Научная статья на тему 'Влияние стабилизирующей добавки из травяной целлюлозы на адгезию дорожного битума'

Влияние стабилизирующей добавки из травяной целлюлозы на адгезию дорожного битума Текст научной статьи по специальности «Машиностроение»

117
19
Поделиться
Ключевые слова
ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНЫЙ АСФАЛЬТОБЕТОН / СТАБИЛИЗИРУЮЩАЯ ДОБАВКА / ДОРОЖНЫЙ БИТУМ / МИНЕРАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ / АДГЕЗИЯ / ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОЕ ВЕЩЕСТВО / STONE-MASTIC ASPHALT / STABILIZING ADDITIVES / PAVING BITUMEN / MINERAL MATERIAL / ADHESION / SURFACE-ACTIVE COMPOUND

Аннотация научной статьи по машиностроению, автор научной работы — Галимуллин И.Н., Башкирцева Н.Ю., Лебедев Н.А.

Исследовано влияние стабилизирующей добавки на сцепление битума с поверхностью минерального материала. Установлено, что наличие в составе стабилизирующей добавки поверхностно-активного вещества в виде солей жирных карбоновых кислот, увеличивают адгезию битума к щебню.

Похожие темы научных работ по машиностроению , автор научной работы — Галимуллин И.Н., Башкирцева Н.Ю., Лебедев Н.А.,

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Влияние стабилизирующей добавки из травяной целлюлозы на адгезию дорожного битума»

УДК 625. 85. 06

И. Н. Галимуллин, Н. Ю. Башкирцев;!, Н. А. Лебедев

ВЛИЯНИЕ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ДОБАВКИ ИЗ ТРАВЯНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НА АДГЕЗИЮ ДОРОЖНОГО БИТУМА

Ключевые слова: щебеночно-мастичный асфальтобетон, стабилизирующая добавка, дорожный битум, минеральный материал, адгезия, поверхностно-активное вещество.

Исследовано влияние стабилизирующей добавки на сцепление битума с поверхностью минерального материала. Установлено, что наличие в составе стабилизирующей добавки поверхностно-активного вещества в виде солей жирных карбоновых кислот, увеличивают адгезию битума к щебню.

Key words: stone-mastic asphalt, stabilizing additives, paving bitumen, mineral material, adhesion, surface-active compound.

Study influence of the stabilizing additives to bitumen adhesion on the surface of the mineral material. It was found that presence of stabilizing additives the surface-active compound in the form of salts fatty carboxylic acids to increase the adhesion of bitumen on break-stone.

Введение

На сегодняшний день в большинстве стран наблюдается непрерывный рост транспортного потока и увеличение грузоподъемности автомобилей, которое приводит к преждевременному разрушению дорожного покрытия и уменьшения срока эксплуатации дорог. Эти и многие другие причины заставляют обратить внимание на повышение качества автомобильных дорог. Существует много современных технических решений, одним из которых является технология укладки верхнего слоя дорожного полотна на основе щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА). Главное отличие ЩМА от обычного асфальтобетона - это рационально подобранная смесь минеральных материалов, дорожного битума и стабилизирующей добавки [1].

Огромное значение на долговечность покрытия оказывает адгезия дорожного битума на каменном материале. Слабые адгезионные свойства проявляются вследствие воздействия влаги на дорожное полотно. Это напрямую зависит от природы битума и минерального материала. В связи с этим, возникает необходимость увеличения адгезии вяжущего и предотвращение проникновения воды между битумной пленкой и поверхностью каменного материала [2].

Использование в ЩМА стабилизирующих добавок на основе натуральных целлюлозных волокон позволяют не только увеличить толщину битумного слоя на поверхности минеральной части дорожного покрытия, но и связать попадающую в массив покрытия влагу внутри капилляров целлюлозы, не давая воде замерзнуть и расшириться [3].

Целью настоящей работы являлось исследование влияния адгезии битума на каменном материале в результате применения стабилизирующей добавки, полученную из целлюлозы травянистых растений и отхода масло-жирового комбината [4, 5, 6].

Экспериментальная часть

В качестве адгезива использовали стабилизирующую добавку, полученную из полуцеллюлозы льна и рапса с гидрофобным связующим (соли жирных карбоновых кислот).

В качестве контрольных образцов использовали битум марки БНД 60/90 (ОАО «ТАИФ-НК») и адгезионную добавку фирмы Ак2о№Ъе1 <^еШх» [7].

Испытания на адгезию образцов битума проводили на первоуральском и сангалыкском щебне по ГОСТ 12801-98 [8]. Оценку качества сцепления битума определяли по пяти бальной шкале путем визуального осмотра поверхности каменного материала после предварительной обработки вяжущим и выдержкой в кипящей воде при заданных условиях.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

В ходе исследований было взято соотношение стабилизирующей добавки к битуму с учетом рекомендаций, приведенных в ГОСТ 31015-2002, согласно которому содержание битума 6,5-7,5% мас., стабилизирующей добавки 0,2-0,5% мас., остальное смесь минеральных материалов [9]. Нами было принято соотношение битума 92% мас. и стабилизирующей добавки 8% мас.

Обсуждение результатов

В результате проведенного исследования из рисунка 1 видно, что на контрольном образце щебня, обработанного вяжущим марки БНД 60/90 значительная часть битумной пленки отделилась от поверхности минерального материала, что подтверждает низкую адгезию. Добавление адгезионной добавки Wetfix в вяжущее напротив, проявляет сильную адгезионную способность, вследствие чего пленка битума полностью сохраняется на поверхности каменного материала.

Из таблицы 1 приведенной ниже можно сделать вывод, что образцы вяжущего с волокнами полуцеллюлозы 3 и 4 показывают слабый результат, из-за неравномерно распределенного битума на поверхности каменного материала. В свою очередь образцы щебня обработанные битумом со стабилизирующей добавкой 5 и 6 проявляют хорошую адгезионную способность, у этих образцов битумная пленка плохо расслаивается и полностью сохраняется на поверхности. Это связано в первую очередь наличием на поверхности целлюлозного волокна гидрофобного связующего, в качестве которого выступают соли жирных карбоновых кислот. Как из-

вестно, соли жирных карбоновых кислот являются поверхностно-активным веществом (ПАВ) анионного типа, которые снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз битум-каменный материал, чем облегчает смачивание и увеличивая сцепление битума с минеральной поверхностью [10, 11, 12].

Сангалыкский щебень

Битум 60/90 (контроль)

Первоуральска щебень

Биту роль)

Битум 60/90+ Wetfix|o, 3%

Битум 60/90+ полуцеллюлоза из рапса

Бшум 60/90+ полуцеллюлоза из льна с Битум 60/90+ полунеллюлоза изо льна с содержанием связующего 10 % содержанием связующего 10 %

т

Битум 60/90+ полуцеллюлоза нз рапса с Битум 60/90+ полуцеллюлоза из рапса с

содержанием связующего 10 %

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

содержанием связующего 10 %

Рис. 1 - Адгезия битума на каменном материале

Таблица 1 - Оценка адгезии битума на каменном материале

Образец Адгезия на щебне, баллы

Сангалыкский Первоуральский

БНД 60/90 (контроль) 2 2

БНД 60/90 +Wetflx 0.3% 5 5

БНД 60/90+ полуцеллюлоза из льна 3 3

БНД 60/90+ полуцеллюлоза из рапса 3 3

БНД 60/90+ полуцеллюлоза из льна с содержанием связующего 10 % 4 4

БНД 60/90+ полуцеллюлоза из рапса с содержанием связующего 10 % 4 4

Выводы

В результате проведенного исследования образцов битума со стабилизирующей добавкой полученной из полуцеллюлозы льна и рапса установлено, что наличие на поверхности волокон ПАВ анионного типа увеличивают адгезию битума на каменном материале.

Литература

3

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Электронный ресурс, Щебеночно-мастичный асфальтобетон, http://informavtodor.ru/media/price_2.doc

S.R. Shatnawi, J van Kirk, TRB Research Record 1417, 168-177 (1993)

В.И. Костин, Новые технологии в дорожном строительстве, 18-26 (2009).

4. И.Н. Галимуллин, Н.Ю. Башкирцева, Н.А. Лебедев, О.К. Нугманов, Вестник Казанского технологического университета, 8, 2014. 267-280 (2014)

5. И.Н. Галимуллин, Н.Ю. Башкирцева, О.К. Нугманов, Н.П. Григорьева, Вестник Казанского технологического университета, 23, 2014. 345-348 (2014)

6. Заявка на пат. РФ 2014130818 (2014).

7. AkzoNobel Surface Chemistry, Adhesion promoters Technical Bulletin, 1-28 (2014)

8. ГОСТ 12801-98, Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний с изм.1 [текст]. - 1999-01-01. Москва, 2002, 43-44с.

9. ГОСТ 31015-2002, Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия [текст]. - 2003-05-01. Москва , 2003, 4с.

10. Л.С. Колбановская, В.В. Михайлов, Транспорт, 200202 (1973).

11. Р. Б. Гун,Химия, 86-89 (1973).

12. A. W.Adamson, A wiley-interscience publication john wiley and sons (пер, 366-368 (1979).

© И. Н. Галимуллин - асп. каф. химической технологии переработки нефти и газа КНИТУ, krekit@bk.ru; Н. Ю. Башкирцева - д-р техн. наук, проф., зав. каф. химической технологии переработки нефти и газа КНИТУ, bashkircevan@bk.ru; Н. А. Лебедев - канд. техн. наук. гл. науч. сотр. ген. директор ООО «Научно-производственное объединение «Нефтепромхим»».

© I. N. Galimullin, Post-graduate student from department of chemical technology of petroleum and gas processing, KNRTU, krekit@bk.ru; N. Y. Bashkirceva, Doctor of Engineering Science, professor, head of department chemical technology of petroleum and gas processing, KNRTU, bashkircevan@bk.ru; N. A. Lebedev, Candidate of Engineering Sciences, general director of LLC «SPA «Neftepromhim».