CC BY
112
УДК 626-74
ПОЛИМЕРНО-БИТУМНЫЕ ВЯЖУЩИЕ, ПЛАСТИФИЦИРОВАННЫЕ ОТРАБОТАННЫМИ АВТОМОБИЛЬНЫМИ МАСЛАМИ
4 Л 4
© В.Б. Балабанов1, А.В. Романовская2, И.М. Климентьева3
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Проведен анализ используемых пластификаторов для производства полимерно-битумных вяжущих, исследованы физико-химические свойства полимерно-битумных вяжущих методом инфракрасной спектроскопии. Установлено: смесь отработанных автомобильных масел может быть использована в качестве пластификатора ПБВ без изменения его нормативных свойств. Ил. 1. Табл. 1. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: автомобильные дороги; полимерно-битумные вяжущие; отработанные автомобильные масла; полимерасфальтобетон.
POLYMER BITUMEN BINDERS PLASTICIZED BY WASTE MOTOR OILS V.B. Balabanov, A.V. Romanovskaya, I.M. Klimentyeva
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article analyzes the plasticizers used for production of polymer modified asphalt binders. It studies the physical and chemical properties of the polymer modified asphalt binders by the method of infrared spectroscopy. It is found out that the mixture of waste motor oils can be used as a polymer-bitumen binder plasticizer without changing its standard properties.
1 figure. 1 table. 7 sources.
Key words: automobile roads; polymer bitumen binders (polymer modified asphalt binders); waste motor oils; polymer asphalt concrete.
На сегодняшний день самым приоритетным направлением развития транспортной инфраструктуры является строительство автомобильных дорог, т.к. автомобильным транспортом перевозится более 60% всех грузов. Долговечность наших дорог в 1,5-2 раза меньше, чем автодорог Европы, вместе с этим километр дороги обходится дороже в разы. На строительство, содержание и ремонт автомобильных дорог выделяются большие средства, причём затраты на ремонт увеличиваются в связи с тем, что дороги выходят из строя раньше гарантийных сроков. По данным ГИБДД, 80% ДТП происходят из-за некачественного дорожного покрытия. Решение транспортной проблемы возможно только при усовершенствовании дорожного покрытия, применении инновационных материалов и технологий.
Верхние слои дорожной одежды работают в неблагоприятных условиях, они должны обеспечивать максимальное сопротивление усталостным разрушениям, обладать устойчивостью к переменам температур сезонных и суточных циклов. Для Сибирского резкоконтинентального климата характерны в летний период высокие положительные, а в зимний - низкие отрицательные температуры, в связи с этим климати-
ческие условия вместе с нагрузкой транспорта влияют на длительность службы дорожного покрытия.
За последнее время произошли весомые изменения в режимах движения транспорта. На автомобильных дорогах значительно увеличилась интенсивность движения, возросло число грузовых автомобилей и автобусов. Увеличившийся поток автомобилей значительно усилил нагрузку на автомобильные покрытия, а значит, и на всю дорожную одежду в целом. К сожалению, технология производства не позволяет достигнуть требуемого уровня физико-механических свойств битумов.
Полимеры, применяемые в качестве модификаторов битума, позволяют производить полимерно-битумные вяжущие (ПБВ), которые в сравнении с обычными битумами обладают более широким температурным интервалом работоспособности и имеют эластичные свойства. Помимо полимеров в состав ПБВ добавляют пластификаторы, разнообразные по характеристикам нефтепродукты, которые повышают физико-механические свойства. Поскольку пластификаторы и полимеры - дорогие по стоимости материалы, их соотношение в ПБВ должно быть сбалансированным.
1Балабанов Вадим Борисович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой автомобильных дорог, тел.: (3952) 405139, e-mail: [email protected]
Balabanov Vadim, Candidate of technical sciences, Associate Professor, Head of the Department of Automobile Roads, tel.: (3952) 405139, e-mail: [email protected]
2Романовская Анастасия Владимировна, магистрант, тел.: 89501202424, e-mail: [email protected] Romanovskaya Anastasiya, Graduate student, tel.: 89501202424, e-mail: [email protected]
3Климентьева Инна Михайловна, магистрант, e-mail: [email protected] Klimentyeva Inna, Graduate student, e-mail: [email protected]
Для определения влияния пластификатора на свойства ПБВ были использованы следующие нефтепродукты: индустриальное масло И-40А и смесь отработанных автомобильных масел (СОАМ). СОАМ использовали как альтернативный пластификатор, обладающий высокими растворяющими свойствами, хорошей совместимостью с битумом и низкой стоимостью.
СОАМ состоит из минеральных, синтетических и трансмиссионных масел. Отработанные масла имеются в больших количествах на автотракторных предприятиях и пунктах по их замене. Большие объемы этих нефтепродуктов практически не утилизируются и представляют серьезную экологическую опасность.
Важным показателем, характеризующим качество масел, является вязкость и изменение её при изменении температуры. Вязкость определяется структурой углеводородов, входящих в состав масляных фракций: с увеличением длины боковой алкильной цепи в нафтеновых и ароматических углеводородах при сохранении неизменным числа колец в молекуле индекс вязкости повышается; при увеличении числа колец и разветвленности боковых цепей индекс вязкости уменьшается.
Для снижения вязкости произвели очистку СОАМ от асфальто-смолистых веществ, твердых остатков и присадок.
В ходе эксперементов были получены трехкомпо-нентные вяжущие с различными свойствами. Количество полимера 3,5% было выбрано как оптимальное, исходя из предшествующих исследований российских ученых [1]. Марки ПБВ были получены путем введения в битум ДСТ (3,5%) и пластификаторов (индустриальное масло М-40А и СОАМ) в различных количествах.
Поскольку полимерно-битумные вяжущие являются высокомолекулярными продуктами, то их можно рассматривать как сложные системы, обладающие различными физико-химическими свойствами. Для
изучения таких систем был использован метод инфракрасной спектроскопии (ИК), который позволяет определять состав и свойства полимерно-битумного вяжущего.
Для приведенных ИК-спектров ПБВ 130 с пластификатором И-40А (рисунок, кривая 1) характерно присутствие ароматических углеводородов, обусловленных наличием полос поглощения в области 31731601,3см" 1 699,9-900см" 1. Наличие полос поглощения 2920,5-2848,0см" 1 1459,8см " 1 указывает на высокое содержание алифатических структур. Полоса поглощения 722,6с м " 1 свидетельствует о значительном количестве длинных алифатических цепей.
Для ИК-спектров ПБВ 200 пластифицированного И-40А (рисунок, кривая 2) характерно наличие интенсивных полос поглощения, отвечающих валентным и деформационным колебаниям связи алифатических метильных и мителеновых групп (2969,0см"1, 2856,0см" 1 1461,2см" 1 1377,1см" Полоса поглощения 723,5 указывает на наличие длинных метиле-новых цепей. Сильное поглощение в области 1602,9см" 1 и 911,0-700,3см" 1 свидетельствует о наличии большого количества ароматических соединений, вклад в которые вносят ДСТ-30-01, битум БНД 90/130 и пластификатор.
На ИК-спектрах ПБВ 130 с пластификатором СОАМ (рисунок, кривая 3) интенсивность полос поглощения 2923,0-2952,5см" 1 1460,5см" 1 1376,6см" 1 вызвана колебаниями связей СН в метиленовых и метильных группах.
На ИК-спектрах ПБВ 200 пластифицированного СОАМ (рисунок, кривая 4) присутствие ароматических углеводородов обусловлено полосами поглощения 3055-1602,2с м" 1 961,0-696,0см " 1 Наличие полос поглощения в области 2922,4см"1, 2852,0см"1, 1457,0см" 1 1376,3см" 1 связано с присутствием алифатических структур. Полоса поглощения в области 721,3 см " 1 свидетельствует о наличии длинных али-
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 О
-1
Ч№а\"ешмпЬег, ст
1-ПБВ 130 с И-40А; 2-ПБВ 200 с И-40А, 3-ПБВ 130 с СОАМ, «1БВ 200 с СОАМ
ИК-спектр пластифицированных ПБВ
фатических цепей в составе ПБВ 200.
Спектр поглощения в области 1423,0см"1, 1157,0см"1 , характеризующей колебания простых и сложных структурных связей, соответственно указывает на то, что в составе БНД 90/130 присутствуют кислородсодержащие группы.
По составам пластифицированных СОАМ ПБВ 130 и ПБВ 200 следует отметить, что на содержание алифатических структур оказывают влияние отработанные масло и битум. В образцах с пластификатором И-40А содержание конденсированных структур значительно выше, чем в ПБВ с СОАМ, это, очевидно, связано с химическим составом индустриального масла и его свойствами.
Характеристики физико-механических свойств, полученных ПБВ с И-40А и СОАМ, приведены в таблице.
Анализ полученных данных показывает, что ПБВ, приготовленные с использованием пластификаторов И-40А и СОАМ, по химическому составу мало отличаются друг от друга, а также соответствуют всем требованиям ОСТ 218.010-98 и ГОСТ 52056-2003. Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что полимерно-битумные вяжущие, пластифицированные индустриальным маслом И-40А и смесью отработанных автомобильных масел, могут быть использованы для приготовления полимерасфальтобетонных сме-
сей, устройства поверхностной обработки, производства органоминеральных смесей [6], получения полимерно-битумных эмульсий [7], подгрунтовки оснований, укрепления малопрочных каменных материалов и других нужд дорожного хозяйства.
Кроме этого, экспериментальными данными подтверждается, что полимерасфальтобетон на основе пластифицированного И-40А и СОАМ ПБВ соответствующей марки имеют практически одинаковый комплекс физико-механических свойств.
Установлено, что в отличие от ПБВ с использованием пластификатора И-40А свойства ПБВ, пластифицированных СОАМ, при длительном хранении при рабочей температуре изменяются незначительно [2]. Очевидно, это связано с тем, что СОАМ после многократного воздействия высоких температур в двигателях автомобилей обладает устойчивой стабилизиро-
ванной структурой, которая менее подвержена испарению легких фракций при нагреве, чем масло И-40А.
СОАМ и И-40А имеют низкую вязкость, поэтому их расход при производстве ПБВ может составлять до 30% по массе [3]. Таким образом, при использовании СОАМ для пластификации полимерно-битумных вяжущих стоимость одной тонны вяжущего в среднем ниже на 25%, чем стоимость ПБВ, приготовленного с использованием индустриального масла И-40А.
Таблица характеристик свойств ПБВ
Наименование показателей Исходный битум БНД 90/130 Марка ПБВ
Пластис эикатор
И-40А СОАМ
ПБВ 130 ПБВ200 ПБВ 130 ПБВ200
1. Глубина проникания иглы, 0,1мм (ОСТ 218.010-98, не менее) при 25°С (П25) при 0°С (ПД0) 99 (90/130) 154 (130) 216 (200) 131 (130) 215 (200)
38 (28) 85 (50) 144 (70) 74 (50) 121 (70)
2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С (ОСТ 218.010-98, не ниже) 47 (43) 66,1 (49) 63,2 (47) 65,0 (49) 62,3 (47)
З.Растяжимость, см (ОСТ 218.010.-98, не менее) при 25°С (Д25) при 0°С (Д0) 82 (65) 54 (30) 55 (30) 70 (30) 49 (30)
8,2 (4,0) 62 (20) 53 (25) 48 (20) 59 (25)
4.Температура хрупкости, °С, (ОСТ 218.010-98, не выше) -19 (-17) -29,9 (-30) -36,1 (-35) -28,7 (-30) -36,8 (-35)
5.Эластичность, % (ОСТ 218.010.-98, не менее) при 25°С (Э25) при 0°С (Э0) - 91 (85) 95 (85) 96 (85) 98 (85)
- 81 (75) 85 (75) 76 (75) 84 (75)
б.Изменение температуры размягчения после прогрева, °С (ОСТ 218.010.98, не более) 2 (5) 2 (6) 2 (7) 2 (6) 2 (7)
7.Температура вспышки, °С (ОСТ 218.010.-98, не ниже) 259 (230) 249 (230) 248 (220) 249 (220) 245 (220)
8.Сцепление с мрамором или песком Обр. №2 Выдерживает по контрольному образцу №2
9.Однородность Однородно
10.Температурный интервал работоспособности, °С (ИР) 66 96 99,3 93,7 99,1
Библиографический список
1. Гохман Л.М Комплексные органические вяжущие материалы на основе блоксополимеров типа СБС: учебное пособие. М.: ЗАО «ЭКОН-ИНФОРМ», 2004. 510 с.
2. Балабанов В.Б., Коновалов Н.П., Самбаров Н.Н. Изменение свойств полимерно-битумных вяжущих при длительном хранении // Строительные материалы. 2004. №8. С.45-47.
3. Балабанов В.Б. Влияние пластификатора на свойства полимерно-битумных вяжущих // Объединенный научный журнал. 2006. №2. С.66-72.
4. ГОСТ 52056-2003. Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. М., 2003.
5. ОСТ 218.010-98. Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа СБС. М., 1999.
6. Балабанов В.Б., Милицын Д.А. Применение катионных полимерно-битумных эмульсий на основе нефтяных модифицированных битумов в дорожном строительстве // Вестник ИрГТУ. 2011. №12. С.114—118.
7. Балабанов В.Б., Милицын Д.А., Жаринов Ю.Б. Применение катионных полимерно-битумных эмульсий на основе нефтяных модифицированных битумов в дорожном строительстве // Научно-технический журнал «Нефть-Газ-экспозиция». 2012. №5. С.91-95.
УДК 711.4
ВЛИЯНИЕ СРОКОВ ПОДГОТОВКИ ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА ЕЁ АКТУАЛЬНОСТЬ
© Е.В. Дроздова1, В.В. Ступин2
1Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 2Байкальский государственный университет экономики и права, 664003, Россия, г. Иркутск, ул. Ленина, 11.
Поднимается проблема потери актуальности градостроительной документации уже к моменту её утверждения. Проанализированы причины возникновения проблемы. Рассмотрена зависимость актуальности и сроков подготовки документации. Проанализированы сроки, предусмотренные законодательством РФ. Исследованы данные о реальных сроках разработки граддокументации в Иркутской области. Сделаны выводы о влиянии сроков подготовки документации на её актуальность. Предложены методы решения проблемы. Ил. 5. Табл. 3. Библиогр. 10 назв.
Ключевые слова: актуальность градостроительной документации; сроки подготовки градостроительной документации; этапы подготовки градостроительной документации; алгоритм подготовки градостроительной документации.
INFLUENCE OF TOWN PLANNING DOCUMENTATION TIMING ON ITS RELEVANCE E.V. Drozdova, V.V. Stupin
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia. Baikal State University of Economics and Law, 11 Lenin St., Irkutsk, 664003, Russia.
The article deals with the problem of town planning documentation losing its relevance by the time of its approval. It treats the causes of the problem, considers the dependence of documentation relevance and preparation periods; analyzes the periods provided by the legislation of the Russian Federation; studies the data on actual periods of time required for town planning documentation development in the Irkutsk region. It is concluded that preparation periods of town planning documentation affect its relevance. The methods for solving the problem are proposed. 5 figures. 3 tables. 10 sources.
Key words: relevance of town planning documentation; preparation period of town planning documentation; preparation stages of town planning documentation; algorithm of town planning documentation preparation.
Среди российских экспертов в сфере управления развитием территорий ведётся немало дискуссий о подходах к решению стратегических задач управления
городами и регионами, концепциях градостроительной политики, методиках разработки и проблемах качества градостроительной документации3 (далее -
1Дроздова Елена Витальевна, магистрант кафедры градостроительства, тел.: 89501000951, e-mail: [email protected] Drozdova Elena, Graduate Student of the Department of Urban Development, tel.: 89051000951, e-mail: [email protected]
2Ступин Виталий Валерьевич, кандидат физико-математических наук, доцент, e-mail: [email protected] Stupin Vitaly, Candidate of Physical and Mathematical sciences, Associate Professor, e-mail:[email protected]
^Градостроительная документация - обобщенное наименование документов территориального планирования Российской Федерации, субъектов Российской Федерации, муниципальных образований, документов градостроительного зонирования муниципальных образований и документации по планировке территорий муниципальных образований, иных документов, разрабатываемых в дополнение к перечисленным, в целях иллюстрации или детальной проработки принятых проектных решений с проработкой архитектурно-планировочных решений по застройке территории, разрабатываемых на профессиональной основе» [7].
