CC BY
73
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
УДК 665.775:66-963 DOI: 10.30977^^.2219-5548.2018.83.0.5
БИТУМЫ МАЛОЙ ПЕНЕТРАЦИИ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ СТИРОЛ-БУТАДИЕН-СТИРОЛОМ
Галкин А.В., Пыриг Я.И., ХНАДУ
Аннотация. Приведены результаты исследования трёх битумов разных структурных типов и близкой пенетрации как основы получения модифицированных полимером битумов для асфальтобетонов с высоким модулем упругости. Выполнена оценка теплостойкости модифицированных полимером СБС битумов в зоне инверсии фаз, и определена их стабильность при хранении.
Ключевые слова: битум, модифицированный полимером, температурная чувствительность, стабильность, пенетрация.
Введение
В 60-х годах прошлого века во Франции была начата разработка концепции асфальтобетонов с повышенным модулем упругости (EME) как нижнего слоя асфальтобетонного покрытия [1]. Разработки, прерванные нефтяным кризисом 70-х годов, были возобновлены в 80-х и, получив широкую популярность, применены и в других странах (Англия, Австралия, Южная Африка) [2]. К тому времени стало очевидным, что более перспективным является устройство поверхности покрытия из слоя асфальтобетона, обладающего высокой жёсткостью, что позволяет снизить истираемость, избежать колееобра-зования, уменьшить суммарную толщину слоёв дорожной одежды за счёт распределения нагрузки верхним слоем покрытия на большую площадь.
Для обеспечения высоких модулей упругости асфальтобетона используется вяжущее с пенетрацией от 10 х 0,1 мм до 30 х 0,1 мм. При этом для стран с континентальным и резко континентальным климатом (стабильно высокая температура летом и стабильно низкая зимой) проявляется проблема трещи-ностойкости покрытия, обусловленная значительным перепадом температур. Для того чтобы обеспечить меньшую температурную чувствительность асфальтобетона, вяжущее, применяемое при его производстве, должно обладать расширенным интервалом пластичности - разницей между температурой размягчения и температурой хрупкости, определяющей температурный диапазон работоспособности материала.
Решением является использование битумов "мультиград", или модификация применяемых дорожных битумов добавками (в основном полимером), что способно существенно расширить интервал пластичности вяжущего.
Анализ публикаций
Технологии модификации битума полимером позволяют создавать вяжущие с существенно расширенными интервалами пластичности. Использование таких вяжущих подразумевается в более сложных климатических условиях (система SHRP Superpave) [3]. При этом для модификации преимущественно использовать битумы высокой пенетрации - это позволяет больше изменить свойства вяжущего при равном содержании полимера (с сохранением температуры хрупкости, присущей исходному битуму), обеспечить большую совместимость полимера с битумом и более высокую стабильность полученного вяжущего при хранении при технологических температурах [4].
Обратная ситуация наблюдается при применении битумов малой пенетрации (БНД 40/60), необходимых для получения битумов, модифицированных полимером (БМП) для асфальтобетонов с повышенной жёсткостью с пенетрацией 10 - 30 х 0,1 мм. В этом случае температура хрупкости вяжущего может быть снижена только введением высоких концентраций полимера, приводящих к явлению инверсии полимерной и битумной фазы БМП на микроуровне [5].
При широко используемой концентрации полимера типа СБС в 3 % полимер, пластифицированный битумными маслами, находится в виде отдельной фазы, диспергированной в битумной среде. Это обеспечивает повышение температуры размягчения на 1520 °С, но практически не изменяет температуру хрупкости БМП. При этом наблюдаемый рост температуры размягчения мало связан с колеестойкостью асфальтобетона при высоких температурах [6], что не позволяет заменить битумы БМП большей пенет-рации, ориентируясь на их высокую теплостойкость, - более объективным показателем теплостойкости БМП является температура, при которой пенетрация вяжущего составляет 800 х 0,1 мм (Г8оо).
Увеличение концентрации полимера типа СБС приводит к возрастанию объёма полимерной фазы и превращению её в среду (инверсия фаз), непрерывную в объёме образца. В результате температура хрупкости, которая до этого изменялась несущественно, при переходе БМП через инверсию фаз начинает интенсивно снижаться.
Цель и постановка задачи
Нахождение концентрации полимера, при которой происходит инверсия фаз, является важным аспектом проектирования свойств БМП малой пенетрации для асфальтобетонов с повышенным модулем жёсткости. Битумы равной пенетрации, но разного структурного типа обладают разным групповым составом, что, вместе с различиями в химическом составе масел, может приводить к сложностям прогнозирования концентрации полимера, обеспечивающей инверсию фаз БМП.
Целью данной работы было оценить эффективность получения вяжущего малой пе-нетрации модификацией вязких битумов разного структурного типа, произведенных по разной технологии в различных странах.
Объекты исследования
Для анализа были выбраны битумы, окисленные из одного сырья, производства Беларусь (Мозырь) с пенетрацией 89 х 0,1 мм (Бм1) и 50 х 0,1 мм (Бм2), битум остаточный, производства Ирак, с пенетрацией 48 х 0,1 мм (Би), и окисленный в лаборатории из отечественного гудрона до пенетрации 48 х 0,1 мм (Бо).
В качестве полимера использован термо-эластопласт СБС Кратон в концентрации 3, 6
и 9 % для битумов Бм; 3, 4 и 5 % для битумов Би и Бо. Модификация осуществлялась в лабораторной мешалке при скорости вращения винта 1000 об/мин, температуре 180 °С в течение 1,5-2 ч (до прохождения пробой проверки на однородность, согласно п. 9.2 ДСТУ Б В.2.7-135:2014 [7]).
Характеристики исходных битумов
Анализ свойств исходных битумов позволяет при равной пенетрации отнести их к разным структурным типам (табл. 1). Битум Би, полученный вакуумной дистилляцией, является ярко выраженным типом «золь» с индексом пенетрации менее -1 (-1,44) и коэффициентом стандартных свойств менее 0,07. Битумы Бм1 и Бм2 относятся к промежуточному типу «золь-гель», характерному для большинства используемых в Украине окисленных битумов - их индексы пенетрации составляют -0,66 и -0,05 соответственно. В то же время битум Бо, полученный окислением, по индексу пенетрации относится к промежуточному типу «золь-гель», но коэффициент стандартных свойств (0,56) относит этот битум к типу «гель».
Таблица 1 - Свойства исходных битумов
Показатель Бм1 Бм2 Бо Би
Пенетрация при 25 °С, х 0,1 мм 89 50 48 48
Температура размягчения (ТКишХ °С 46,4 54,9 57,1 49,4
Температура, при которой пенетрация равна 800 X 0,1 мм (Г8оо), °С 47 56 58,5 47
Температура хрупкости, °С -17 -14 -18 -7,5
Растяжимость (дуктиль-ность) при 25 °С, см >100 55 16 >100
Индекс пенетрации -0,66 -0,05 0,33 -1,44
Коэффициент стандартных свойств <0,08 0,15 0,56 <0,07
Изменение свойств после 5 часов старения при 163 °С Потеря массы после прогрева, % -1,19 -0,014
Остаточная пенетрация, % 85,4 83,3
Изменение температуры размягчения, °С 6,2 2,4
Различия структурно-реологического типа обуславливают больший интервал пластичности битума Бо и, соответственно, более низкую температуру хрупкости (-18 °С для Бо против -7,5 °С для Би). При этом если
дистилляционный битум Би демонстрирует растяжимость свыше 100 см, окисленный битум Бо не удовлетворяет требованиям ДСТУ по этому показателю - его дуктиль-ность составляет 16 см, что намного ниже минимально допустимого значения в 45 см для марки БНД 40/60. Битум Бм2, обладающий структурным типом «золь-гель» и близкой пенетрацией, по всем остальным характеристикам находится между указанными битумами. Для битума Бм1, как для менее вязкого битума, характерные температуры смещаются в сторону меньших значений. При этом ему присуща температура размягчения Г800 дистилляционного битума Би (47 °С) при температуре хрупкости битума окисленного Бо (-17; -18 °С).
Для битумов типа «гель» характерно интенсивное старение за счёт испарения лёгких фракций. Исследованный битум Бо при испытании на старение показал набор массы, возможно за счёт продолжающегося окисления, компенсировавшего потерю массы при испарении масел. Изменения пенетрации были близки у обоих битумов, в то же время прирост температуры размягчения проходил более интенсивно для окисленного битума (почти в 2,5 раза).
Исходя из полученных данных, битум Бо не может быть использован для приготовления асфальтобетона, но может рассматриваться как сырьё для получения модифицированного битума.
Нахождение области инверсии фаз для битумов, модифицированных полимером
Модификация битумов полимером привела к закономерному изменению общих характеристик - падению пенетрации, росту температуры размягчения, проявлению эластичности (табл. 2).
Таблица 2 - Свойства битумов, модифицированных полимером СБС
Окончание табл. 2
Ис- Соде-
ход- ржа- П25, 0,1 мм
ное вяжу-жу- ние СБС 1101, Тр, °С тхр, °С Д25, см Э25, % т800 °С tg а
щее %
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 89 46,6 -18 100 - 47 0,042
Бм1 3 67 54,3 -15 46 70 55 0,036
6 48 76,6 -26 61 100 69 0,028
9 35 103,2 -42 88 98
Бм2 0 50 54,9 -14 55 - 56 0,038
3 41 62,8 -13 18 67,5 65 0,031
1 2 3 4 5 6 7 8 9
6 34 84,6 - 41 88 79 0,025
9 24 100,6 <-45 >85 93
Бо 0 48 57,1 -18 16 - 58,5 0,034
3 34 71,6 -18 11,9 71,4 75,5 0,026
4 30 76,6 -18 13,1 83,2 85,0 0,023
5 24 83,5 <-32 17 84,6 92,5 0,022
Би 0 48 49,4 -7,5 >100 - 47,0 0,055
3 36 53,6 -7,5 81 55,1 51,0 0,052
4 33 57,4 -9 >100 87 52,0 0,056
5 28 77,5 -26 84,7 93,5 53,5 0,046
Интенсивность изменения свойств БМП с увеличением концентрации полимера во многом обусловлена изменениями его морфологии. Согласно [5] при приближении к зоне инверсии фаз температура размягчения изменяется в наибольшей степени, эластичность достигает значения, близкого к максимальному, и начинает снижаться температура хрупкости БМП. Свойства всех исследованных БМП указывают на концентрацию полимера в 5 % как отвечающую инверсии фаз. При этой концентрации температура хрупкости БМП на вязких битумах снижается до уровня, приемлемого для всех марок дорожных битумов БНД (рис.1). Пенетрация при 5 % полимера для трёх битумов близкой пенетрации находится в диапазоне 2428 х0,1 мм, что переводит их в класс вяжущих, которые можно использовать для получения высокомодульных асфальтобетонов.
Рис. 1. Изменение температуры хрупкости БМП при повышении концентрации полимера типа СБС при использовании битумов: ♦ - Бм1, ▲- Бм2, ■ - Бо, • - Би; светлыми маркерами показаны пределы, ниже которых находится температура хрупкости соответствующего вяжущего
В то же время для битума Бм1 с пенетрацией 89 х0,1 мм введение полимера в количестве 9 % не привело к изменению пенетрации до значения 30 х0,1 мм (35 х0,1 мм).
Исходя из этого, использование битумов БНД 60/90 для получения БМП с заданными характеристиками может быть необоснованным.
Согласно полученным данным можно предполагать, что чем выше вязкость исходного битума, тем резче снижается температура хрупкости при инверсии фаз. Так, модификация битума с пенетрацией 89 х0,1 мм 6 % полимера снижает его температуру хрупкости на 8 °С, в то время как модификация 5 % полимера битумов остаточного (Би) и окисленного (Бо), обладающих пенетрацией в 48 х0,1 мм снижает температуру хрупкости на 18,5 °С и больше чем на 14 °С соответственно. При этом для близкого к типу гель битума окисленного, изначально обладающего температурой хрупкости -18 °С, температура хрупкости после модификации 5 % СБС ниже -32 °С, в то время как для битума дис-тилляционного типа «золь», при исходной температуре хрупкости -7,5 °С, модификация понижает её только до -26 °С.
Температура размягчения, определяемая методом Кольца и Шара, при инверсии фаз находится в диапазоне от 77 °С до 85 °С, что должно гарантировать колеестойкость асфальтобетонов на этих БМП. Но при детальном анализе, с использованием температуры, при которой пенетрация равна 800 х0,1 мм, теплостойкость дистилляционного битума оказывается существенно меньше.
Для окисленных битумов равной пенет-рации типа «гель» и «золь-гель» Т800 составляет 90 °С (Бо+5 % СБС) и 79 °С (Бм2 + 6 % СБС) соответственно. Для битума золь, при том, что резкое снижение температуры хрупкости указывает на инверсию фаз, Т800 составляет всего 53,5 °С. При тесной корреляции показателя Т800 с колеестойкостью асфальтобетона (в отличие от ТКиШ) [6] такое значение температуры размягчения БМП является свидетельством вероятного отсутствия теплостойкости асфальтобетона на подобном вяжущем.
Различие реакции исследованных битумов на модификацию полимером даёт возможность оценить эффективность модификации, что возможно при более детальном анализе динамики изменения теплостойкости с введением полимера по температурной чувствительности вяжущего.
Температурную чувствительность вяжущего можно выразить через тангенс угла наклона температурных зависимостей логарифма пенетрации - чем меньше наклон зависимости, тем меньше меняются свойства
битума с температурой и шире его интервал пластичности.
Для полученных вяжущих, отличающихся содержанием полимера, была построена концентрационная зависимость температурной чувствительности (рис 2).
Согласно полученным данным введение полимера, расширяя интервал пластичности, уменьшает угол наклона зависимостей. Но чувствительность зависимости к структурному типу битума оказывается существенно выше чувствительности к модификации полимером исследованных концентраций.
0,06 - -- -- -- -- --
* II—______ ■
о 0,05 --Т -------
ф
I 0,01 ф
о ------
0 1 2 3 4 5 6
Содержание полимера, %
Рис. 2. Изменение температурной чувствительности вяжущего при модификации полимером типа СБС битумов: ♦ - Бм1, ▲ - Бм2, ■ - Бо, • - Би
При этом наиболее значимым результатом является большее влияние полимера на битумы, близкие к структурному типу «гель». Можно было ожидать, что полимер в меньшей степени повлияет на битумы, изначально обладающие широким интервалом пластичности, но температурная чувствительность при модификации битума Бо 5 % СБС снижается с 0,34 до 0,21 (почти на 40 %), в то время как для битума Би и 5 % СБС снижение с 0,55 до 0,49 составляет только 12 %.
Стабильность битумов, модифицированных полимером при инверсии фаз
Отдельной проблемой технологии производства и применения БМП является потеря ими стабильности при хранении при технологических температурах. Ряд исследований [4, 8, 9] указывает на опасность расслоения модифицированного битума при высокой концентрации полимера и использовании вязкого битума для модификации. Тем не менее, различие реологического типа битума может влиять на скорость расслоения систе-
мы и обеспечивать большую стабильность БМП при высоких концентрациях полимера.
Результаты оценки стабильности при прогреве битума 3 цикла по 8 часов при температуре 180 °С приведены в табл. 3. Рассло-
В зоне инверсии фаз была отмечена потеря стабильности как для БМП на битумах типа «золь», так и на битумах, близких к типу «гель», но при этом и по пенетрации, и по температуре размягчения для битума «золь» было зафиксировано меньшее расслоение. При концентрации полимера в 3 % БМП на битуме «золь» остался стабильным. БМП на битумах промежуточного типа (Бм) показали падение стабильности с увеличением вязкости.
Наибольшее расслоение во всех случаях было присуще БМП на битуме, близком к типу «гель». Это позволяет сделать вывод о том, что преимущества битумов типа «гель» для получения БМП могут быть нивелированы потерей стабильности при хранении. БМП малой пенетрации на этих битумах необходимо использовать непосредственно после приготовления, исключая возможность их расслоения.
Выводы
1. Приведенные данные позволяют сделать вывод о большей приемлемости битумов, близких к типу «гель», для получения БМП малых пенетраций. В пользу этого свидетельствует больший интервал пластичности таких вяжущих при равной концентрации полимера, обеспечивающей инверсию фаз БМП. При этом низкая температура Т800, полученная для БМП на битуме типа «золь», ставит под сомнение колеестойкость покрытия №МА на его основе.
2. Доказана возможность получать БМП на основе битумов, близких к типу «гель», которые не отвечают требованиям к дорожным битумам.
ение оценивалось по разнице пенетрации, температуры размягчения и эластичности верхней и нижней частей образца после выдерживания, отнесённой к их среднему значению.
3. При всех преимуществах БМП на битумах, близких к типу «гель», их отличает низкая стабильность при высоких температурах, что может обуславливать ряд технологических трудностей, связанных с необходимостью использования таких БМП непосредственно после приготовления.
Литература
1. Sybilski Dariusz. High modulus asphalt concrete with limestone aggregate / Dariusz Sybilski, Wojciech Bankowski, M. Krajewski // International Journal of Pavement Research and Technology. - 2010. - № 3(2). - P. 96-101.
2. Золотарёв В.А. Ресурсо-, энерго и экосбере-жению нет альтернативы / В. А. Золотарёв // Автомобильные дороги. - 2016. - № 3. -С. 42 - 48.
3. Cominsky R.J. The Superpave Mix Design Manual for New Construction and Overlays / Ronald J. Cominsky. - Washington, DC.: Strategic Highway Research Program, 1994. -172 p.
4. Галкин A.B. Стабильность битумополимеров при технологическом хранении / А.В. Галкин // Вестник ХНАДУ. - 2005. - № 30. -С. 183 - 186.
5. Золотарёв В.А. Свойства битумов, модифицированных полимерами типа СБС / В.А. Золотарёв // Автодорожник Украины. - 2003. - №5. - С. 25-27.
6. Золотарёв В.А. Битумы, модифицированные полимерами и добавками. Избранные труды. Том 2 / В.А. Золотарев. - Санкт-Петербург: Славутич, 2013. - 152 с.
7. Биуми дорожш, модифжоваш полiмерами. Техшчш умови: ДСТУ Б В.2.7-135:2014. -[Чинний вщ 2015-04-01]. - К.: Мшстерство репонального розвитку, будiвництва та жит-лово-комунального господарства Украши, 2015. - 23 с. - (Нацюнальний стандарт Украши)
Таблица 3 - Расслоение БМП в зависимости от типа исходного битума и концентрации полимера
Исходное вяжущее П25, -0,1мм Тр, °С Э25, %
Верх Низ Расслоение, % Верх Низ Расслоение, % Верх Низ Расслоение, %
Бо + 3 % 103 21 132,3 84,9 80,5 5,3 100 48 70,3
Бо + 4 % 115 16 151,1 88,2 87,9 0,3 100 45 75,9
Бо + 5 % 104 11 161,7 91,1 92,5 -1,5 100 43 79,7
Би + 3 % 40 40 0,0 54,9 54,8 0,2 51 49 4,0
Би + 5 % 55 26 71,6 108,3 57,9 60,6 99,3 40,2 84,7
Бм1 + 3 % 72 53 30,4 57,6 53,1 8,1 93 47 65,7
Бм2 + 3 % 52 32 47,6 78,0 64,9 18,3 95 60 45,2
8. Всемирная дорожная ассоциация. Технический комитет «Нежёсткие дороги» (С8). Модифицированные битумные вяжущие, специальные битумы и битумы с добавками в дорожном строительстве / [пер. с франц.: д.т.н. Золотарёва В.А., инж. Беспаловой Л.А.; под общей ред. д.т.н. Золотарёва В.А., д.т.н. Братчуна В.И.]. - Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2003. - 228 с.
9. Effect of the morphology of SBS modified asphalt on mechanical properties of binder and mixture / Akiyoshi Hanyu, Sadaharu Ueno, Atsushi Kasahara, Kazuo Saito // Journal of the Eastern Asia Society for Transportation Studies. -2005. - №6. - Р. 1153-1167.
References
1. Sybilski Dariusz, Bankowski Wojciech & Krajewski M. (2010). High modulus asphalt concrete with limestone aggregate. International Journal of Pavement Research and Technology, 3(2), 96-101.
2. Zolotaryov V.A. (2016). Resurso-, energo i ekosberezheniyu net alternativyi [There is no alternative for the resources energy and ecology saving] Avtomobilnyie dorogi. - Automobile roads, 3, 42-48 [in Russian].
3. Cominsky R.J. (1994). The Superpave Mix Design
Manual for New Construction and Overlays. Washington, DC: Strategic Highway Research Program.
4. Galkin A.V. (2005). Stabilnost bitumopolimerov pri tehnologicheskom hranenii [Polymer modified bitumen stability at technological storing]. Vestnik HNADU. - Bulletin of KhNAHU, 30, 183-186 [in Russian].
5. Zolotaryov V.A. (2003). Svoystva bitumov, modifitsirovannyih polimerami tipa SBS [Properties of bitumen modified by SBS-type polymer] Avtodorozhnik Ukrainyi. - Motor-roader of Ukraine, 5, 25-27 [in Russian].
6. Zolotaryov V.A. (2013) Bitumyi, modifitsirovannyie polimerami i dobavkami. Izbrannyie trudyi [Polymer and additives modified bitumen. Selected publications]. V. 2. (Vols. 1-3). St. Petersburg: Slavutich [in Russian].
7. Bitumi dorozhni, modifikovani poiImerami. Tehnichni umovi [Polymer modified paving bitumen. Technical requirements]. (2015): DSTU B V.2.7-135:2014 from 1th April 2015. Kiev: Ministerstvo regionalnogo rozvitku, budivnitstva ta zhitlovo-komunalnogo gospodarstva Ukraini [in Ukrainian].
8. Zolotaryov V.A. & Bratchun V.I. (Eds) (2003).
Vsemirnaya dorozhnaya assotsiatsiya. Tehnicheskiy komitet «Nezhyostkie dorogi» (S8). Modifitsirovannyie bitumnyie vyazhuschie, spetsialnyie bitumyi i bitumyi s dobavkami v dorozhnom stroitelstve [World road association. Technical Committee "Non-rigid pavements"
(S8). Polymer modified binders, special bitumen and bitumen with additives in road building]. (V.A. Zolotaryov &. L.A. Bespalov, Trans). Kharkov: KNADU [in Russian]. 9. Akiyoshi Hanyu, Sadaharu Ueno, Atsushi Kasahara & Kazuo Saito. (2005). Effect of the morphology of SBS modified asphalt on mechanical properties of binder and mixture. Journal of the Eastern Asia Society for Transportation Studies, 6, 1153-1167.
Галкин Андрей Владимирович, к.т.н., ст. научн. сотрудник,
Харьковский национальный автомобильно-
дорожный университет,
ул. Ярослава Мудрого, 25, Харьков, 61002,
Украина, телефон +38 067-799-64-32,
a.galkin0906@gmail.com
Пыриг Ян Иванович, к.т.н., ст. научн. сотрудник,
Харьковский национальный автомобильно-
дорожный университет,
ул. Ярослава Мудрого, 25, Харьков, 61002,
Украина, телефон +38 098-446-62-68,
pirig2000@gmail.com
STYRENE-BUTADIENE-STYRENE MODIFIED LOW PENETRATION BITUMEN
A. Galkin, Senior Researcher, PhD (Eng.), Kharkiv National Automobile and Highway University
Y. Pyrig, Senior Researcher, PhD (Eng.), Kharkiv National Automobile and Highway University
Abstract. The tendency to construct road pavements with high stiffness module requires using low penetration bitumen in their composition. The fragility of such bitumen is a well-known issue for the countries with severe climate conditions - such as low temperature at winter. The bitumen modification by high amount of SBS-type polymer is able to significantly decrease their brittle point. This process is based on micromorphology changing, and starts when the amount of polymer is enough for creating a continuous polymeric phase in binder (phase inversion). Trough using high modified bitumen as a decision it is preferable to know the required amount of polymer, that can vary for different types of bitumen. The goal of this work was to estimate the influence of bitumen structural type on amount of polymer that required for low temperature characteristic changing. The first criterion was to obtain the polymer modified bitumen with brittle temperature lower than required for traditional grades bitumen. The second criterion was to provide the penetration of this binder in a range of 10-30 x 0.1 mm (as high modules asphalt required). For research three bitumen with close penetration were
taken from different sources. This bitumen can be classified as different structural type bitumen - sol, sol-gel & gel (or close to gel - depending on classification criteria). As a result of research it was found that for bitumen with penetration close to 50 x 0.1 mm the exceeding of 5 % polymer concentration results in their phase inversion, causing brittle point drastical decrease. This process is more intense for gel type bitumen, so they can be more suitable as a primary product for the modification, unlike the bitumen of sol type. Using additional test -determination of the equipenetration temperature -makes clear one more issue of the sol type bitumen. The softening point of equipenetration temperature is not exceeding 54 °C for polymer modified sol type bitumen, that can results in high pavement rutting. Despite the profits of the gel type bitumen usage for polymer modification it was found that this type of modified bitumen is not stable at the technological temperatures, and must be used after modification immediately. The conclusion of this research can be useful for the low penetration polymer modified bitumen for high modules asphalt pavements designing and technological usage.
Key words: polymer modified bitumen, temperature susceptibility, stability, penetration.
Б^уми мало'1 пенетраци, модифжоваш стирол-бутадieн-стиролом
Галкш А.В., ст. наук. ствроб^ник, к.т.н., ХНАДУ
Пир^ Я.1., ст. наук. ствроб^ник, к.т.н., ХНАДУ
Анотаця Тенден^я влаштування дорожтх покриттгв 1з високими модулями жорсткостг вимагае використання бгтумгв мало! пенетрацИ у складi асфальтобетону. У крашах 1з низькими температурами взимку загальновiдомим е такий недолж бiтумiв малоi пенетрацИ як крихтсть. Значно знизити температуру крихкостi в 'яжучого можна за рахунок введення тдвищеноi ^b^^i полiмеру типу СБС. Такий процес обу-мовлено змтою морфологИ в 'яжучого i розпочи-наеться, коли кшьюсть полiмеру стае достат-ньою для створення неперервноi nолiмерноi фази у в'яжучому (iнверсИ фаз). Через використання
високомодифжованих бiтумiв для виршення про-блеми трiщиностiйкостi виникае питання дос-татностi кiлькостi полiмеру, що може змiню-ватись залежно вiд типу бiтуму. Метою ще! роботи було визначити вплив структурного типу бiтуму на юльюсть полiмеру, що необхiдна для змiни низькотемпературних характеристик в 'яжучого. Першим критерiем було зниження температури ^m^^i до меж, прийнятних для бiтумiв марок БНД. Другим критерiем було за-безпечення пенетрацИ такого вяжучого у дiаnа-зот вiд 10 до 30 x 0,1 мм, прийнятному для використання в асфальтобетонах iз високим модулем пружностi. Для до^дження iз ргзних джерел було отримано три бiтуми близькоi пенетрацИ. Ц бiтуми можна класиф^вати як бiтуми разного структурного типу - «золь», «золь-гель» та «гель» (або близький до гелю - залежно вiд кри-терт класифкаци). В результатi до^джень для вах трьох бiтумiв пенетрацИ близькоi до 50 x 0,1 мм, перевищення концентрацИ полiмеру в 5 % викликало iнверсiю фаз, вна^док чого температура ^m^^i значно знижувалась. Цей процес проходив бшьш iнтенсивно для бiтуму типа «гель», отже таю бiтуми можуть бути придатш як сировина для модифкацП nолiмером у бшьшш мiрi, тж бiтуми «золь». Додаткове випробування - визначення еквinенетрацiйноi температури - виявило ще один недолж бiтумiв типу «золь». Температура розм 'якшеностi, полi-мермодифжованого бiтуму типу «золь», визначе-на за температурою досягнення пенетрацИ у 800 x 0,1 мм, не перевищуе 54 °С, що може приз-вести до високого колiеутворення на асфальтобетонному nокриттi на такому в 'яжучому. Попри переваги використання бiтумiв типу «гель» для отримання модифжованого бiтуму, було вiд-мiчено нестабшьтсть такого в 'яжучого за тех-нологiчних температур - воно повинно бути ви-користане безпосередньо тсля приготування. Висновки цього до^дження можуть стати у нагодi як для отримання модифжованих бiтумiв низькоi пенетрацИ] так i для вирiшення питань технологи !х використання.
Ключовi слова: бiтум, модифiкований nолi-мером, температурна чутливiсть, стабшьтсть, nенетрацiя.
