CC BY
93
УДК 666.972.56
М. Р. Идрисов, Р. А. Кемалов, А. Ф. Кемалов
СОЗДАНИЕ АДГЕЗИОННОЙ ДОБАВКИ К ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНОМУ АСФАЛЬТОБЕТОНУ
Ключевые слова: адгезия, добавка, щебеночно-мастичный асфальтобетон.
С учетом все возрастающих транспортных потоков и нагрузки на дорожную одежду, щебёночно-мастичный асфальт является идеальным типом покрытия для автодорог, как в настоящее время, так и в будущем. Наиболее актуальным, на наш взгляд, было бы использование не стабилизирующей добавки, требующей предварительного модифицирования битумов, используемых для приготовления ЩМА, а комплексной структурирующей добавки, которая с одной стороны содержала бы полимерный модификатор, с другой — активный стабилизирующий и армирующий компонент.
Keywords: adhesion, additive, splittmastixasphalt.
Taking into the account increasing traffic and load on the pavement, splittmastixasphalt is the ideal type of coating for roads, as at present, and future. The most relevant ask, in our opinion, would not use stabilizing additive that requires prior modification of bitumen, used for the preparation of SMA, but the complex structuring additives, which on the one hand would contain a polymer modifier, on the other - an active stabilizing and reinforcing components.
С учетом все возрастающих транспортных потоков и нагрузки на дорожную одежду, щебёночно-мастичный асфальт является идеальным типом покрытия для автодорог, как в настоящее время, так и в будущем. Концепция, лежащая в основе технологии щебёночномастичного асфальтобетона (ЩМА), заключается в прочности каркаса, заполненною вяжущим материалам, дроблеными фракциями и наполнителями. Вяжущие материалы придают покрытию долговечность, стойкость по отношению к дорожным нагрузкам и погодным условиям [1].
Принципиальная разница между ЩМА и обычным асфальтобетоном заключается в том, что допуск на размер щебня в асфальтобетонной смеси намного шире, чем в ЩМА. Обусловлено это наличием большего объема пустот в асфальтобетонной смеси, которые необходимо заполнить более мелкими фракциями. В ЩМА основную структуру составляет крупный щебень, а мелкий служит только для создания "мастики", заполняющей пустое пространство в щебеночном скелете. Тем самым достигается лучший контакт минеральной части и битумного вяжущего.
Однако при укладке дорожного полотна из щебеночно-мастичного асфальтобетона одной из важнейших проблем остается адгезия (прилипание) битумного материала к камню. Решение данной проблемы рассматривалось в рамках создания адгезивов к ЩМА.
Наиболее актуальным, на наш взгляд, было бы использование не стабилизирующей добавки, требующей предварительного модифицирования битумов, используемых для приготовления ЩМА, а комплексной структурирующей добавки, которая с одной стороны содержала бы полимерный модификатор, с другой - активный стабилизирующий и армирующий компонент.
В результате были разработаны полимерные модификаторы, которые увеличивают адгезионные взаимодействия внутри структуры покрытия. В качестве исходного битума были взяты битум дорожный БНД 60/90 парафино-нафтенового основания. Результаты исследований представлены в таблице 1.
Процесс образования адгезионной связи обычно делят на две стадии. На первой, так называемой транспортной стадии, происходит перемещение молекул адгезива к поверхности субстрата и их определенное ориентирование в межфазном слое, в результате чего
обеспечивается тесный контакт между молекулами и функциональными группами молекул адгезива и субстрата.
Таблица 1 - Показатель адгезии модифицированного битума на основе БНД 60/90
Номер образца Состав БПЕ а м О4 Сцепление с
Битум БНД 60/90 Термопластичная смола ароматического ряда Поликонденсированный олигомерный вулканизат щебнем Павловск. гранит., контр. образец №
1 96,16 1,92 1,92 2
2 94,34 1,89 3,77 2
3 92,59 1,85 5,56 1
4 90,91 1,82 7,27 3
5 89,28 1,79 8,93 2
6 87,72 1,75 10,53 2
7 94,34 3,77 1,89 3
8 92,60 3,7 3,7 3
9 90,91 3,64 5,45 1
10 89,29 3,57 7,14 2
11 87,62 3,61 8,77 2
12 86,21 3,45 10,34 2
Битум БНД 60/90 3
Требования ГОСТ 22245-90 БНД 90-130
Требования Росавтодора 2
Вторая стадия адгезии состоит в непосредственном взаимодействии адгезива и субстрата, которое может быть обусловлено различными силами — от ван-дер-ваальсовых до химических. Силы ковалентных связей начинают действовать на расстояниях между атомами и молекулами, не превышающих 0,5 нм. Действие ионных и ван-дер-ваальсовых сил проявляется на более дальних расстояниях - приблизительно от 1до 100 нм [2].
В разработанном полимерном модификаторе в качестве пластификатора был выбран полимер, обладающий концевыми SH-группами. Предположительно между водородом данной группы и атомом кислорода на поверхности минерального камня образуется водородная связь. Следует также сказать, что в составе выбранных пластификаторов имеются активные центры, состоящие из соединений серы, что приводит к вулканизации пластификаторов при их
введении в битум. Происходит армирование системы. Это в совокупности с водородными связями и возможным образованием химических связей между серой в битум-полимерной композиции и металлами в камне усиливает адгезионное соединение в щебеночно-мастичном асфальтобетоне.
Литература
1. Стебаков, А. П. Щебеночно-мастичный асфальтобетон - будущее дорожных покрытий / А.П. Стебаков, Г.Н. Кирюхин // Строительная техника и технологии - 2002. - №3.
2. Кинлок, Э. Адгезия и адгезивы / Э. Кинлок; перевод с англ. А. Б. Зильберман. - М.: Мир, 1991. -484с.
3. Кемалов, Р.А. Производство модификаторов для нефтяных битумов «ПФМ» и мастик для дорожного и гражданского строительства на их основе / Р. А. Кемалов, А.Ф. Кемалов, М.Р. Идрисов, Р.Ш. Бадертдинов, Д.Ф. Фаттахов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №10. - С. 332-337.
© М. Р. Идрисов - магистр КГТУ, [email protected]; Р. А. Кемалов - канд. техн. наук каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ, [email protected]; А. Ф. Кемалов - д-р техн. наук, проф. той же кафедры.
