy — інші витрати.  
Всі витрати перераховані у формулі (4.19) визначаються 
аналогічно витратам приведеним у формулах (4.13-4.18). 
Заданий об'єм робіт визначається за формулою: 
                  (4.20) 
2
де СС - заданий об'єм покрівельних робіт, м . 
При цьому повинна дотримуватися наступна умова: 
                (4.21) 
Використовуючи формули (4.4-4.21) складемо систему рівнянь, 
що описують об'єкт, і нерівностей, яка буде математичною моделлю 
визначення ефективності виробництва покрівельних робіт.  
Цільова функція моделі: 
- для підрядчика 
     
- для замовника 
 
 
94 
 
Обмеження: 
 
 
 
 
Граничні умови: 
 
Побудована математична модель має можливості розширення. 
Наприклад, в модель можливо ввести терміни виконання покрівельних робіт, 
які мають значення і для замовника робіт і для підрядної організації. Хоча 
створена математична модель вже має деякий облік тимчасового інтервалу, 
який виробляється через введений в математичну модель коефіцієнт 
дисконтування. 
Дана математична модель має широку сферу застосування, дозволяючи 
автоматизувати управління будівельною організацією і ухвалення оптимальних 
організаційно-технологічних рішень при виробництві будівельно-монтажних 
робіт. Модель дозволяє вести облік термінів експлуатації продукції, виробленої 
з використанням різних технологій, що дає можливість підвищення 
організаційно-технологічної надійності вироблюваних робіт. 
Створена модель, після невеликої переробки, може знайти своє вживання 
практично у всіх областях будівництва, що розкриває їй широкі можливості. 
Таким чином, можна стверджувати про універсальність створеної 
математичної моделі, яка може знайти своє вживання для пошуку оптимальних 
організаційно-технологічних вирішень при виробництві інших видів будівельних 
робіт. 
Модель дозволяє врахувати терміни виконання будівельно-монтажних 
робіт по технологічних варіантах. Цей облік можливий завдяки введенню в 
математичну модель булевої змінної. 
У моделі враховуються форма і терміни оплати вироблюваних будівельно-
95 
 
монтажних робіт. Облік термінів оплати вироблюваних робіт здійснюється за 
рахунок присутності в моделі коефіцієнта дисконтування. 
Завдяки цьому приведена математична модель має можливість обліку 
різних невизначеностей і рисок. У моделі враховуються: ризик, пов'язаний з 
нестабільністю економічного законодавства і поточної економічної ситуації, 
умов інвестування і використання прибутку; ризик несприятливих соціально-
політичних змін в країні або регіоні; неповнота або неточність інформації про 
динаміку техніко-економічних показників, параметри нової техніки і технології; 
вагання ринкової кон'юнктури, цін, валютних курсів і т, п.; невизначеність 
природно-кліматичних умов; виробничо-технологічний ризик; невизначеність 
цілей, інтересів і поведінки учасників і ін. 
Проведено порівняння варіантів організаційно-технологічних вирішень 
ремонту покрівлі: з традиційного руберойду, рубемасту, мастичних і бітумних 
емульсій. У таблиці 4.4. зведені результати розрахунку які представлені 
графічно на гістограмах 4.8.4.11. 
Таблиця 4.4 
Визначення ефективності технологій покрівельних робіт стосовно об'єкту 
2
застосування на 1000 м  покриття. 
Результат Розрахунко Середньо
Трудо Затра-
Rt, Поточний вий термін -річні 
місткі ти Норма Ефект 
(договір- крок служби витрати 
сть, Zt, тис. дискон- V, тис. 
на ціна) розраху покрівельн замовни
Т, чіл. грн. 
тис. нку, T, та, грн. 
ого ка 
2
годин /1000 рік. Е /1000 м  
грн/1000 покриття n, д, тис. 
2
а 2 м     
м  рік. грн/год  
   
  
1. Ремонт покрівель з руберойду 
 
670 69,590 67,774 0,056 0,18 10 1,799 6,959 
2. Ремонт покрівель з наплавлювального матеріалу 
 
580 66,847 65,275 0,065 0,18 35 1,555 1,91 
3. Ремонт покрівель з холодних мастик 
 
368 35,952 34,955 0,041 0,18 20 0,99 1,798 
4. Ремонт покрівель з бітумних емульсій 
 
96 
 
368 18,680 17,683 0,041 0,18 25 0,99 0,747 
Руберойд Наплавлювальний Мастика Бітумно-
матеріал водна 
емульсія 
 
Рис. 4.8 Порівняння варіантів даних технологій за договірною ціною, тис. 
2 
грн../100м
Руберойд Наплавлювальний Мастика Бітумно-
матеріал водна 
емульсія  
Рис. 4.9 Порівняння варіантів даних технологій по трудомісткості Т, 
2
люд.год/1000м  
97 
 
 
 
Руберойд Наплавлюваний Мастика Бітумно-
матеріал водна 
емульсія 
 
Рис. 4.10 Ефект отримуваний підрядчиком даних технологій відновлення 
2
придатності рулонних покрівель, тис. грн../1000м . 
Руберойд Наплавлювальний Мастика Бітумно-
матеріал водна 
емульсія 
 
Рис. 4.11 Середньорічні витрати замовника даних технологій відновлення 
придатності рулонних покрівель, тис. грн../рік. 
Виходячи з гістограм 4.8 і 4.11 видно, що ефект підрядчика буде 
найбільшим від вживання технології ремонту покрівлі традиційним 
руберойдом а витрати замовника будуть найменшими від вживання 
технології ремонту покрівлі бітумно-водними емульсіями 
98 
 
4.5. Розробка заходів, які направлені на вдосконалення 
організаційно-технологічних рішень по відновленню рулонних 
покрівельних покриттів на основі бітумів  
 
Згідно з результатами виконаних досліджень виявлені найбільш істотні 
чинники, що впливають на техніко-економічні показники і вирішення яких 
дає можливість їх певного поліпшення. 
Дальність транспортування вантажів вручну: Названий чинник 
визначається розмірами і місцем знаходження ремонтованої ділянки покрівлі 
від її граничного контура. Основний варіант підвищення продуктивності 
даного процесу - орієнтація на горизонтальне і вертикальне транспортування 
робочих сумішей по гумовотканинних рукавах, а робочого оснащення - за 
допомогою ручних візків  на пневмоходу. Підйом робочого оснащення за 
допомогою переносних вантажопідйомних засобів, що встановлюються на 
даху, представляється малораціональним із-за відносно незначного змінного 
використання. Доцільнішим є одноразове використання мобільних 
стріловидних кранів на пневмоходу з телескопічною стрілою для підйому і 
зняття технологічного оснащення з даху. 
Об'єм робіт: Зрозуміло, цей чинник істотно впливає на величину 
витрат, пов'язаних з підготовчо-допоміжним циклом робіт. Збільшення 
об'єму робіт в межах одного об'єкту сприяє зниженню питомих 
загальновиробничих витрат. Проте цей чинник слід оцінювати якщо не 
регламентується виконавцем. 
Вологість основи: В разі використання «гарячих» або «холодних» 
мастик на органічних або мінеральних розчинниках в більшості випадків 
потрібна сушка дзеркала покрівлі. Проте, слід врахувати, що нижні шари 
можуть мати залишкову вологість, яку практично не представляється 
можливим видалити загальноприйнятими технологіями. Тут 
раціональнішими можуть розглядатися нанесення шару грунтовки з бітумних 
емульсій розроблених складів. Після його висихання пристрій подальшого 
покриття можна виконувати вищеназваними «гарячими» або «холодними» 
технологіями. 
Можливість використання бітумних емульсій як шар ґрунтовки 
обумовлена наявністю в їх складі каучукової полімерної складової в 
клеєподібному вигляді, що забезпечує насичення існуючого поверхневого 
шару руберойду і тим самим створює передумови достатньої зчіплюваності 
що існує і знов наноситься покриття, у тому числі мастиками або емульсіями. 
Використання бітумних емульсій дозволяє усунути необхідність 
штучної сушки основи, що дає можливість понизити праце- і енерговитрати. 
99 
 
Нерівності покрівлі: Цей чинник робить істотний вплив на можливість 
стоку води з поверхні покрівлі і витрати по усуненню такого дефекту. 
Замість традиційних може бути запропоноване технологічне рішення, 
засноване на використанні бітумних емульсій. В цьому випадку 
вирівнюючий шар може бути влаштований вживанням піщаноемульсійної 
суміші. Тут обоє складові транспортуються окремо по гумовотканинних 
трубках: бітумно-водна емульсія – з напірного бака, пісок – способом 
пневмотранспорту. 
Спочатку на поверхню, що вирівнюється, наносять три шару бітумно-
водної емульсії з проміжною сушкою, чим досягається гідроізолююча 
здатність. Потім наноситься наступний шар бітумно-водної емульсії без 
сушки, в який під невеликим регульованим тиском вноситься пісок. Цей 
піщаний шар знов покривають емульсією з подальшим чергуванням до 
повного вирівнювання поверхні. Піщано-бітумну суміш, що утворилася, 
вирівнюють правилом і після сушки знов покривають шаром бітумно-водної 
емульсії одночасно з покриттям всієї поверхні покрівлі. 
Дане технологічне рішення може оцінюватися як високомеханізоване з 
використанням малодефіцитних матеріалів, що відрізняється достатньою 
простотою і надійністю. Необхідність прискореної сушки шару, що 
вирівнюється, може бути вирішена вживанням обдування стислим повітрям 
за допомогою пристрою багатофорсунки.  
Окрім зниження витрат, пов'язаних із заміною ручної праці 
механізованим і скороченням тривалості робіт, запропоноване організаційно-
технологічне рішення забезпечує повну пожежо- і вибухобезпечність 
процесу. 
Примикання покрівельного килима до вертикальних поверхонь. Цей 
чинник характеризується загальноприйнятою тенденцією останнім часом 
відсутності механічного кріплення елементів в конструктивних вирішеннях 
вузлів примикання, представленого металевими фартухами. Виходячи з цих 
чинників подальше вдосконалення технологій бачиться в суцільному 
пристрої механічного кріплення без істотних ремонтних робіт існуючого 
бітумно-руберойдового примикання. Для цього верхньою кромкою 
металевого фартуха кріплять відповідно верхній край килима, а нижню 
щільно примикають до горизонтальної поверхні (рис. 4.12). Зчленування 
кромок фартуха і поверхні руберойдового килима герметизується бітумно-
водними емульсіями. 
Дане технологічне рішення дозволяє скоротити трудовитрати, 
підвищити продуктивність робіт по відновленню цілісності примикань 
бітумно-руберойдового килима до вертикальних поверхонь і створити умови 
100 
 
тривалого і надійного функціонування даного конструктивного вузла 
покрівлі, який є одним з найбільш схильних до руйнівних процесів. В разі 
наявності частин тих або інших комунікацій, що висунуті над поверхнею 
даху, кріплення фартухів може здійснюватися за допомогою металевих 
хомутів. 
 
 
Рис. 4.12 Конструктивно-технологічне вирішення ремонту примикання 
за допомогою бітумно-водної емульсії 
1 – парапетна стіна; 2 – залізобетонна плита; 3 – старе покрівельне покриття; 4 – 
бітумно-водна емульсія; 5 - дюбелі кріплять фартух; 6 - фартух з оцинкованої сталі; 7 – 
місце герметизації.  
 
До перспективних і конкурентоздатних компонентів емульгаторів для 
виробництва бітумних емульсій можна віднести шлами газоочисток, 
наприклад феросплавного виробництва Запорізького феросплавного заводу. 
Їх гідністю є наявність тонкодисперсних суспензій і лужних домішок. 
Вказаний чинник здатний забезпечити величину рН =10.12, що задовольняє 
необхідним умовам отримання комплексних емульгаторів. 
Запропоновано технологічне рішення, що дозволяє скоротити витрату 
клейового матеріалу і витрат часу при необхідному рівні міцності зчеплення 
приклеюваної знов частини полотнища до основи в процесі усунення здуття і 
відшаровувань. Дія запропонованої технології базується на здатності 
бітумно-каучукового клею, який входить до складу бітумно-водної емульсії 
підвищеної концентрації, проникати в товщу бітуму, що зберігся на поверхні, 
або товщу основи рулонного матеріалу і тим самим надавати їх поверхні 
клеєподібний стан. Розчинник спільно з каучуком, що перейшли в глибші 
шари здатні відновлювати втрати раннє втрачених бітумом легколетючих 
складових і завдяки цьому знов надати певну міру деформативності. У 
101 
 
результаті відновлені таким чином ділянки набувають свого роду здатності 
понизити кінетику процесу старіння.  
Узагальнювальна техніко-економічна оцінка альтернативних 
технологій відновлення покрівельного покриття приведена в таблиці 4.3, а 
також ілюструється гістограмою за показниками приведених витрат, які є 
умовами оцінки доцільності вибору конкретного організаційно-
технологічного рішення. 
Домінуючий вплив на оцінні показники технологічного процесу 
роблять чинники матеріальних і трудових витрат. З врахуванням високої 
механізації бітумно-емульсійних технологій їх подальше збільшення мало 
позначиться на скорочення цього вигляду витрат, тоді як основним резервом 
слід розглядати матеріальні витрати. 
Подальше вдосконалення організаційно-технологічних рішень 
представляється можливим за рахунок широкого включення в технології 
приготування бітумних емульсій всіляких модифікаторів, в першу чергу, з 
числа вторинних сировинних ресурсів, в цілях поліпшення технологічності 
виробництва композиційних матеріалів і робіт, скорочення матеріальних 
витрат. 
У розробленій рецептурі модифікованого бітуму об'єктом його 
подальшого вдосконалення замість сертифікованого каучуку СКІ-3, який 
вводиться в розчиненому в уайт-спиріті вигляді, можуть розглядатися, як 
потенційно можливі, інші варіанти вибору каучуків або полімерів з числа 
вторинних сировинних ресурсів. До них слід віднести відходи 
поліізобутилену і сирих гум, утворювані в процесах розкрою листів при 
виробництві антикорозійних робіт або випуску виробів на їх основі. 
Виявлені закономірності технологічних процесів і організаційно-
технологічних рішень дозволяють варіювати окремими параметрами 
стосовно конкретних завдань. 
 
Висновки за розділом 4 
 
1. Виявлена залежність між гідроізолюючою здатністю формованого 
покриття з бітумних емульсій і технологічними параметрами його нанесення. 
Досить надійний захист здатні забезпечити покриття, сформовані з 2..3 
шарів, що відповідає сумарній витраті бітумно-водної емульсії 900.1000 г/м2. 
2. Виявлена оцінка міри впливу чинників на техніко-економічні 
показники технології відновлення експлуатаційної придатності рулонних 
покрівельних покриттів. 
3. Проведено ранжирування техніко-економічних показників 
102 
 
альтернативних варіантів відновлення експлуатаційної придатності бітумно-
руберойдового килима. 
4. Розроблено організаційно-технологічне вирішення виконання всього 
комплексу ремонтно-відновних робіт м'якого покрівельного покриття. 
Встановлено, що технологічний процес може бути представлений як 
послідовно-переривистий потоковий метод, що включає чотири частних 
потоків у складі об'єктного. 
5. Показані деякі шляхи підвищення ефективності організаційно-
технологічних заходів. Результат аналізу витрат по кожному варіанту 
можливих технологій дозволили встановити основні напрями зниження 
ресурсоємкості кожної.  
6. Обґрунтований показник оцінки ефективності технології покрівельних 
робіт - чистий дисконтований дохід, який дозволяє комплексно оцінити 
витрати на виробництво робіт і отримувані результати і привести їх до одного 
часу відліку. 
7. Розроблена економіко-математична модель визначення ефективного 
варіанту технологічного вирішення покрівельних покриттів. 
103 
 
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 
1. Виконано обґрунтування раціональної технології влаштування 
гідроізоляції з використанням бітумних емульсій з модифікаторами та 
існуючих методів відновлення експлуатаційної придатності покрівель з 
систематизацію відомих чинників руйнування рулонних покрівельних 
покриттів. Це привело до необхідності пошуку ефективних технологій у 
зв'язку з невеликими термінами експлуатації покрівель з вживаними 
дорогими і трудомісткими методами і потребою часткового ремонту або 
заміни рулонного килима. 
2. Запропоновані при зниженні вартості, трудомісткості і екологічних 
забруднень шляхи усунення недоліків відомих технологічних рішень по 
відновленню експлуатаційної придатності покрівельних покриттів, для 
забезпечення можливості довговічного попередження появи дефектів і 
пошкоджень, що забезпечують довговічність, надійність і техніко-
економічну ефективність за рахунок модифікації бітумів і емульгаторів, 
здатних регулювати технологічні і експлуатаційні параметри на всіх стадіях 
приготування і вживання створеного композиційного матеріалу. 
3. Встановлені взаємозв'язки між величиною модифікуючих добавок і 
параметрами бітумів в технологіях покрівельних бітумних емульсій. 
Визначені оптимальні склади модифікуючих добавок по критеріях досить 
низької в'язкості розігрітого бітуму відповідно до технології приготування 
бітумної емульсії і підвищеної теплостійкості після деемульгування по 
вимогах експлуатаційної достатності.  
Проаналізована технологія виробництва бітумних емульсій 
комплексного емульгатора на основі вторинних сировинних ресурсів, 
представлених підмильним лугом і пульпою червоних шламів, які 
забезпечують добру емульгованість бітумів і яка посилюється включенням 
до складу бітуму кремнійорганічної рідини. Розкриті закономірності 
дозволили знайти оптимальні співвідношення компонентів комплексного 
емульгатора у водних розчинах, які знаходяться в співвідношенні 5% 
підмильного лугу до пульпи червоних шламів і сумарний вміст яких в 
розчині дорівнює 46…50%. Комплексний емульгатор, що включає названі 
вторинні продукти дозволяє регулювати технологічні і експлуатаційні 
властивості бітумно-водної емульсії. 
4. Сформувані нові конкурентоздатні рішення технології покрівельних 
робіт з використанням покриттів з бітумних емульсій, що  показують велику 
довговічність порівняно з традиційними завдяки модифікуючим добавкам, 
твердофазовим і іншим складовим комплексного емульгатора, які здатні 
104 
 
надавати антиокислювальну, захисну і утримуючу дію на високомолекулярні 
складові деемульгованого бітуму. Аналіз результатів випробувань показав, 
що втрата маси деемульгованого бітуму менше в 3 рази і зниження гнучкості 
– в 1,14 разів по відношенню до контрольних зразків з традиційних 
матеріалів через дію компонентів того, що модифікує і комплексів, що 
емульгують. Обґрунтовані встановлені технологічні параметри і режими 
влаштування захисного покриття нанесенням 2…3 шарів бітумно-водної 
2
емульсії в'язкістю 30…35 с. і сумарною витратою 1200…1300 г/м  та 
можливістю додаткової економії. Формоване покриття має гідроізолюючу 
здатність, достатню для відновлення загальної водонепроникності існуючої 
покрівлі або попередження втрати цієї функції. 
5. Побудовано економіко-математичну модель визначення ефективного 
варіанту технологічного вирішення всього комплексу ремонтно-відновних 
робіт м'якого покрівельного покриття. Технологічний процес може бути 
представлений як послідовно-переривистий потоковий метод з послідовним 
виконанням підготовчих операцій і безперервним нанесенням покривного 
шару з технологічною перервою для виконання допоміжних операцій. 
6. Виконана оцінка  ефективності вдосконалених технологічних і 
організаційних рішень які оцінюються зниженням собівартості і 
трудомісткості по відношенню з технологією влаштування наплавних 
рулонних матеріалів. Обґрунтовано раціональну область  застосування.   
105 
 
Список використаних джерел 
 
1. ДБН В.2.6-14-97 Покриття будівель та споруд: зб. нормат. док. / 
ред. О.Т. Павлюк. – К., том 1, 2 и 3., 1998. – 109 с.. 
2. Покрівельні роботи: навчальний посібник / [Лівінський О.М., 
Терновий В.І., Терновий І.В. та ін.]: за редакцією д.т.н., проф. 
Лівінського О.М. – К.: «МП Леся», 2008. – 276 с.  
3. Долговечные конструкции плоских крыш / Э. Трефф. –   М.: 
Стройиздат, 1988. – 135 с. 
4. Справочник строителя-ремонтника / Бадьин Г.М., Заренков В.А. 
Иноземцев В.К. – М.: Издательство ассоциации строительных ВУЗов, 
2002. – 496 с. 
5. Огляд ринку будівництва та будівельних матеріалів. Режим доступу: 
http://www.stroyka.ua/Rynok/1525296/rynok-myagkikh-krovelnykh-
materialіv.01.11.2023.  
6. Информационно-диагностический анализ развития износа 
гражданских зданий / Э.В. Сазонов, Ю.А. Воробьѐва // Изв. вузов. 
Строительство. – 2005. –№5. – С. 118-121. 
7. Кровельные материалы / Г.Н. Бурмистров. 3-е изд. перераб. и доп. 
– М.: Стройиздат, 1990. – 176 с. 
8. Белевич В.Б. Устройство облегченных крыш при возведении 
производственных зданий / В.Б. Белевич, В.И. Медунов // Кровля и изоляция. – 
2003. -№2. – С. 11-17. 
9. Проблема выбора материала для ремонта рулонных кровель / А.Л 
Жолобов, А.Л. Четвериков // «Композиционные строительные материалы. 
Теория и практика». Сборник научных трудов международной научно-
практической конференции. - Пенза, 2003. - С.80-82. 
10. Мастика кровельная и гидроизоляционная битумно-резиновая 
"БРИТ-К": ТУ 5775-004-46487504-2004. - разработаны ООО «РИНТЕК», 
2004. – 36 с. 
11. Эмульсии, их теория и техническое применение / Клейтон В.// - М.: 
Изд-во иностр. лит., 1980. - 679 с. 
12. Универсальные водо-битумные эмульсии: диссертация ... кандидата 
технических наук: 02.00.11 / Абдуллин А.И. – , 2005. – 129 с.  
13. Полимербитумные кровельные и гидроизоляционные материалы / 
A.M. Кисина, В.И. Куценко. - Л.: Стройиздат, 1989.- 134 с. 
14. Кровельные водоэмульсионные лигнобитумные мастики: дисс. ... 
канд. техн. наук: 05-23-05 / Плотникова Т.Н.- , 1995.- 171 с. 
106 
 
15. Самопроизвольное эмульгирование битумов / А.В. Бернштейн - 
Киев: Наукова думка, 1989.- 70 с. 
16. Плотникова И.А. Исследование отечественных катионных ПАВ как 
эмульгаторов / И.А. Плотникова // Исследование и применение дорожных 
эмульсий: Труды СоюздорНИИ.- 1982 - Вып. 57.-  С. 5-24. 
17. Катионные эмульсии дорожного битума: Материалы симпозиума 
французской фирмы «Прохинор». - М., 1984. — 41 с. 
18. Применение поверхностно-активных веществ и активаторов при 
приготовлении асфальтобетонных и других битумоминеральных смесей / 
ЦБНТИ Миндорстроя: Реф. информация. - М. - 1986. – 45 с. 
19. Akzo Chemie Nederland B.V. Cationics in road. - 1991. - 23 p. 
20. Битумные эмульсии. Основы физико-химической технологии 
производства и применения / Ф.В. Карпенко, А.А. Гуреев. - М. : 
ЦНИИТЭнефтехим, 1998. - 192 с. 
21. Битумные эмульсин на катионоактивных эмульгаторах / Е.М.  
Нашиванко // Труды первой конференции по получению и применению 
эмульсий в дорожном строительстве. - Рига, 1983 .- С. 115-121. 
22. Разработка и применение гидроизоляционных материалов на основе 
битумов, модифицированных полимерами и отходами их производства / А.М. 
Кисина // Химия и экология композиционных материалов на основе битумных 
эмульсий и модифицированных битумов. – , 1999. - С. 96. 
 
23. Модификация битума высоковязкими полимерами / П. Бикерт, К. Порт, 
В. Робсс // Строительные материалы. - 1997. - №12. - С. 22. 
24. Baxter D. Applications must adjust to differences among modified bitumen's 
/ D. Baxter // Prof. Roof. - 1997. - vol 21. - № 2. - P. 52-60. 
25. Стабилизация структуры модифицированных битумных вяжущих 
дорожного назначения: дис. канд. техн. наук: 05.23.05 / Давиденко О.В., 1999. – 
194 с. 
26. De Filippis P. Improving the ageing resistance of straight run bitumen's by 
addition of phoshrus compounds / P. De Filippis, С. Giavarini, M. Scarsella // Tuel. - 
1995. - 74 № 6. - P. 836-841. 
27. Многослойный  кровельный материал / Д. Стеканов // Сельское 
строительство. - 1992. - № 12. - С. 32-33. 
28. Исследования влияния поверхностно-активных добавок на свойства 
эмульгированного битума / М.И. Волков, Л.А. Кириллова // В кн.: Улучшение 
битумов добавками высокополимеров, взаимодействие битумов с минеральными 
материалами, битумные эмульсии:.  1989. - Вып. 50.- С. 126-130. 
107 
 
29. Технические указания по приготовлению и  применению 
дорожных эмульсий: ВСН П5-85. - М.: Транспорт, 1986.- 80 с. 
30. Технологический регламент на производство и применение в дорожном 
строительстве катионных битумных эмульсий с использованием импортного 
оборудования:., 1996. - 56 с 
31. Битумы и битумные композиции/Печеный Б.Г.–М:Химия,1990 – 256 с. 
32. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиноминальных 
моделей. – М.: Металлургия, 1982. – 752 с. 
33. Эксплуатационная долговечность полимерных строительных 
материалов в сборном домостроении. / Зайцев А.Г.-М.:Стройиздат, 1982 - 241 с. 
34. Методика определения потенциального срока службы битуминозных 
рулонных и мастичных материалов: ЦНИИПромзданий., 1989.- 23 с. 
35. ДСТУ Б В.2.7-83-99. Матеріали рулонні покрівельні та 
гідроізоляційні. Методи випробувань: -  К.:, 1994. - 94 с. 
36. Выявление дефектов кровли и их устранение / Белевич В.Б. // Серия 
«Застройщик». Крыши и кровли: Справочник. – 2001. -№8 - С. 245-253. 
37. Рекомендации по эксплуатации и ремонту кровель из рулонных 
материалов: ЦНИИПромзданий. - М.: Стройиздат, 1986. - 40 с. 
38. Организационно-технологические основы повышения эффективности 
устройства мягких кровельных покрытий / Д.Г. Одинцов, В.Н. Иванов, И.С. 
Клопунов // Тезисы докладов на Международной научной конференции,.-, 
2000.- Т, IV. - С. 25-26. 
39. Принципы анализа капитальных вложений / Е.Ю. Антипенко, В.И. 
Доненко.- Запорожье: Фазан, 2005. — 420 с. 
40. ДСТУ Б А.3.2-11:2009 Роботи покрівельні та гідроізоляційні. 
Вимоги безпеки/ Чинний від 2010-08-01. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
108 
 
Анотація 
Дорошенко В.О. «Обґрунтування раціональної технології влаштування 
гідроізоляції з використанням бітумних емульсій з модифікаторами». – 
Рукопис. 
Кваліфікаційна робота магістра здобувача вищої освіти за 
спеціальністю 192 - Будівництво та цивільна інженерія. – Черкаський 
державний технологічний університет, Черкаси, 2023. 
Кваліфікаційна робота магістра присвячена дослідженню та 
обґрунтуванню раціональної технології влаштування гідроізоляції з 
використанням бітумних емульсій з модифікаторами, що дає можливість 
збільшити довговічність гідроізоляційних робіт, підвищити надійність та 
якість проведених робіт, у порівнянні зі іншими традиційними матеріалами. 
 Ключові слова: гідроізоляція, технологія, емульсія, модифікатори, 
технологічні параметри,  надійність покриттів.
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
