CC BY
66Решетневские чтения. 2017
УДК 628.477.6:666.968.9
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗИНОВОЙ КРОШКИ В КАЧЕСТВЕ ЭЛАСТИЧНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ
БИТУМНЫХ МАСТИК
С. И. Левченко*, В. Р. Пен, Е. В. Харьянова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: levchenko167@inbox.ru
Изучено применение резиновой крошки, полученной при утилизации шин, в качестве эластичного наполнителя битумных мастик, применяемых для заделки температурных швов аэродромных плит.
Ключевые слова: битумная мастика, температурные швы аэродромных плит, резиновая крошка, эластичный наполнитель.
USING RUBBER CRUMB AS THE ELASTIC FILLING OF BITUMEN MASTICS
S. I. Levchenko*, V. R. Pen, E. V. Kharyanova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: levchenko167@inbox.ru
The study focuses on the usage of the rubber crumb obtained during tire recycling as the elastic filling of the bitumen mastics used to seal temperature joints of airfield plates.
Keywords: bitumen mastic, temperature joints of airfield plates, rubber crumb, elastic filler.
Способность бетонных покрытий аэродромов и дорог расширяться при повышении температуры и влажности и подвергаться усадке при падении этих характеристик, вызывает появление напряжений, разрушающих его. Это приводит к короблению, образованию сколов, нарушению ровности и целостности покрытия. Для предотвращения этого явления в бетонных конструкциях устраиваются температурные швы, которые компенсируют температурные деформации плит, сбрасывают напряжение в покрытии, тем самым существенно снижая процессы разрушения и обеспечивая его целостность. Заделку температурных швов аэродромных покрытий осуществляют битумными мастиками, содержащими полимеры. Это могут быть блок сополимеры, полиолефины или просто отходы резинового производства.
Наиболее распространенными материалами, применяемыми для производства битумных мастик, являются блок сополимеры: стирол-бутадиен-стирол), стирол-этилен/бутадиен-стирол и стирол-изопрен-стирол, применение которых позволяет получить мастику с наивысшими показателями по эластичности, когезионной прочности, физико-механическими показателями адгезии и с максимально возможным температурным интервалом эксплуатации. Однако стоимость таких мастик достаточно высока в несколько раз превышает стоимость битума [1].
Цель проводимого исследования: получение качественного продукта (полимерно-битумной мастики) путем оптимизации состава компонентов и создание индустриальной технологии получения конечных продуктов различного назначения на его основе.
Герметизирующая мастика горячего применения -это многокомпонентная система, состоящая из битумов нефтяных, мягчителей, пластификаторов, наполнителей, модифицирующей полимерную добавки, может включать измельченную резину (в виде резиновой крошки) [2]. Резинобитумная мастика отличается от битумов нефтяных более высокими упруго-пластичными свойствами при высоких положительных и низких отрицательных температурах.
В использования вторичных материальных ресурсов особое место занимает проблема применение изношенных автомобильных и авиационных шин, а также других видов резинотехнических изделий. В процессе проводимого исследования разработаны состав и технология изготовления битумно-поли-мерных мастик, содержащих в качестве эластической составляющей резиновую крошку изношенных шин (авиационных, автомобильных, колесных тракторов, прицепов, строительной, подъемной, специальной и военной техники) различной степени измельчения [3; 4].
Перспективным направлением использования резиновой крошки является химическая модификацией ее поверхности [5; 6]. С целью расширения возможностей использования различной резиновой крошки проводилась ее обработка новыми модифицирующими системами, включающими диспергирующие, модифицирующие и регенерирующие составляющие. Далее модифицированная крошка применялась в составе различных битумных композиций. Модификация поверхности резиновой крошки обеспечивает близость химического состава полимерной
Химия и химические технологии
матрицы и измельченного материала для образования развитого слоя на межфазной границе. Введение резиновой крошки в битум осуществлялось либо термомеханическим способом с предварительной пластификацией крошки и последующим интенсивным перемешиванием, либо методом химической модификации в присутствии специальных химических реагентов. При термомеханической пластификации резины рекомендуется использовать добавки поверхностно-активных веществ.
Установлено, что исследуемые модифицированные битумные мастики обладают более высокими показателями когезии и адгезии к любым поверхностям. Повышение поверхностной активности позволяет пространственно-эластичной структуре блок-сополимера в среде взаимодействовать как с самой средой (битумом), так и с любыми наполнителями, без которых мастики не производятся. Например, основной показатель для аэродромных мастик - относительное удлинение при -20 °С, при использовании продуктов увеличивается на 70 %, соответственно, улучшается интервал пластичности. Модификация битума резиновой крошкой улучшает такие параметры битумной мастики, как эластичность и индекс пе-нетрации, физико-механические и усталостные свойства, сцепление с поверхностью минерального материала, наблюдается повышение устойчивости к старению и изменению температуры окружающей среды.
На основании проведенных исследований выбраны оптимальные типы новых модифицирующих составов, которые позволяют предположить их высокую эффективность при использовании в условиях серийного промышленного производства. Определены оптимальные дозировки и размеры крошки, а также пути корректировки рецептур, позволяющие осуществить частичную или полную замену термоэласто-пластов резиновой крошкой в составе битумных мастик, при снижении их себестоимости, сохранении и некотором улучшении потребительских свойств.
Библиографические ссылки
1. Козлов Л. Н., Ральф А.-Т., Виноградов А. П. Современные методы ремонта и профилактической за-
щиты искусственных покрытий аэродромов и автомобильных дорог. М., 1997. 21 с.
2. ГОСТ 30740-2000. Материалы, герметизирующие для швов аэродромных покрытий. Общие технические условия. Введ. 2001.07.04. М. : Изд-во стандартов, 2001, 25 с.
3. Касаткин М. М. Переработка амортизированных автомобильных (авиационных) шин и отходов резины. М. : Наука, 2014. 216 с.
4. Разгон Д. Р. Переработка изношенных шин: состояние и перспективы // Твердые бытовые отходы. 2008. № 5. С. 12-15.
5. Дроздовский В. Ф., Сулина А. П. Исследование существующих методов утилизации изношенных шин // Рециклинг отходов. 2008. № 1 (13). С. 2-9.
6. Руденский А. В., Хромов А. С., Марьев В. А. Применение резиновой крошки для повышения качества дорожных битумов и асфальтобетонов // Дороги России ХХ1 века. 2004, № 5. С. 62-71.
References
1. Kozlov L. N., Ral'f A.-T., Vinogradov A. P.
Sovremennye metody remonta i profilakticheskoy zashchity iskusstvennykh pokrytiy aerodromov i avtomobil'nykh dorog. M., 1997. 21 p.
2. GOST 30740-2000. Materialy germetiziruyushchie dlya shvov aerodromnykh pokrytiy. Obshchie tekhniches-kie usloviya. Vved. 2001.07.04. M. : Izd-vo standartov, 2001, 25 p.
3. Kasatkin M. M. Pererabotka amortizirovannykh av-tomobil'nykh (aviatsionnykh) shin i otkhodov reziny. M. : Nauka, 2014. 216 p.
4. Razgon D. R. Pererabotka iznoshennykh shin: sostoyanie i perspektivy // Tverdye bytovye otkhody. 2008, № 5. P. 12-15.
5. Drozdovskiy V. F., Sulina A. P. Issledovanie sushchestvuyushchikh metodov utilizatsii iznoshennykh shin // Retsikling otkhodov. 2008. № 1 (13). P. 2-9.
6. Rudenskiy A. V., Khromov A. S., Mar'ev V. A. Primenenie rezinovoy kroshki dlya povysheniya kachestva dorozhnykh bitumov i asfal'tobetonov // Dorogi Rossii XXI veka. 2004. № 5. P. 62-71.
© Левченко С. И., Пен В. Р., Харьянова Е. В., 2017
