Научная статья на тему 'ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БИТУМОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ'

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БИТУМОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
155
31
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АСФАЛЬТОБЕТОННЫЕ ПОКРЫТИЯ / БИТУМЫ / МОДИФИЦИРУЮЩИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ДОБАВКИ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Левченко С. И., Пен В. Р., Коляда К. А.

С целью улучшения качества асфальтобетонных покрытий исследована модификация нефтяных битумов полимерными материалами. В составе комплексного полимерного модификатора использованы отходы полиэтилентерефталата и адгезионная добавка.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Левченко С. И., Пен В. Р., Коляда К. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

USE OF MODIFIED BITUMENS TO INCREASE THE QUALITY OF ASPHALT COATINGS

The modification of the polymer-bitumen composition is investigated for the potential to increase the quality of the asphalt-concrete pavement. The polyethylene terephtalate byproducts and adhesion additives are used in the polymer modifier complex.

Текст научной работы на тему «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БИТУМОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ»

УДК 678.4.01:691.16/17

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БИТУМОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

С. И. Левченко*, В. Р. Пен, К. А. Коляда

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: [email protected]

С целью улучшения качества асфальтобетонных покрытий исследована модификация нефтяных битумов полимерными материалами. В составе комплексного полимерного модификатора использованы отходы полиэтилентерефталата и адгезионная добавка.

Ключевые слова: асфальтобетонные покрытия, битумы, модифицирующие полимерные добавки

USE OF MODIFIED BITUMENS TO INCREASE THE QUALITY OF ASPHALT COATINGS

S.I. Levchenko*, V. R. Pen, К. А. ^lyada

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *Е-mail: [email protected]

The modification of the polymer-bitumen composition is investigated for the potential to increase the quality of the asphalt-concrete pavement. The polyethylene terephtalate byproducts and adhesion additives are used in the polymer modifier complex.

Keywords: asphalt concrete coatings, bitumen, modifying polymer additives

За последние десятилетия срок службы асфальтобетонных покрытий на аэродромах, автодорогах, мостах существенно сократился. Увеличение грузонапряженности и интенсивности движения автомобилей приводит к преждевременному разрушению дорожных покрытий. Важным условий повышения долговечности асфальтобетонных покрытий является улучшение свойств нефтяных дорожных битумов и правильный выбор их с учетом условий эксплуатации.

Одним из направлений улучшения качества битумов является их модификация полимерными материалами, позволяющая улучшить прочностные, деформационные и адгезионные характеристики дорожного вяжущего [1-3]. Полученное в результате модификации битума полимерно-битумное вяжущее отличается наличием пространственной структурной сетки из макромолекул полимера, которая придает ему высокую прочность и одновременно эластичность. Это дает возможность повысить деформационную устойчивость асфальтобетона в широком диапазоне температур эксплуатации, увеличить долговечность покрытий, особенно в условиях резко континентального климата. В ряде случаев положительный эффект достигается путем модификации битума комбинацией добавок, которая усилит позитивное влияние в многокомпонентной системе за счет синергического эффекта [4,5]. Поэтому, одним из выходов в данной ситуации является применение комплексного модификатора путем частичной замены дорогостоящих полимерных материалов, используемых при модификации дорожного вяжущего, на более дешевые полимерные отходы.

Целью исследования являлась разработка рецептуры комплексного модификатора и способа получения полимерно-битумной композиции с высокими адгезионными и реологическими свой-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2019. Том 2

ствами, а также хорошей эластичностью с одновременным упрощенной и доступной технологией ее приготовления. Кроме того, одной из задач исследования являлась изыскание путей утилизации отходов производства полиэтилентерефталата и использованных изделий на его основе.

В работе изучалось влияние предлагаемого модификатора на свойства битума марки БНД 60/90 Ачинского НПЗ. Предлагаемый модификатор включал отходы полиэтилентерефталата (бракованный производственный гранулят или использованные емкости из данного материала). Отходы полиэтилентерефталата, предварительно подвергались плавлению при температуре 265-280°С в течение 20-25 мин и гомогенизации. Охлаждение расплавленного полиэтилентерефталата проводили в течение 10-15 минут в охлаждающей воде с температурой 18-20°С. Твердый расплав высушивали в термошкафу при температуре 75-100°С в течение 30-45 мин, после чего его измельчали на шаровой, конусной или центробежной мельнице до получения порошка с размером частиц 0,001-0,070 мм. В процессе измельчения к полимеру добавлялись адгезионные добавки, включающие хиноловые эфиры п-динитрозобензола или п-динитрозоцимола. Полученный порошок, разделенный на фракции, вводили в вяжущее в количестве 2,0-5,0 мас. % при рабочей температуре 130°С.

Определены оптимальные соотношения модифицирующих составов, необходимые технологические параметры совмещения вяжущего и его свойства (см. таблицу).

Свойства модифицированного полимерно-битумного вяжущего

Наименование показателей Битум исходный БНД 90/130 Содержанием полимера в количестве, мас.% от вяжущего

2 3,5 5

1. Температура размягчения, °С 50 52 53 56

2. Глубина проникания иглы, 0,1 мм

при 25°С 94 98 95 93

при 0°С 29 27 28 27

3. Растяжимость, см

при 25°С 70 66 59 55

при 0°С - 7,3 6,6 5,7

4. Адгезия (сцепление с мраморной крошкой или песком) Отслоение битумной пленки более чем на 3/4 площади покрытия Отслоение битумной пленки менее 1/4 площади покрытия

5. Изменение температуры размягчения после прогрева, °С 3,0 2,7 2,4 2,0

6. Эластичность при температуре +25°С - 84 86 90

7. Водопоглощение за 4 часа, % объемных 0,03 0,008 0,006 0,004

На основании результатов исследования найдены дозировки и размеры частиц порошка поли-этилентерефталата, а также параметры процесса совмещения битума, полимера и адгезионной добавки, позволяющие сохранить технологические свойства битумно-полимерных композиций. Проведена работа по оптимизации рецептур и свойств полимерно-битумных композиций различного назначения.

Из полученных данных видно, что при добавлении измельченного в порошок продукта переработки полиэтилентерефталата к битуму наблюдается рост температуры размягчения, что свидетельствует о повышении теплостойкости модифицированного битума и позволяет снизить вероятность образования волн и сдвигов на автодорожных покрытиях при высоких летних температурах. Введение порошка переработки полиэтилентерефталата и адгезионной добавки в состав битумного вяжущего положительным образом сказывается на его адгезионных свойствах и зна-

чительно повышает их, что позволяет прогнозировать повышение водостойкости и асфальтобетонных покрытий при их эксплуатации. Кроме того, наблюдается повышение однородности получаемого вяжущего, без изменения технологии приготовления асфальтобетонных смесей на основе получаемого полимерно-битумного вяжущего, и появляются высокие показатели эластичности, не наблюдаемые у нефтяных битумов.

Вместе с тем использование отработанного полиэтилентерефталата при модификации нефтяного дорожного битума позволяет решить проблему утилизации загрязненных полимерных отходов.

Библиографические ссылки

1. Way G. B. Asphalt-Rubber 45 Years of Progress // 5th International Asphalt Rubber conference Westin Grand Hotel Munich, Germany, Oct. 23-26, 2012. P. 121-134.

2. Глуховский, А. П. Все начинается с битума // Автомобильные дороги. 2003. № 2. С. 16-17.

3. Соломенцев, А. Б. Классификация и номенклатура модифицирующих добавок для битумов // Наука и техника в дорожной отрасли. 2008. № 1. С. 14-16.

4. Золотарев, В. А. Битумы модифицированные полимерами и асфальтобетоны // Дорожная техника. № 1. 2009. С. 16 - 23.

5. Lewandowski L. H. Polymer modification of paving asphalt binders. Rubber Chem Technol 1994. Vol. 67, no. 3, Р. 447-480.

© Левченко С. И., Пен В. Р., Коляда К. А., 2019

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.