На сегодняшний день одна из острых проблем в дорожном строительстве — получение качественного и долговечного дорожного покрытия. Наиболее эффективным решением данной проблемы является переход к новым технологиям и материалам. Среди новых материалов, используемых в качестве покрытия, во всем мире самым лучшим признан асфальтобетон, приготовленный на основе полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) [1–3].
В зарубежных странах, несмотря на высокую стоимость полимеров, уже давно считается экономически оправданным применение модификаторов битума в дорожном строительстве. Улучшение адгезии битума к минеральному наполнителю, повышение качества асфальтобетона в целом — сцепление с колесами транспортных средств, усталостные свойства, и т. д. — это то, что удается добиться при модификации битумов полимерными материалами [4–8].
Наиболее часто применяемыми в дорожном строительстве модифицирующими добавками для битума являются эластомеры и термопласты. Под эластомерами понимают полимеры, обладающие в диапазоне эксплуатации высокоэластичными свойствами. К эластомерам, применяемым в качестве модификаторов, относятся в основном синтетические каучуки различной физической формы (порошок, гранулы, жидкость). Каучуками модифицируют как битум, так и асфальтобетонную смесь. Эластомеры подразделяются на сополимеры стирола (термоэластопласты) и на каучуки.
В свою очередь каучуки, используемые для модификации дорожных битумов классифицируются на:
- бутадиеновые каучуки;
- бутадиен-стирольные каучуки;
- хлоропреновые каучуки;
- этилен-пропиленовые каучуки.
Введение каучуковых материалов в битум приводит к появлению эластичности у дорожного вяжущего, что в свою очередь уменьшает колееобразования образующиеся на дорожном покрытие. Но не способствует увеличению температуры размягчения [8–10].
Термопластичными полимерами (термопласты) называют полимеры, способные многократно размягчаться при нагревании и отвердевать при охлаждении. Эти и многие другие свойства термопластичных полимеров объясняются линейным строением их макромолекул.
Классифицируются термопласты используемые для получения полимерно-битумного вяжущего на:
- сополимеры этилена;
- полиэтилен;
- атактический полипропилен.
Добавка термопластичных материалов повышает вязкость и жесткость битума при нормальных рабочих температурах (от -30 °С до 60 °С), однако не оказывает существенного влияния на эластичность модифицированных битумов. При нагревании битумов, модифицированных термопластами, наблюдается тенденция к разделения фаз битума и полимера, т. е. такие битумы не устойчивы к хранению, поэтому должны готовиться непосредственно перед использованием на асфальтобетонном заводе [10–12].
Существует следующая классификация термоэластопластов, используемых для модификации дорожных битумов:
- SB — Стирол-бутадиеновый сополимер;
- SBS — Стирол-бутадиен-стирольный сополимер;
- SEBS — Стирол-этилен-бутилен-стирольный сополимер;
- SEP — Стирол-этилен-пропиленовый сополимер;
- SEPS — Стирол-этилен-пропилен-стирольный сополимер;
- SIS — Стирол-изопрен –стирольный сополимер.
При модификация битума термоэластопластами происходит не только повышение температуры размягчения, но и придание полимерно-битумной композиции эластичности, причем при небольшой концентрации модификатора (3–5 % термоэластопласта от массы битума). Использование в рецептуре асфальтобетонной смеси битума, модифицированного термоэластопластами, обеспечивает дорожному покрытию способность к быстрому снятию напряжений, которые возникают под воздействием движущегося транспорта.
Для получения ПБВ наиболее распространенным термоэластопластом является полимер типа SBS — стирол-бутадиен-стирольный сополимер. При введение данного модификатора в битум полимер-битумная смесь становится мягкой и более гибкой при низкой температуре, и более вязкой при высокой температуре. Соответственно адгезия модифицированного битума увеличиваются.
Исходя, из свойств полимерных материалов используемых для модификации дорожных битумов можно сделать вывод, что наиболее перспективным является модификация дорожного вяжущего термоэластопластами, в частности полимерами типа SBS — стирол-бутадиен-стирольный сополимер.
Литература:
1. Беляев П. С., Решение проблемы утилизации отходов резинотехнических изделий путем модификации дорожных вяжущих / Беляев П. С., Маликов О. Г., Меркулов С. А., Фролов В. А. // Вестник воронежского государственного университета инженерных технологий. Научно-теоретический журнал, Воронеж, № 2 (60), 2014 г., с. 129–131.
2. Беляев П. С. Исследование влияния режимных параметров процесса модификации битума на качественные показатели дорожного вяжущего / Беляев П. С., Зубков А. Ф., Маликов О. Г., Меркулов С. А., Полушкин Д. Л., Фролов В. А.// Инженерные системы и сооружения. Научный журнал, Воронежский ГАСУ, № 4 (17), 2014г., с. 152–158.
3. Беляев, П. С. Решение проблемы утилизации полимерных отходов путем их использования в процессе модификации дорожного вяжущего / П. С. Беляев, О. Г. Маликов, С. А. Меркулов, Д. Л. Полушкин, В. А. Фролов // Строительные материалы. 2013.- № 10, С. 38–41.
4. Belyaev,V. P. Improving Energy Efficiency of Bitumen Modification with Reclaimed Crumb Rubber/ V. P. Belyaev, O. G. Malikov, S. A. Merkulov, P. S. Belyaev, D. L. Polushkin, V. A. Frolov// Components of Scientific and Technological Progress.- 2013, № 1 (16) — с. 75–77.
5. Беляев, П. С. К вопросу о комплексном решении проблем экологии и качества дорожных покрытий/Беляев П. С., Маликов О. Г., Меркулов С. А., Полушкин Д. Л., Беляев В. П.//Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского.- 2012. № С39. С. 184–189.
6. Belyaev V. P. On the Prospects of Integrated Solutions to Problems of Ecology and Improving the Quality of Road Surfacing / Belyaev V. P., Belyaev P. S., D. L. Polushkin // Science prospects. — 2012, № 5. — P. 186–189.
7. Belyaev,V. P. Bitumen Modification with Recycled Polymeric Materials / V. P. Belyaev, O. G. Malikov, S. A. Merkulov, D. L. Polushkin, V. A. Frolov, P. S. Belyaev // Глобальный научный потенциал. — 2013, № 9 (30). — с. 29–33.
8. Belyaev V. P. Producing Crumb Rubber from Recycled Scrap Tyres to Improve the Quality of Road Surface / Belyaev V. P., Belyaev P. S., Klinkov A. S., D. L. Polushkin // Global Scientific Potential (Глобальный научный потенциал). — 2012, № 10 (19). — Р. 169–171.
9. Беляев, П. С. Получение резинобитумных композиционных материалов/ Беляев П. С., Забавников М. В., Маликов О. Г.- Saarbrucken (Германия): LAP LAMBERT Academic Publiighing, 2012. — 145с.
10. . Design of the lower gate of a rubber mixer/Kochetov V. I.,Tulyakov D. V., Klinkov A. S., Belyaev P. S.,Sokolov M. V. //Chemical and Petroleum Engineering. 2010. Т. 46. N. 3. P. 201–211. DOI 10.1007/s10556–010–9318–5.
11. Беляев, П. С. К вопросу получения резино-битумного концентрата для асфальтобетонных дорожных покрытий из изношенных автомобильных шин/Беляев П. С., Забавников М. В., Маликов О. Г.//Вестник Тамбовского государственного технического университета.- 2008. Т. 14. № 2. С. 346–352.
12. Беляев, П. С. Исследование влияния резиновой крошки на физико-механические показатели нефтяного битума в процессе его модификации/Беляев П. С., Забавников М. В., Маликов О. Г., Волков Д. С.//Вестник Тамбовского государственного технического университета.- 2005.Т. 11. № 4. С. 923–930.
