Повышение термостабильности асфальтобетона путем применения модификатора "мкА Эластен" Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 625.8

Л.С. ЩЕПЕТЕВА, канд. техн. наук, Д.А. АГАПИТОВ, инженер (adfsad@pstu.ru), Пермский национальный исследовательский политехнический университет; Ю.М. ШТЕЙНБЕРГ, инженер ООО «Фирма «Астор» (Пермь); Р.А. ГОРЕЛИК, Ю.А. ИСКРИНА, кандидаты техн. наук, В.Н. БАЛЫБЕРДИН, инженер-механик, НТЦ ООО «ДорПолимер» (Москва)

Повышение термостабильности асфальтобетона путем применения модификатора «МКА Эластен»

В сложных климатических условиях Российской Федерации, в частности Уральского региона, когда летняя температура воздуха может подниматься до +40оС, для устройства покрытий автомобильных дорог необходимо использовать асфальтобетон, устойчивый к сдвиговым деформациям. Повышение сдвигоустойчивости асфальтобетона при высокой температуре часто сопряжено с ухудшением его свойств при низкой температуре.

Одним из способов обеспечения термостабильности асфальтобетона является применение резинового порошка, получаемого при переработке изношенных автомобильных шин, что способствует повышению эластичности в широком диапазоне температуры. Эта технология известна достаточно давно. Она основана на добавлении в смесь битума с резиновой крошкой специальных реагентов-катализаторов. Однако способ имеет ряд технологических недостатков: длительный период набухания резины в горячем битуме; необходимость перемешивания резинобитумной смеси при высокой температуре; при отсутствии химических реагентов резина плохо взаимодействует с битумом, а длительный нагрев при высокой температуре приводит к деструкции битума и к потере эластичности резины.

Б.М. Слепой в СоюздорНИИ проводились исследования введения резиновой крошки (частицы мельче 1 мм) непосредственно в минеральный материал до его объединения с битумом. В этом случае резина не подвергается дополнительному структурированию и в

основном сохраняет эластичные свойства. Однако, простое введение резиновой крошки (порошка) в состав асфальтобетонной смеси приводит со временем к разрушению структуры асфальтобетона за счет разуплотнения и выделения частиц резинового порошка из монолитной структуры асфальтобетонного образца. На кафедре «Строительство автомобильных дорог» ПНИПУ хранится образец асфальтобетона с резиновой крошкой, который через два-три года стал похож на «ежика»: частицы резины выделились из структуры образца.

Модификатор «МКА Эластен» приготовлен на основе резиновых порошков, полученных из изношенных автомобильных шин на уникальном оборудовании фирмы «Астор» в условиях, обеспечивающих получение необходимой морфологии и сохранение свойств исходных резин, в том числе эластичной составляющей деформации, и обладающих микро- и нанонеод-нородной поверхностью (удельная поверхность от 2000 до 6000 см2/г). Входящие в состав модификатора химически активные реагенты обеспечивают прочное взаимодействие с минеральной составляющей асфальтобетонной смеси [1]. При применении этого модификатора резина в асфальтобетонной смеси не растворяется и не разлагается, а связывается с компонентами битума прочными и подвижными химическими связями. Модификатор «МКА Эластен» вводится одновременно с битумом непосредственно в смеситель, что технологически удобно и эффективно.

Наименование показателей Требования ГОСТ 9128-2009 Результаты испытания

Средняя плотность, г/см3 2,416

Пористость минерального остова, % по объему плотные высокоплотные 14-19 <16 13,17

Остаточная пористость, % по объему плотные высокоплотные 2,5-5 1-2,5 2,1

Водонасыщение, % по объему 1,5-4 2,28

Прочность при сжатии, МПа при 20оС при 50оС более 2,5 более 1,2 9,92 4,41

Коэффициент водостойкости более 0,9 1,04

Сцепление при сдвиге при Т=50оС, не менее 0,37 1,41

Примечания. 1. Модификатор взят в количестве 0,3% от минеральной части асфальтобетонной смеси. Состав: щебень, гранит - 47%, песок - 43%, минеральный порошок - 10%, битум - 4,8%. 2. В таблице приведены наиболее высокие прочностные показатели асфальтобетона, которые могут быть достигнуты в результате соответствующего подбора состава смеси: в составе смеси использован гранитный щебень и битум марки БНД 60/90.

научно-технический и производственный журнал

12 11 10

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -10

Зависимость

10,05 10,06 9,98V

5,57 N^^5,52 3 2

у S545&2,61

I I i 1,81 I

предела ик

3

10 20 30 40 Температура, оС прочности при

0,034

50

60

70

сжатии от температуры: ; 2 - 0,5% МКА Эластен 0,7% МКА Эластен у=9,8501е-0

1 - без модификатора у=10,024е-о0з43х: у=9 9062е-0, 86х' Q - п 70А "^по^т

0,0268х

Результаты исследования свойств асфальтобетона с модификатором «МКА Эластен», проведенного на кафедре «Строительство автомобильных дорог» ПНИПУ, показали, что применение данного модификатора приводит к повышению качества асфальтобетона, и прежде всего его термостабильности (см. рисунок). О термостабильности асфальтобетона можно судить по изменению прочности при сжатии при высокой температуре. Чем выше показатель прочности при сжатии при +50оС, тем более устойчив асфальтобетон к воздействию нагрузки при высокой температуре летом.

Экстраполяция кривых зависимости пределов прочности при сжатии от температуры до значения 1,81 МПа, полученного для асфальтобетона на вяжущем без модификатора и температуре испытаний +50оС показывает, что разрушение асфальтобетона аналогичной нагрузкой при содержании модификатора 0,5 мас. % соответствует температуре 59оС и 63оС — при содержании модификатора 0,7 мас. %.

Результаты испытаний промышленной партии асфальтобетонной смеси, проведенные в ЗАО «Союз-ЛЕС» (Москва) по ГОСТ 12801—98, приведены в таблице и показывают высокие прочностные и деформационные свойства асфальтобетона на основе модификатора.

Опытный участок с применением резинобитумно-го вяжущего протяженностью 500 м был построен в Пермском крае в 2006 г. После 6 лет эксплуатации покрытие имеет отличные транспортно-эксплуатационные характеристики, деформации (колеи, вмятины), связанные с недостаточной сопротивляемостью асфальтобетона сдвигу при высокой летней температуре, отсутствуют.

Ключевые слова: асфальтобетон, модификатор «МКА Эластен», резиновый порошок, термостабильность.

Литература

1. Щепетева Л.С., Агапитов Д.А., Штейнберг Ю.М., Горелик Р.А., Балыбердин В.Н. Энергоэффективная технология утилизации отработанных автошин // Экология и промышленность России. 2011. № 5. С. 8-11.

0

Строительные Материалы®

GS EXPERT

иоиедоваия рынков иинера/ьного сырья и стрмиатериалов

5-я конференция

«Текущее состояние и перспективы развития строительного комплекса и промышленности строительных материалов»

1 февраля 2013 г. ЦВК «Экспоцентр»

В программе конференции:

• пленарный доклад о результатах работы строительного комплекса РФ в 2012 г.

• доклады руководителей отраслевых • доклады о наиболее острых проблемах ассоциаций о тенденциях развития подотраслей строительного комплекса и промышленности промышленности строительных материалов; строительных материалов;

• дискуссия.

К участию в конференции приглашаются руководители и ведущие специалисты российских и зарубежных компаний производителей строительных материалов, представители инвестиционных и девелоперских компаний, коммерческие директора, директора по маркетингу и развитию, маркетологи, представители региональных отраслевых органов исполнительной власти.

кш[

вмецкий стандарт

Генеральный партнер конференции:

Немецкий стандарт

Оргкомитет:

Телефон/факс: (499) 976-20-36, 976-22-08 E-mail: mail@rifsm.ru, rifsm@mail.ru

научно-технический и производственный журнал