CC BY
19УДК 627.7
Николаев А.С.
студент кафедры автомобильных дорог Иркутский национальный исследовательский технический университет
(г. Иркутск, Россия)
Ланцов П.Н.
студент кафедры автомобильных дорог Иркутский национальный исследовательский технический университет
(г. Иркутск, Россия)
ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАСТМАСС В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Аннотация: в статье рассмотрены способы применения пластмасс в дорожном строительстве, также, представлены преимущества и недостатки использования полимерных вяжущих и пластмасс в создании дорожного покрытия. Приведен сравнительный анализ физико-механических характеристик дорожного битума. В заключении, подведен итог, а также описано в каких случаях следует применять пластиковые добавки.
Ключевые слова: автомобильные дороги, укрепление, дорожное покрытие, пластмассы, полимеры, строительство.
Введение
Пластмассы являются важным компонентом современного строительства, играя важную роль в производстве клеев для плитки, пластификаторов бетона и герметиков для швов полов. Важность пластмасс также очевидна при строительстве автомагистралей, где пластиковая дорожная разметка используется для повышения долговечности и безопасности дороги и связанных с ней конструкций. Несмотря на то, что они относительно мало используются в дорожном строительстве, растет интерес к изучению потенциала
полимерных вяжущих для армирования грунта. Это продолжающееся исследование подчеркивает сохраняющуюся важность пластмасс в строительной отрасли.
Применение пластмасс в создании дорожного покрытия
Включение полимеров для создания надежного и долговечного дорожного покрытия является многообещающим подходом, открывающим широкие перспективы в создании первоклассных дорог.
Страны, расположенные в северных регионах, особенно Россия, сталкиваются с ухудшением состояния дорог из-за сурового климата и резких перепадов температур. Следовательно, использование добавок здесь особенно важно, поскольку исследования показывают, что полимерные покрытия имеют более широкий диапазон рабочих температур по сравнению с битумными.
Преимущества и недостатки использования пластика в дорожном покрытии
Использование пластика в дорожном покрытии дает значительное преимущество в улучшении состояния окружающей среды, особенно в городских районах. Пластиковые отходы используются в качестве добавок, что позволяет компаниям избавляться от мусора, загрязняющего города и мировые океаны.
Помимо этого, в использовании пластмасс присутствуют следующие плюсы:
- высокая прочность и водостойкость;
- снижение затрат эксплуатации;
- эксплуатация при большем интервале температур;
- продолжительный срок эксплуатации;
- увеличение интервалов между ремонтами и другими работами;
- отсутствие колейности;
- снижение деформаций дорожного покрытия;
- устойчивость к воздействию топлива и машинного масла;
- хорошее сцепление с колесами автомобилей;
- снижение расходов на содержание дорог и стоимости асфальта.
Среди недостатков применения пластмасс:
- отсутствие нормативной базы для внедрения покрытия;
- стоимость покрытия на 3% выше обычного асфальтобетонного.
Цель
Целью исследования является сравнение физико-механических показателей исходного дорожного битума и вяжущего, модифицированного полимерными соединениями.
Материалы и методы
Битумы состоят из трех основных групп компонентов: асфальтенов, смол и высокомолекулярных углеводородов. Некоторые показатели качества, такие как пенетрация, температура размягчения и дуктильность, определяют характеристики битумов.
Пенетрация — это показатель, описывающий качества твердого битума. По сути, он измеряет, насколько далеко игла может проникнуть в битум при температуре 25 градусов. Для определения этого измерения используется специальный инструмент, называемый пенетрометром. Процесс включает использование калиброванной иглы для измерения глубины проникновения при постоянной нагрузке и в течение определенного периода времени.
Дуктильность - способность битума удлиняться в тонкие нити под действием силы при установленных параметрах. Это техническая мера, которая наряду с температурой проникновения и размягчения определяет пластичность битума. Пластичность определяется наибольшей длиной, которую может достичь битумная нить при протягивании в измерителе пластичности в стандартных условиях.
Для повышения качества и придания эластичности битумы модифицируют сторонними высокомолекулярными соединениями. Эта модификация улучшает адгезионные, прочностные и деформационные характеристики, что в конечном итоге улучшает свойства дорожного покрытия.
В качестве модификаторов могут быть использованы различные материалы, а именно эластомеры, термопласты и термопластичные эластомеры.
Результаты
Процесс модификации дорожного битума включает использование лопастного смесителя периодического действия при температуре 160°С и скорости вращения смесительного устройства 800 об/мин в течение одного часа. Возможно применение модифицирующих добавок, таких как отходы производства синтетического каучука (ОПСК) и термоэластопласт ДСТ-30-01 (ТЭП).
В таблице представлена информация об изменении физико-механических характеристик модифицированного дорожного битума по сравнению с исходным битумом в зависимости от содержания добавки.
Таблица 1. Физико-механические показатели дорожного битума, модифицированного термоэластопластом и ОПСК
Содержание модифицирующе й добавки Пенетрация , П25*0,1 мм Дуктильность , мм Температур а размягчения , Т, С Эластичность , %
БНД 60/90 исходный 75 290 58
БНД 60/90 + ТЭП 52 290 64 55
БНД 60/90 + ОПСК 48 202 58 37
Из таблицы видно, что пенетрация модифицированного вяжущего снижается с увеличением содержания модификатора, а его эластичность увеличивается до 55 %. Кроме того, температура размягчения повышается до 64°С при увеличении содержания модификатора. Исходя из сравнения физико-механических характеристик модифицированных битумов, использование в качестве модификатора термопластичного эластомера ДСТ-30-01 дает наилучшие результаты.
Заключение
В ходе исследования был проведен сравнительный анализ физико-механических характеристик исходного дорожного вяжущего и битума с применением как синтетического каучука и темроэластопласта. В результате, можно сделать вывод, что содержание модифицирующих добавок в битуме улучшает его свойства, повышает температуру размягчение и придает вяжущему эластичность.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Слободчикова Н.А., Плюта К.В., Дзогий А.А. Перспективы использования отходов производства и потребления при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. № 8. С. 126-132.
2. Безрук В.М., Гурячков И.Л., Луканина Т.М., Агапова Р.А. Укрепленные грунты. (Свойства и применение в дорожном и аэродромном строительстве). М.: Транспорт, 1982. 231 с.
3. Меркулов, С. А., Фролов В.А., Козлов П.В. Сравнительный анализ физико-механических показателей дорожного битума, модифицированного полимерами. 2014. — № 3 (62). — С. 328-329. URL: https://moluch.ru/archive/62/9278
4. ГОСТ 11501-78 Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы.
5. ГОСТ 11506-73 Битумы нефтяные. Метод определения температуры размягчения по кольцу и шару.
6. ГОСТ 11505-75 Битумы нефтяные. Метод определения растяжимости.
7. Беляев, П. С. Решение проблемы утилизации полимерных отходов путем их использования в процессе модификации дорожного вяжущего/П. С. Беляев,
О. Г. Маликов, С. А. Меркулов, Д. Л. Полушкин, В. А. Фролов// Строительные материалы. 2013.- № 10, С. 38-41.
8. Методы оценки эффективности мероприятий по повышению транспортных качеств дорог и безопасности движения: под ред. В.Ф. Бабкова. — М.: Высш. шк., 1971. — 176 с.
9. Автомобильные дороги: безопасность, экологические проблемы, экономика (российско-германский опыт) / под ред. В.Н. Луканина, К.Х. Ленца. — М. : Логос, 2002. — 624 с.
10. Стадийное улучшение транспортно-эксплуатационных качеств дорог: В.В. Сильянов, Ю.М. Ситников, О.А. Дивочкин. — М. : Транспорт, 1973. — 128 с
Nikolaev A.S.
Irkutsk National Research Technical University (Irkutsk, Russia)
Lantsov P.N.
Irkutsk National Research Technical University (Irkutsk, Russia)
THE USE OF PLASTICS IN ROAD CONSTRUCTION
Abstract: the article discusses the ways of using plastics in road construction, also presents the advantages and disadvantages of using polymer binders and plastics in creating a road surface. A comparative analysis of the physical and mechanical characteristics of road bitumen is given. In conclusion, the summary is summed up, and it is also described in which cases plastic additives should be used.
Keywords: highways, reinforcement, road surface, plastics, polymers, construction.
