УДК 665.775

МОДИФИКАЦИЯ БИТУМОВ ПОЛИМЕРАМИ

Тарасов Роман Викторович1, Макарова Людмила Викторовна2, Кадомцева Анна Александровна3
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н., доцент
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н., доцент
3Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, магистр техники и технологии

Аннотация
Одним из способов повышения качества асфальтобетонных покрытий является модификация компонентов асфальтобетонной смеси, в том числе и битума. В статье рассмотрены основные способы модификации битумов полимерами.

Ключевые слова: битумы, модифицирующие добавки


MODIFICATION OF BITUMENS BY POLYMERS

Tarasov Roman Viktorovich1, Makarova Ludmila Viktorovna2, Kadomtseva Anna Aleksandrovna3
1Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
2Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
3Penza State University of Architecture and Construction, master of technics and technology

Abstract
One of the ways of improving of asphalt concrete coverings is modification of components of asphalt concrete mix, including bitumen. In the article the main ways of modification of bitumens by polymers are considered.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Тарасов Р.В., Макарова Л.В., Кадомцева А.А. Модификация битумов полимерами // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 5. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/05/34687 (дата обращения: 29.09.2017).

При использовании модифицирующих битум добавок в промышленном производстве асфальтобетонных смесей не всегда удается создать материал, полностью удовлетворяющий по своим эксплуатационным свойствам потребителей.

В некоторых случаях положительный эффект достигается путем введения в асфальтобетонные смеси нескольких веществ, каждое из которых улучшает определенные показатели. Принцип «взаимообогащения» вторичных материальных ресурсов позволяет подобрать комбинацию таких добавок, которая усилит позитивную задачу в многокомпонентной системе за счет синергетического эффекта. В случае получения композиционных вяжущих такими компонентами могут быть: полимер, растворитель или пластификатор, поверхностно-активные добавки. Достигаемый при этом эффект может быть соизмерим с экономическими затратами и технологическими сложностями процесса модифицирования вяжущего.

К настоящему времени в полимерно-битумных композициях испытаны практически все известные полимеры. Однако для практических целей применяются лишь некоторые типы высокомолекулярных соединений. Все имеющиеся высокомолекулярные соединения, применяемые в настоящее время для улучшения свойств битумов, сгруппированы в следующие классы:

1. Блоксополимеры дивинила и стирола (Термоэластопластичные полимеры). Различают три вида блоксополимеров стирола: стирол-бутадиен-стирол (СБС), стирол-ззопрен-стирол (СИС), стирол-этилен/бутилен-стирол (СЭ/БС) [1, 2].

С 1966 года в России проводятся теоретические и экспериментальные исследования, направленные на разработку технологии полимерасфальтобетона, изготовленного на основе  полимерно-битумного вяжущего  на основе СБС [3]. Уже с 1967 года во всех дорожно-климатических зонах изготавливаются опытные участки автомобильных дорог, в которых в качестве дорожной одежды используется полимерасфальтобетон. В 1971 году были подготовлены методические рекомендации по приготовлению и применению ПБВ на основе ДСТ. В период с 1972 по 1987 года проводились работы по применению ПБВ при строительстве и ремонте дорожных, мостовых и аэродромных покрытий [4].

На основе данных многолетних исследований и опытного строительства ведущими научно-исследовательскими институтами страны в 1995 году был разработан нормативный документ, в котором предписывалось верхние слои покрытий дорог 1-й и 2-й категорий выполнять только на основе ПБВ с применением полимерных материалов типа СБС.

В 2002 году в СоюзДорНИИ подготовлено к изданию «Руководство по применению комплексных органических вяжущих (КОВ), в том числе ПБВ, на основе блоксополимеров типа СБС в дорожном строительстве». В нем отражены особенности технологии приготовления, применения и подбора составов. В 2004 году утвержден и введен в действие ГОСТ Р 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные на основе блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол».

В настоящее время наибольшее распространение в России получили бутадиен-стирольные термоэлестопласты разветвленной структуры ДСТ-30-Р01 и его импортные аналоги Finaprene A411, Europrene Solt161B и Calprene 411, а также ДСТ-30-01, имеющий неразветвленную структуру. Его импортные аналоги – Cariflex TR-101, Euruprene Solt6302 и Calprene 501 [5].

В 1971 году А.С. Колбановской и Л.М. Гохманом получено авторское свидетельство на использование АПП в качестве модифицирующей добавки дорожных битумов. В дальнейшем Ф.Г. Унгер, А.К. Эфа, Л.В. Цыко и другие исследователи разработали модификатор, являющийся стабилизатором, улучшающий свойства битума. Эти исследования развиваются параллельно модифицированию битумов термоэластопластами и направлены, прежде всего, на улучшение стойкости битумов против старения и повышение его адгезионных свойств [6, 7].

В последнее время активно развивается производство и применение материалов, получаемых смешением каучуков с термопластом (смесевые термоэластопласты). Проблеме улучшения свойств дорожных битумов добавкой смесевого термоэластопласта посвящены работы Е.В. Мурзиной, Э.Р. Хафизова [8, 9].

Наиболее привлекательными считаются не синтетические, а смесевые термоэластопласты [1, 9], представляющие собой, полимерные смеси термопластов с эластомерами, т. к. смесевые термоэлатопласты обладают большим потенциалом модифицирования битумов, из-за возможности варьирования составами одним и тем же способом смешения термопластов с эластомерами, что позволяет регулировать свойства получаемых битумополимерных вяжущих. Замена в разнообразных асфальтобетонах обычного битума битумом с добавкой полимера повышает их долговечность; в аспекте обеспечения желаемого уровня качества битумов модифицированных полимерами (БМП) перспективным является непосредственное введение полимеров в битум; выбор компонентов БМП должен учитывать соотношение параметров его качества и стоимости. Учитывая важность вопроса для развития дорожной отрасли, в странах ЕС (2005 г.), в России (2003 г.) и в Украине (2007 г.) разработаны государственные стандарты на эти вяжущие. Более чем 10% битумов, что используются в индустриально развитых государствах, содержат полимерные добавки.

По объемам применения полимеры размещаются в таком порядке: термоэластопласты типа стирол-бутадиен-стирола (СБС); термопласты типа этилен-винил-ацетата, полиизобутилен, полипропилен, разнообразные блоксополимеры; полимерные латексы; терполимеры типа этиленглицидилакрилата. Термоэластопласты, благодаря своему составу и структуре, при других равных условиях отличаются высокой эластичностью (способностью к большим обратимым деформациям после прекращения деформирования или после снятия нагрузки). Содержание таких полимеров в БМП может достигать 3-10 %. Термопласты обладают подобными свойствами, но им присуща низкая эластичность, а также меньшее усиливающее действие и деформативность при низких температурах (их расход в БМП 5-12 %); латексы являются водными дисперсиями каучуков (содержат около 30 % воды), технологично они более приемлемы для изготовления битумополимерных эмульсий (их содержание в эмульсиях около 3 %); терполимеры отличаются способностью вступать в реакцию с компонентами битумов (асфальтосмолистыми веществами), за счет чего приемлемые технические свойства БМП достигаются при меньшем их расходе (около 1,5-2,2%). Принципиальный механизм регулирования свойств битума разными полимерами одинаковый. Он состоит в создании более-менее развитой сетки полимера в битуме, в который он добавляется. Результаты модификации в каждом отдельном случае зависят от совместимости полимера и битума, их количественного соотношения, температурных режимов приготовления.

Для модификации дорожных битумов применяют блоксополимеры стирола типа СБС. Примером является группа полимеров: Кратон Д1101, Кратон Д1184, Кратон Д1186 фирмы «Шелл»; Финопрен 411 фирмы «Петрофина»; Европрен Сол Т 161 фирмы «Эникем», Калпрен 411 фирмы «Репсол»; отечественные термоэластопласты ДСТ 30-01, ДСТ З0Р-01 Воронежского завода СК. Термоэластопласты сохраняют способность к высокоэластическим деформациям в диапазоне температур от +80°С до -80°С. Температура деструкции термоэластопластов 190-210°С. Это класс полимеров, который сочетает в себе высокую прочность, присущую пластмассам, и эластичность, свойственную эластомерам.

Термоэластопласты бутадиена и стирола типа СБС отличаются способностью к высокоэластическим деформациям за счет работы пространственной структурной сетки, образованной благодаря физическим связям между блоками макромолекул бутадиена и стирола. Блоки полистирола трехблочных молекул термоэластопласта типа СБС расположены по краям и имеют очень прочные связи между макромолекулами при температуре до – 80°С. Это придает пространственной сетке, образующейся в битуме при растворении в нем блоксополимера, высокую прочность, а, следовательно, получаемое вяжущее более теплостойкое в сравнении с исходным битумом. Стеклоподобные блоки полистирола в трехблочных макромолекулах чередуются с эластомерными блоками полибутадиена, поэтому блоксополимеры типа СБС сочетают в себе высокую прочность, присущую пластмассам и очень низкую температуру стеклования, свойственную каучукам. Последнее свойство, как и при применении эластомеров, позволяет обеспечить требуемую температуру хрупкости вяжущего.

Блоксополимеры бутадиена и стирола типа СБС хорошо совмещаются с битумами, т.к. полистирол и полибутадиен хорошо набухают в парафино-нафтеновых и нафтено-ароматических углеводородах битума и частично растворяются в них при температуре 150°С. Для улучшения растворения полимера в битуме применяют пластификаторы: индустриальные масла марок И-20А, И30-А, И-40А, И-50А и нефтяные гудроны. Применение пластификатора позволяет  значительно улучшить растворимость полимера в битуме, но при этом несколько снижает адгезионные свойства получаемого вяжущего в сравнении с исходным битумом.

Для битумов с добавками полимеров типа СБС присуще новое свойство не характерное битумам – эластичность, которое характеризует способность вяжущего к обратимым, эластическим деформациям. Для того, чтобы регламентировать получение вяжущего с оптимальной структурой и обеспечить контроль его качества используется показатель – эластичность, который определяется с помощью дуктилометра, одновременно при определении растяжимости вяжущего при температуре 25 и 0°С. Эластичность при 25°С характеризует наличие в вяжущем пространственной структурной сетки полимера, соответственно, при 0°С характеризует работоспособность этой сетки при низких температурах, что необходимо для повышения деформативности битумно-полимерного вяжущего при низких температурах [10…12].

Для достижения высокого качества асфальтобетонных смесей и асфальтобетонных покрытий битум должен обладать повышенной эластичностью, высоким значением энергии когезии самого материала и хорошей адгезией к минеральным компонентам асфальтобетона. Из литературных источников [13…17] известно, что применение эластомеров улучшает свойства полимербитумного вяжущего: расширяет интервал пластичности, снижая температуру хрупкости и повышая температуру размягчения, увеличивает прочностные характеристики асфальтобетона, его трещиностойкость и сдвигоустойчивость. Кроме этого, как указывается авторами работ [18…20], адгезионная способность полимербитумного вяжущего превышает аналогичную исходных битумов.

Таким образом, накопленный до этого времени научный и производственный опыт свидетельствует о преимуществах асфальтобетонов на модифицированных полимерами битумах по сравнению с обычными асфальтобетонами в отношении: прочности и, в частности, сдвигоустойчивости; температуры хрупкости и трещиностойкости (при соответствующем содержании полимера); устойчивости в водной среде и, в конечном итоге, долговечности асфальтополимербетонных покрытий. В то же время обеспечение этих преимуществ требует усложнения технологической подготовки вяжущих, приводит к удорожанию вяжущего из-за высокой стоимости полимеров. При этом неизбежен значительный дополнительный расход энергоресурсов, необходимых для проведения всех технологических процессов при температурах на 15-25˚С выше, чем в случае традиционных битумов и асфальтобетонов. Компенсация этих затрат может быть обеспечена за счет удлинения межремонтных сроков асфальтополимербетонного покрытия и уменьшения объемов его ремонта.

Широкое распространение получил резиновый термоэластопласт РТЭП в виде гранул темного цвета бутадиенового (дивинилового) каучука, наполненного карбонатом кальция (6 – 10%) и серой (3 – 6%) [21].

Добавка бутадиенового каучука (РТЭП) в асфальтовяжущем [22] повышает его теплостойкость, не увеличивая прочность на сжатие при 0°С, т.е. не изменяет температуру трещинообразования при пониженных температурах.

2.Эластомеры.

Доказано положительное влияние на эластичность и адгезионно-когезионное взаимодействие битума дивинилстирольных и бутадиен-акрилонитрильных эластомеров при различных способах введения их в вяжущее [3].

К эластомерам относят каучуки и каучукоподобные полимеры [24]. Каучук в битум можно вводить несколькими способами: либо непосредственным сплавлением, либо подбором пластификатора. Каучук сообщает композиции новое для битума свойство – эластичность, присущую каучукам в широкой области температур. Появление нового реологического состояния обеспечивает деформативную способность композиции при низких температурах, несмотря на отсутствие пластических свойств у битума [24]. Синтетические каучуки – продукты цепной полимеризации различных углеводородных мономеров: изопрена, дивинила (бутадиена), и др. В отличие от других полимеров эластомеры при их растяжении могут удлиняться до 10 раз больше первоначальной длины, а при снятии нагрузки восстанавливать первоначальные размеры. Способность к эластичным деформациям объясняется спиралевидным строением их макромолекул, сильными внутримолекулярными связями и слабым взаимодействием между макромолекулами.

Примером полимеров – эластомеров, наиболее пригодных для модификации битумов, являются синтетические каучуки общего назначения (изопреновые СКИ, дивиниловые СКД, дивинил-стирольные СКС, дивинил-метиловые СКМС, этиленпропиленовые соплимеры СКЭПТ), изготавливаемые заводами синтетического каучука – Волжским, Воронежским, Нижнекамским, Стерлитамакским и другими. Указанные каучуки выпускаются в виде брикетированного твердого эластичного продукта и служат основой для получения резины путем вулканизации (сшивки макромолекул) каучука. Имеют большую молекулярную массу от 150 тыс. до миллиона, среднюю плотность 0,9 – 0,95 г/см3, температуру стеклования не менее 50°С.

Синтетические каучуки общего назначения, в силу своего специфического строения, обладают широким интервалом пластичности от +190 – +210 °С (температура начала термодеструкции) до (–70) – (–105)°С (температура стеклования), что вызывает увеличение интервала пластичности битумов при введении в них каучука с 50 – 65 °С до 80 – 90 °С [24, 25]. Высокая эластичность каучуков в большом диапазоне отрицательных температур представляет определенный интерес с позиции возможности повышения деформативности битума при низких температурах.

Положительное влияние синтетических каучуков общего назначения на свойства битумов объясняется способностью каучков к большим эластическим деформациям. Под действием внешних воздействий огромные макромолекулы каучуков разворачиваются, а при снятии нагрузки – возвращают свою первоначальную конфигурацию. Введение синтетического каучука в нефтяной битум способствует снижению его теплочувствительности, возрастанию наибольшей вязкости; практически не разрушенной структуры при высоких температурах и снижению при низких. Присутствие каучука в составе асфальтобетона повышает его деформативную способность при низких и деформационную устойчивость при высоких температурах, приводит к возрастанию усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий.

Выбор типа каучука для приготовления модифицированного битума определяется техническими требованиями к физико- механическим свойствам вяжущего, т.к. каждый из перечисленных типов каучуков специфичен и передает всей битумно-полимерной системе только присущие ему качества. Синтетические каучуки из-за больших размеров макромолекул плохо растворяются, но хорошо набухают в органических растворителях. Примером широко применяемых модификаторов, приготовленных на основе эластомеров, является раствор каучука СКС в керосине и сланцевом масле [24, 26, 27]. В указанном модификаторе керосин является растворителем для первоначального набухания и разрушения межмолекулярных связей, а сланцевое масло для получения раствора каучука необходимой концентрации при последующей термомеханической деструкции эластомера.

Для более узких целей (улучшения отдельных свойств битумов) находят применение каучукоподобные полимеры, например полиизобутилен.

Термопласты. Термопластичными называются полимеры, способные многократно размягчатся при нагревании и приобретать твердость при охлаждении, что в основном определяется линейным строением их молекул. Термопласты не только набухают, но отлично испаряются, а после испарения растворителя способны возвращаться в твердое состояние. Широкое  применение термопласты находят в лаках, клеях, жидких мастиках.

Примерами термопластов являются полипропилен, полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, поливинилацетат. Указанные полимеры не оказывают комплексного влияния на свойства нефтяного битума. К недостаткам термопластов относится низкая термоустойчивость. Но некоторые полимеры этой группы, например, полистирол являются очень прочными (прочность на растяжение полистирола более 20 МПа), что позволяет придать вяжущему высокую теплостойкость, но при этом не улучшаются его деформативные свойства, что не исключает его применения для улучшения свойств битума в комплексных полимерных композициях. Некоторые полимеры этой группы, например, полиэтилен склонен к старению под воздействием солнечного света. Однако не следует отрицать возможность широкого применения полимеров-термопластов для получения битумных композиций различного назначения [9, 26, 28].

4. Реактопласты. Примером реактопластов являются эпоксидные, карбамидные, полиэфирные и др. синтетические смолы. Указанные полимеры для образования пространственной структуры нуждаются в отвердителе и после реакции становятся чрезвычайно прочными (до 100 – 150 МПа), но недостаточно деформативными материалами, что ограничивает их  применение в конструкциях дорожных одежд. Более эффективным является путь применения битумов в качестве модифицирующих добавок с целью повышения деформативных характеристик полимерных композитов на основе эпоксидных и других термореактивных смол [26, 29].

Получаемые на основе модифицированных  синтетических смол, композиционные материалы обладают более высокими физико-механическими свойствами и коррозионной стойкостью в сравнении с битумоминеральными материалами, однако в силу высокой стоимости пока имеют применение для устройства полов высокой износо- и химической стойкости, изготовления строительных клеев, антикоррозионной защиты строительных конструкций.

Одновременно со стремлением улучшить свойства битума и расширить диапазон температур его эксплуатации уделяется внимание проблеме повышения прочности сцепления битумного вяжущего с минеральными материалами. Для увеличения смачиваемости и адгезии битума к каменным поверхностям в различных странах были предложены и применены добавки анион- и катионактивных поверхностно-активных веществ (ПАВ) [30…33]. Выбирая оптимальный вариант совместного использования полимера и ПАВ, в качестве модификаторов битума, можно регулировать водные свойства получаемого битумополимерного вяжущего, а также асфальтополимербетона на его основе. При содержании минимально-допустимого количества каждого полимера, из условий обеспечения пенетрации, теплостойкости и трещиностойкости вяжущего, введение в битум 0,7 % ПАВ обеспечивает показатель сцепления равный 99 – 100 %.

В середине 20-го столетия во Франции широкое применение при модификации жидких и разжиженных битумов получили диамины и полиамины. В Англии и Швеции используют катионактивные ПАВ на основе пальмитиновой, масляной, стеариновой кислот. В США и Канаде выпускаются добавки типа аминов и солей аммония. В период 1959-1970 гг. в СССР построено свыше 15000 км дорог с применением добавок как анионного, так и катионного типов [34]. В последнее 20 лет получили широкое распространение неионогенные ПАВ, которые наиболее чувствительны к щелочным и кислым минеральным материалам [35…39].

В настоящее время в России для улучшения адгезионных свойств битума к минеральной части асфальтобетона применяют анионактивные ПАВ: госсиполовая кислота, окисленный петролатум, синтетические жирные кислоты (СЖК), кубовые остатки СЖК, железистые соли высших карбоновых кислот и др. Используются также катионные ПАВ (октадециламин, амины, диамины). Из неионогенных ПАВ наиболее эффективными являются камид, эфиры полиоксиэтиленовых алкифенолов ОП-7 и ОП-10.

Широкое распространение получил МАК-битум (Multigrade Asphalt Cement) – новый материал для российских дорожников [40]. Он получается путем растворения в битуме МАК-порошка сложной композиции, содержащей в том числе полимеры. МАК-порошок фракции песка коричневого цвета с истинной плотностью 1,11 и насыпной плотностью ~0,6 г/см3, обладает заметной гигроскопичностью и слеживаемостью. Битум, модифицированный МАК-порошком, имеет повышенную вязкость и температуру размягчения по КиШ, доходящей иногда до 90 °С. Вяжущее с такими свойствами позволяет получать щебеночно-мастичные смеси без применения целлюлозных добавок. МАК-битум разжиженный, например, дизельным топливом, делает холодные асфальтобетонные смеси более стабильными и удобоукладываемыми.

Одним из вариантов решения проблемы улучшения свойств битума является введение в битум парафиновых восков, FT-парафинов (структурирующих добавок, по терминологии [41]), назначение которых – улучшать механические характеристики битумов в области умеренных эксплуатационных температур и понижать вязкость вяжущего при высоких технологических температурах. В качестве таких добавок предлагаются специально синтезированные парафиновые углеводороды, которые имеют температуру плавления в пределах 100 – 1400оС. Выше этих температур они переходят в маловязкие жидкости (вязкость около 10 мПа·с при 1500оС), которые разжижают расплавленный при высокой технологической температуре битум. При снижении температуры их вязкость повышается, они кристаллизуются и выполняют роль либо тонкодисперсного наполнителя битума, либо создают собственную структурную сетку. И то и другое повышает вязкость битума.

Условия эксплуатации нефтяных битумов в дорожных покрытиях, а также многочисленные исследования [26] позволили сформулировать следующие требования к высокомолекулярным соединениям, предназначенным для модификации битумов:

- полимер должен быстро и полностью растворятся до молекулярного уровня в дисперсионной среде нефтяного битума;

- макромолекулы полимера должны обладать склонностью к ассоциации и при определенном содержании в битуме образовывать пространственную структурную сетку;

- полимер должен образовывать в битуме такую структурную сетку, которая была бы устойчива к деструкции  при технологических воздействиях в процессе приготовления асфальтобетонных смесей и дальнейшей эксплуатации асфальтобетона в покрытии;

- способ модификации битума, определяемый индивидуальными особенностями конкретного класса полимера, должен отвечать всем критериям технико-экономической эффективности.

Для решения вопроса о целесообразности широкого применения конкретного модификатора и технологического процесса для получения модифицированного битума необходима оценка следующих критериев эффективности:

1. техническая эффективность определяется тем, в какой степени конкретный модификатор обеспечивает улучшение необходимых показателей физико-механических свойств битума;

2. технологическая эффективность определяется соответствием предлагаемого способа получения модифицированного битума реальным техническим возможностям производства, необходимостью использования дорогостоящего технологического оборудования, дополнительных операций и др.;

3. экономическая эффективность определяется тем, в какой мере удорожание получаемого модифицированного битума оправдано улучшением его физико-механических свойств и возможностью продления сроков службы асфальтобетонных покрытий. Повышение качества битума и асфальтобетона, связанное с незначительным удорожанием получаемого вяжущего, может значительно ограничить применение какого-либо способа модификации битума;

4. экологическая безопасность способа модификации определяется степенью опасности технологического процесса применяемых материалов и возможными затратами на устранение возможных отрицательных последствий для окружающей среды и здоровья человека.

При производстве модифицированных битумов и асфальтобетонных смесей на их основе в атмосферу выбрасываются различные газообразные загрязняющие вещества, относящие к категории опасных для человека. Исходные вязкие нефтяные битумы являются горючими веществами с минимальной температурой вспышки не ниже 220 °С. Предельно допустимая концентрация паров углеводородов, входящих в состав битума в воздухе рабочей зоны, составляет 300 мг/м3. Битумы по степени воздействия на организм человека являются малоопасными веществами, относящимися к 4-му классу опасности. Степень отрицательного экологического воздействия технологического процесса производства модифицированных вяжущих в основном зависит от применяемых компонентов, например пластификаторов и растворителей. К числу компонентов, наиболее опасных для здоровья человека, относятся сланцевое масло и ряд других растворителей и разжижителей.

Общая классификация модифицирующих добавок по функциональному назначению предложена Соломенцевым А.Б [29]. Введение разжижающих добавок бензина, лигроина, керосина, дизельного топлива в битум в количестве 2 – 50 % приводит к снижению вязкости. Введение в битум пластифицирующих добавок антраценового масла, индустриального масла, сырья для производства битумов (гудрона) в количестве 2 – 40 % приводит к уменьшению хрупкости, улучшению пластичности битума и материалов на его основе. Введение структурирующе-пластифицирующих добавок ДСТ-30, «Финапрен», «Кратон» с расходом 1,5 – 3,0 совместно с 0,5 – 1,5 % масла индустриального, а также дробленой резины, добавки РТЭП в количестве 5 – 6 % увеличивает вязкость, снижает хрупкость, улучшает пластичность.

Введение адгезионных катионактивных добавок в количестве 0,5-2% улучшает его сцепление с каменными материалами. Адгезионно-структурирующие и структурирующе-адгезионные модифицирующие добавки Техпрогресс-Т, МорЛайф 3300, ПэйвБондЛайт, АСД-БР/П, ПМД-П/БР при введении в битум в количестве 0,3 – 2 % увеличивают вязкость и улучшают сцепление с каменными материалами.

Структурирующие с армирующим эффектом – асбестовые, полимерные, целлюлозные волокна- при введении в битум в количестве 5 – 10 % увеличивают вязкость, упрочняют структуру. Структурирующие добавки с противогололедным эффектом в процессе эксплуатации материалов на основе битума позволяют предотвратить образование на их поверхности слоя льда. Применение извести и цемента как активаторов-раскислителей в битум в количестве 5-10% приводит к раскислению битума, улучшению сцепления с каменными материалами, появлению в структуре битума элементов и участков кристаллической структуры. Эмульгаторы «Амдор-ЭМ», «Белэм-Б», добавки фирмы «СЕКА» на основе азотсодержащих катионактивных ПАВ обеспечивают процесс эмульгирования битума.

Таким образом, на текущий момент существует достаточно большое количество модифицирующих добавок для битума, позволяющих значительно повысить его технологические и эксплуатационные свойства.


Библиографический список
  1. Kehr, H. Zum Haftverhalten von niedermolekular modifizierten Bitumen [Text] / H. Kehr // Bitumen. – 1998. – № 4. – S. 141–142.
  2. Павлов, В.Ф. Способ вовлечения в производство строительных материалов промышленных отходов [Текст] / В.Ф. Павлов // Строительные материалы. – 2003. – №8. – С. 28-30.
  3. Гохман, Л.М. Пластификатор: “за” и “против” //Автомобильные дороги.– 2003. – №4. –С. 7-9
  4. Глуховский, А.П. Все начинается с битума [Текст] / А.П. Глуховский //Автомобильные дороги. – 2003. – №2. – С. 16-17
  5. А.с.№297614 С 08 L 95/00. Битумная композиция / Р.А. Самоцветов, В.Ф. Степанов, П.П. Брехов. заявл.24.12.1971.-Опубл. 10.07.1979.
  6. Гохман, Л.М. Применение аттактического полипропилена для улучшения свойств битумов и асфальтобетонов [Текст] / Л.М. Гохман, Д.С. Шемонаева, И.В. Степонян, Е.Н.Титова //Автомобильные дороги №8, 1990, С 11-13
  7. Унгер, Ф. Пилюля от раковой опухоли битума [Текст] / Ф. Унгер [и др.] //Автомобильные дороги.– 1998.– №11. С. 22-24
  8. Мурзина, Е.В. Битум-полимерные композиции кровельного назначения: автореф. дис. … канд. тех. наук: защищена 12.23.2000: утв. 24.06.2001 / Мурзина Е.В.–Казань: КазГАСА, 2000. – 23 с.
  9. Хафизов, Э.Р. Асфальтобетон на битум-полимерных вяжущих. Спец. 05.23.05 – «Строительные материалы и изделия» [Текст] : дис. … канд. техн. наук: защищена 10.09.2003 / Э.Р. Хафизов.– Казань: [б.и.], 2003. – 183 с.
  10. Киселев В.П. Использование продуктов совместной переработки каменных и бурых углей, нефтяных остатков и синтетических полимеров для получения высококачественных дорожных вяжущих [Текст] / В.П. Киселев и др. // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2008. –№ 9. – С. 17-22.
  11. Шарыпов, В. И. Получение связующих для дорожного строительства из смесей бурого угля, нефтяных остатков и полимерных отходов [Текст] /В.И. Шарыпов, Н.Г. Береговцова, С.В. Барышников и др. //Химия в интересах устойчивого развития. –2005. –№ 13. –С. 655–662.
  12. Балабанов, В.Б. Применение органоминеральных смесей на основе катионных битумных эмульсий и эмульсий на основе модифицированных битумов [Текст] / В.Б. Балабанов, Д.А. Милицын // Вестник Иркутского государственного технического университета. –2011. –Т. 52. –№ 5. –С. 78-83.
  13. Изучение взаимодействия дивинилстирольного термоэластопласта с битумом [Текст] / В.П. Киселев, И.С. Рубайло, Г.В. Василовская [и др.] // Изв. вузов. Строительство. – 1997. – № 7. – С. 51–54.
  14. Дорожные битумы с модифицирующими добавками [Текст] / С.В. Котов, Г.В. Тимофеева, С.В. Ливанова [и др.] // Химия и технология топлив и масел. – 2003. – № 3.– С. 52–53.
  15. Pass, F. Polymerbitumen das unbekannte Wesen [Text] / F. Pass // Asphalt (BRD). – 1996. – B. 30. – № 6. – S. 33–39.
  16. Lehdrich, Jurgen. 25-Jahre Erfahrungen mit Polymerbitumen in Deutschland, Osterreich und der Schweiz [Text] / Jurgen Lehdrich // Asphalt (BRD). – 1994. – В. 7. – № 4. – S. 28.
  17. Priyanto, S. Measurement of property relationships of nano-structure micelles and coacervates of asphaltene in pure solvent [Text] / S. Priyato, G.A. Mansoori, A.Suwono // Chemical Engineering Science. – 2001. – V. 56. – Р. 6933–6939.
  18. Гезенцвей Л. Б. Дорожный асфальтобетон [Текст] / Л. Б. Гезенцвей, Н. В. Горелышев, А. М. Богуславский. – М.: Транспорт. – 1985. – 350 с.
  19. Горелышев Н. В. Исследование асфальтобетона каркасной структуры и его эксплуатационных свойств в дорожных одеждах [Текст] / Н. В. Горелышев : автореф. дис. . д-ра техн. наук. – М. – 1978. – 36 с.
  20. Горелышев, Н. В. Асфальтобетонные смеси с уменьшенным содержанием битума [Текст] / Н. В. Горелышев и др. // Автомобильные дороги. –1978. – № 4.
  21. ОДМ 218.3.001-2006 Методические рекомендации по применению полимерно-дисперсного армирования асфальтобетонов с использованием резиново термоэластопласта (РТЭП). – М.: Росавтодор. – 2006. – 30 с.
  22. Бабаев, В. И. Старение асфальтобетона в условиях юга России [Текст] / В. И. Бабаев // Автомобильные дороги. – 1994. – № 3.
  23. Гохман, JI. М. Влияние вязкости битумов на свойства полимерно-битумных вяжущих [Текст] / JI. М. Гохман, К. И. Давыдова // Тр. СоюздорНИИ.1. М. – 1977. –Вып. 100
  24. Муллахметов, Н.Р. Модификация дорожных битумов каучуком [Текст] / Н. Р. Муллахметов, А.Ф. Кемалов, Р.А. Кемалов, Р.Н. Костромин // Вестник Казанского технологического университета.– 2010. – №7. – С. 467-468.
  25. Томпсон, Д. К. Каучуковые модификаторы [Текст] / Битумные материалы: Асфальты, смолы, пеки / под ред. А. Дж. Хойберга. – М. : Химия, 1974.1. С. 216–241.
  26. Калгин, Ю.И. Научные основы получения и применения дорожных материалов с использованием модифицированных битумов. Спец. 05.23.05 – «Строительные материалы и изделия» [Текст] : дис. … докт. техн. наук: защищена 27.04.2007 / Ю.И. Калгин.– Саранск: [б.и.]. – 2007. – 454 с.
  27. Лукша, О.В. Модифицирование окисленного битума стирол-будадиен-стирольными сополимерами различного строения [Текст] / О.В. Лукша, О.Н. Опанасенко, Н.П. Крутько, Ю.В. Лобода // Журнал прикладной химии. – 2006. – Т. 79. – № 6. – С. 1030-1034.
  28. Титова, Т.С. Полимерные добавки для улучшения качества дорожных битумов [Текст] / Т.С. Титова // Химия и технология топлив и масел. – 1992. – № 1. – С. 8 -9.
  29. Соломенцев, А.Б. Классификация и номенклатура модифицирующих добавок для битумов [Текст] / А.Б. Соломенцев // Наука и техника в дорожной отрасли.–2008.-№ 1.-с. 14-16.
  30. Кудрявцева, С.В. Влияние вида полимера и поверхностно-активных веществ на сцепление битума с минеральной подложкой [Текст] / С.В. Кудрявцева // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета.– 2008. –№40. –С. 36-39.
  31. Айгуль, А.И. Модифицирование битумов добавками класса ПАВ [Текст] / А.И. Айгуль, И.К. Линар // В мире научных открытий.– 2010.– №6.1. (12) .–С. 236 – 237.
  32. Кудрявцева, С.В. Особенности технологии введения ПАВ в битумополимерное вяжущее [Текст] / С.В. Кудрявцева // Вестник ХНАДУ / Сб. научн. тр. – Харьков: ХНАДУ. – 2006. – Вып. 34 – 35. – С. 157 – 159.
  33. Исламутдинова, А.А. Модифицирование битумов добавками класса ПАВ [Текст] / А.А. Исламутдинова, Л.И. Калимуллин // В мире научных открытий.– 2010.– № 6-1.– С. 236-237.
  34. Руденская И.М. Органические вяжущие для дорожного строительства [Текст] / И.М. Руденская , А.В. Руденский. –М.–1984.
  35. Морозов А.И. Адгезионная добавка из отходов химической промышленности [Текст] / А.И. Морозов, В.И. Шухов //Автомобильные дороги.– 1992.–№4. С. 8-9
  36. А.с.№2227126 С 04 B 26/26, D 95/00. Композиция поверхностно активных веществ для приготовления битумных эмульсий для дорожных покрытий /Т.Г. Мурзабекова, И.Б. Бабков, А.П. Лупанов, заявл.11.12.2002.-Опубл. 10.05.2003.
  37. А.с.№96121092 С 04, D 95/00. Битумный состав / В.Н. Долинкин, Ф.Е. Фейгельман. заявл.22.10.1996.-Опубл. 20.01.1999.
  38. А.с.№2140951 С 09 D 95/00. Битумный состав / В.Н. Долинкин, Ф.Е. Фейгельман, заявл.11.12.2002.-Опубл. 10.05.2003.
  39. А.с.№2002133510 С 08 L 95/00. Способ получения полимер-битумной композиции / И.Е. Кузора, В.А. Микишев, В.П. Томин, Ю.П. Кузнецов, В.Н. Денисевич. заявл.10.12.2002.-Опубл. 10.06.2004.
  40. Золотарев, В.А. Битумы модифицированные полимерами и асфальтобетоны [Текст] / В.А. Золотарев // Дорожная техника. –№1. –2009. – С. 16 – 23.
  41. Золотарев, В.А. Технические свойства вязких дорожных битумов с добавками парафиновых восков [Текст] / В.А. Золотарев, Я.И. Пыриг, А.В. Галкин // Сучасні будівельні матеріали, Выпуск .– 2009. – № 1(75). – С. 10 – – 19.


Все статьи автора «Макарова Людмила Викторовна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: