CC BY
40
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.
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 %
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
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».
