Библиографическое описание:

Беляев П. С., Маликов О. Г., Крушинский Л. А., Меркулов С. А. Увеличение значений физико-механических показателей БНД 90/130 за счёт введения полимерного модификатора и пластификатора на основе индустриального масла // Молодой ученый. — 2013. — №7. — С. 49-52.

Некачественные дороги всегда были одной из проблем нашей страны. Низкие эксплуатационные характеристики материалов, используемых в дорожном строительстве, приводят к тому, что уже на 3–4 год эксплуатации подавляющему количеству дорог в России требуется проведение капитального ремонта, тогда как за рубежом средний межремонтный срок службы составляет 8–10 лет [1]. В большинстве случаев низкое качество дорожных покрытий связано с показателями некондиционного вяжущего, входящего в состав асфальтобетонных смесей (АБС). Поэтому, с улучшением качества дорожного вяжущего можно рассчитывать на улучшение эксплуатационных показателей дорожных покрытий [2].

Целью исследования является получение модификатора определенной рецептуры с использованием полимерных материалов, который улучшит эксплуатационные характеристики битума. В настоящее время в качестве модификаторов используется достаточно широкий спектр материалов, среди которых присутствуют: сера, каучуки (полибутадиеновый, натуральный, бутилкаучук, хлоропрен и др.), органо-марганцевые компаунды, термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол, этилен-винилацетат (ЭВА), термопластичные каучуки, полиуретан, олефиновые сополимеры, а также блок-сополимеры стирол-бутадиен-стирола (СБС) [3].

Тамбовская область относится к третьей дорожно-климатической зоне, поэтому для приготовления асфальтобетонных смесей рекомендуется использование дорожных битумов БНД 60/90 и БНД 90/130, отличающимися показателями температуры размягчения и пенетрации.

В качестве дорожного вяжущего был выбран битум марки БНД 90/130. Процесс модификации дорожного битума модификаторами проводилась в лопастном лабораторном смесителе периодического действия при температуре 160 °C и скорости вращения перемешивающего устройства 800 об/мин в течение 60 минут [4].

Модификация битума осуществлялась совместным введением полиэтилена (ПЭ), термоэластопласта (ТЭП) и поверхностно-активной адгезионной добавки (ПААД) в различном соотношении от 0,1 % до 3 % модификатора. При оценке физико-механических характеристик была выявлена оптимальная рецептура вяжущего. Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице 1 и на рисунке 1.

Таблица 1

Физико-механические показатели БНД 90/130, модифицированного ТЭП, ПЭ и ПААД.

Тип модификатора

Пенетрация, П25*0,1мм

Дуктильность, мм

Температура размягчения, С?

Эластичность, %

Исходный БНД 90/130 (08.2011)

114

765

46

0

Модификатор 1 (08.2011)

66

790

72

83

Модификатор 2 (08.2011)

52

600

72

86

Модификатор 3 (08.2011)

30

420

77

75

Модификатор 1 (09.2012)

52

625

69

75

Модификатор 1 (02.2012)

64

740

60

85

Как показали экспериментальные данные, представленные в таблице 1, лучшие физико-механическими показатели при введении в БНД имеет Модификатор 1, дуктильность и эластичность модифицированного вяжущего удовлетворяют требованиям ГОСТ для ПБВ, однако, при хранении из-за старения битума, его показатели, в частности пенетрация, ухудшаются. Для решения этой проблемы возникает необходимость введения в битум пластификатора, в качестве которого используется индустриальное масло И-40.

При модификации битума возникает вопрос о времени введения масла и его содержании, поскольку на высоких температурах масло может выгорать, в связи с этим были рассмотрены различные способы его введения в ПБВ: в процессе смешения в смесителе при температуре 160 С? и в термошкафу. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2

Физико-механические показатели БНД 90/130, модифицированного термоэластопластом ТЭП, полиэтиленом, поверхностно-активной адгезионной добавкой (ПААД) и индустриальным маслом И-40

Способ введения пластификатора

Пенетрация, П25*0,1мм

Дуктильность, мм

Температура размягчения, С?

Эластичность, %

Перемешивание с маслом 1 час в смесителе при t=160 С?

52

520

69

78

Перемешивание с маслом 15 минут в смесителе при t=160 С?

60

520

67

75

Перемешивание с маслом 1 минута в смесителе при t=160 С?

60

578

72

79

Перемешивание с маслом 30 секунд в смесителе при t=160 С?

62

586

76

73

Перемешивание в термошкафу при температуре 120 С?

73

629

67

71

Перемешивание в термошкафу при температуре 140 С?

64

280

70

70

Рис. 1. Показатели пенетрации БНД 90/130, модифицированного термоэластопластом (ТЭП), полиэтиленом, поверхностно-активной адгезионной добавкой (ПААД) и индустриальным маслом И-40.

Рис. 2. Показатели дуктильности БНД 90/130, модифицированного термоэластопластом (ТЭП), полиэтиленом, поверхностно-активной адгезионной добавкой (ПААД) и индустриальным маслом И-40.

Рис. 3. Показатели температуры размягчения БНД 90/130, модифицированного термоэластопластом (ТЭП), полиэтиленом, поверхностно-активной адгезионной добавкой (ПААД) и индустриальным маслом И-40.

Рис. 4. Показатели эластичности БНД 90/130, модифицированного термоэластопластом (ТЭП), полиэтиленом, поверхностно-активной адгезионной добавкой (ПААД) и индустриальным маслом И-40.

Анализ полученных данных показал, что результаты изменения физико-механический свойств, зависят от способа и времени введения индустриального масла в дорожное вяжущее. Введение масла в конце цикла смешения и в термошафу при температуре 120 С? имеют лучшие физико-механические показатели, что видно из представленного графика. Полученные вяжущие обладают высокими показателями дуктильности и пенетрации, температура размягчения и эластичность входят в пределы ГОСТ 52056–2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блок сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол», что полностью удовлетворяет требованиям Тамбовской области, находящейся в третьей дорожно-климатической зоне.

Увеличение температуры размягчения модифицированного ПБВ способствует уменьшаю образование на дорожных покрытиях колеи в жаркие месяцы, а также улучшает показатели морозостойкости асфальтобетонных смесей [5].

Литература:

1.         Гохман Л. М. Битумы, полимерно-битумные вяжущие, асфальтобетон, полимер-асфальтобетон: Учебно-методическое пособие / Л. М. Гохман — М.: ЗАО «Экон-информ», 2008. — 117 с.

2.         Руденский А. В. Органические вяжущие для дорожного строительства / И. М. Руденская, А. В. Руденский — М.: «Транспорт», 1984. — 229с.

3.         Производство битумов в России: проблемы и задачи. —url: http://www.zapsib-stroika.ru/profit/research/detail.php?ID=1089

4.         Беляев П. С. Модификация дорожного битума термоэластопластом ДСТ совместно с полиэтиленом / П. С. Беляев, О. Г. Маликов, С. А. Меркулов, Д. Л. Полушкин, В. П. Беляев // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. П. Вернадского. Спецвыпуск 39. с 184–189.

5.         Калгин Ю. И. Дорожные битумоминеральные материалы на основе модифицированных битумов: монография / Ю. И. Калгин; Воронеж. гос. архит.– строит. ун–т. — Воронеж: Изд–во Воронеж. гос. ун–та, 2006. — 272с.

Основные термины (генерируются автоматически): асфальтобетонных смесей, Физико-механические показатели БНД, дорожного битума, дорожного вяжущего, Температура размягчения, температуры размягчения, дорожного битума модификаторами, индустриального масла, дорожного битума термоэластопластом, эксплуатационные характеристики битума, качества дорожного вяжущего, показателями температуры размягчения, модифицированного термоэластопластом ТЭП, качестве дорожного вяжущего, введения полимерного модификатора, введения индустриального масла, модифицированного ТЭП, Увеличение температуры размягчения, с показателями некондиционного вяжущего, показатели морозостойкости асфальтобетонных.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос