CC BY
188
УДК 665.775:665.7.038.2:544.777
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ВВЕДЕНИЯ ПАВ В БИТУМОПОЛИМЕРНОЕ ВЯЖУЩЕЕ
С. В. Кудрявцева, аспирант, ХНАДУ
Аннотация. Рассмотрены различные технологии введения ПАВ в битумополимер-ное вяжущее. Сделан выбор наиболее целесообразных технологий, при применении которых исключается опасность потери ПАВ своей активности под влиянием длительного высокотемпературного нагрева.
Ключевые слова: битум, полимер, поверхностно-активное вещество, битумополи-мерное вяжущее, сцепление.
Введение
В настоящее время большое распространение в дорожном строительстве получили материалы, содержащие различные полимеры и поверхностно-активные вещества (ПАВ). Первые для улучшения механических свойств асфальтобетонов, вторые - их водоустойчивости. Применение современных материалов и их новых комбинаций приводит к необходимости более детального исследования их поведения. Совместное применение ПАВ и полимеров в битуме до настоящего времени не изучено.
Цель и постановка задачи
В лаборатории кафедры технологии дорожно-строительных материалов Харьковского автомобильно-дорожного университета были проведены эксперименты, целью которых являлся выбор технологии введения ПАВ в битумополимерное вяжущее. Для исследования использовали: битум марки БНД 130/200, полимерный модификатор битума - линейный термоэластопласт типа СБС и катионактивная добавка (Wetfix BE, производства AKZO NOBEL, Швеция). Было принято следующее соотношение составляющих: полимера - 3 %, ПАВ - 0,7 % [1].
Выбор технологии введения ПАВ в битумопо-лимерное вяжущее и обсуждение результатов эксперимента
Изучены четыре варианта технологии введения ПАВ в битумополимерное вяжущее, схемы которых представлены на рис. 1. Согласно первой схемы введение поверхностно-активного вещества (ПАВ) осуществлялось в самом начале получения битумо-полимерного вяжущего (БМП): в чистый битум было введено ПАВ, а затем вводился полимер, и в течение часа после введения происходило смеши-
вание всех компонентов при температуре 180 0С. По второй схеме в чистый битум вводился полимер, и затем вводилось ПАВ, а после этого производили смешивание компонентов. По третьему варианту ПАВ вводилось в ранее приготовленное битумопо-лимерное вяжущее. В четвертом случае ПАВ вводили за 15 минут до окончания получения битумо-полимерного вяжущего.
Качество полученных битумополимерных вяжущих с ПАВ оценивалось по таким показателям (табл. 1): пенетрация при 25 оС (П25); температура размягчения вяжущего (Тр); температура хрупкости (Тхр); растяжимость (дуктильность) при 25 оС (Д25); эластичность при 25 оС (Э25); сцепление (С) со стеклянной подложкой в водяной бане при температуре 85 оС в течение 25 минут, по методу ХНАДУ ДСТУ Б. В.2.7-81-98 «Бггуми нафтовi дорожш в'язю. Метод визначення показника зче-плюваносп з поверхнею скла та кам'яних матерь алiв».
Согласно полученным данным, с введением в чистый битум поверхностно-активной добавки Wetfix ВЕ наблюдается небольшое уменьшение показателя пенетрации. Температура размягчения, растяжимость (дуктильность) и температура хрупкости практически не изменяются, в то же время показатель сцепления увеличивается более чем в 9,0 раз по сравнению с исходным (чистым) битумом.
При введении в исходный битум 3 % полимера показатель пенетрации уменьшается в 2,2 раза, что в свою очередь сопровождается ростом температуры размягчения на 6 оС. Температура хрупкости в полном согласии с [2] практически не меняется. При введении полимера растяжимость уменьшается и составляет 87,4 см, показатель сцепления относительно чистого битума увеличивается в 2 раза.
Б + ПАВ (Wetfix BE)
Б+П+ПАВ
Битум 130/200 (Б)
Битум (Б) +Полимер (П)
Рис. 1. Схема технологии введения ПАВ в битумополимерное вяжущее
Рассмотрение данных по свойствам вяжущих, полученных в результате осуществления четырех различных технологий введения ПАВ в битумополи-мерное вяжущее, позволяет отметить, что значения пенетрации полученных вяжущих близки к друг другу и в 1,9-2,2 % меньше значения пенетрации чистого битума. Значения температуры размягчения очень близки, температура хрупкости составляет -20,5 оС для вяжущих, полученных по всем четырем технологиям. Показатель растяжимости одинаков при первой и третей схемах, но очень низок в случае второй схемы. Показатель эластичности нахо-
дится в пределах 63-74 %, что на 11-22 % ниже, чем у битума с полимером. Сцепление в 8,8-9,9 раз больше, чем исходного битума.
В данной работе основным показателем, по которому производилась оценка получаемого вяжущего, являлся показатель сцепления с твердой подложкой (со стеклом). Для вяжущих, полученных по третей и четвертой технологическим схемам введения ПАВ, сцепление составляет 9899 % (табл. 1 и рис. 2).
Таблица 1 Зависимость свойств битумных вяжущих от их состава и технологии приготовления
Технологическая схема и ее № Состав № Свойства, средние значения
П25Х 0,1мм Тр, 0С Т L хр? 0С Д25, см Э25, % С, % (ПК)
БНД 130/200 (битум) 1 168 41,3 -21 >100 - 10
Б + 0,7 % WBE (битум с ПАВ) 3 161 41,2 -20 >100 - 98
Б + 3 % Кратон1101 (битум с полимером) 5 76 47,3 -20,5 87,4 85 20
I Б + 0,7 % WBE +3 % Кратон1101 10 (1.1) 90 47 -20,5 76 74 88
II Б + 3 %Кратон1101 + 0,7 '^ВЕ 10 (2.2) 86 49 -20,5 45 63 95
III БМП + 0,7 % WBE 7 78 48,5 -20,5 76 - 99
IV БМП + 0,7 % WBE 13 80 47,4 -20,5 70 72 98
100
о К К и ч к и Я О
60
40
20
3=- |
0,4 0,7 1
Концентрация ПАВ ВЕ), %
Рис. 2. Зависимость показателя сцепления вяжущего с твердой подложкой (стекло) от технологических схем приготовления (очередности введения компонентов) битумополимерного вяжущего с ПАВ: ♦ - чистый битум; ■ - I; ▲ - II; х - III; □ - IV
0
Выводы
Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что наиболее целесообразными технологиями введения ПАВ в битумополимерное вяжущее являются: введение ПАВ в ранее приготовленное битумополимерное вяжущее (технологическая схема 3) и введение ПАВ за 15 минут до окончания приготовления битумополимерного вяжущего (технологическая схема 4). В этом случае исключается опасность потери ПАВ своей активности в результате длительного высокотемпературного нагрева. Неоднозначность изменения пенетрации и понижение растяжимости и эластичности при введении ПАВ в БМП свидетельствует о необходимости проведения специальных реологических исследований таких вяжущих.
Литература
1. Золотарьов В. О., Агеева О. М., Пирк' Я. I.,
Сфремов С. В., (ХНАДУ) Вплив адгезшно! добавки Wetfix ВЕ на властивосп бггуму та асфальтобетону // Автошляховик Украши. -2002. - № 1. - С. 29-31.
2. Золотарев В. А. Свойства битумов, модифици-
рованных полимерами типа СБС // Автош-ляховик Украши. - 2003. - №5. - С. 25-27.
Рецензент: В.А. Золотарев, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 19 сентября 2006 г.
