ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДНОГО НАНОМОДИФИКАТОРА НА ПРОЦЕССЫ СТАРЕНИЯ ПОЛИМЕРНО-МОДИФИЦИРОВАННЫХ ВЯЖУЩИХ. ЧАСТЬ I: ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Authors: Обухова С.Ю. , Королев Е.В. , Гладких В.А. 
Published: October 2024

Применение полимерно-битумных вяжущих в составе асфальтобетона позволяет повысить эффективность и долговечность автомобильных дорог. Однако в настоящее время в этой области существует важная нерешенная проблема, которая не позволяет полностью раскрыть потенциал модифицированных вяжущих. Она заключается в их склонности к старению, которая закономерно приводит к преждевременному разрушению покрытия. Во многих литературных источниках сообщается о том, что причины связаны с особенностью химического состава и лежат на субмикронном уровне. Цель работы заключается в проведении теоретического анализа процесса старения, протекающего в битумах и полимерно-модифицированных вяжущих. В статье с помощью теории цепных реакций академика Н. Н. Семенова описан процесс краткосрочного старения. Причины и процессы, протекающие при долгосрочном старении, представлены с позиций теорий R. N. Traxler и K. H. Gusfeldt с коллегами. Проанализирован и обобщен существующий опыт исследований, направленных на установление механизма старения битума и полимерно-модифицированных вяжущих. Установлено, что значительный вклад в долгосрочное старение битума вносят физические процессы, которые согласно двум представлениям связаны или с переходом битума из структуры «гель» в структуру «золь», или с изменением в состоянии пептизации асфальтенов мальтенами, после чего устанавливается новое адсорбционное равновесие между полярными составляющими битума. Полимерно-модифицированное вяжущее является сложной многокомпонентной системой, в которой полимер и другие добавки (при их наличии) вносят существенный вклад в процессы старения. Поэтому, несмотря на приложенные исследовательские усилия, в настоящее время не установлено достоверного механизма старения полимерно-битумных вяжущих.

The use of polymer bitumen binders in asphalt concrete makes it possible to increase the efficiency and durability of highways. However, there is currently an important and unresolved problem in this area that does not allow the full potential of modified binders to be fully realized. It lies in their tendency to age, which naturally leads to premature destruction of the coating. Many literary sources report that the causes are related to the peculiarity of the chemical composition and occur at the submicron level. The purpose of the work is to conduct a theoretical analysis of the ageing process occurring in bitumen and polymer modified binders. The work describes the process of short-term ageing using the theory of chain reactions developed by Academician N. N. Semenov. The causes and processes occurring during long-term ageing are described from the perspective of the theories proposed by R. N. Traxler and K. H. Gusfeldt. The existing research experience aimed at establishing the mechanism of ageing of bitumen and polymer modified binders is analysed and summarised. It has been established that a significant contribution to the long-term ageing of bitumen is made by physical processes, which, according to two concepts, are associated either with the transition of bitumen from the gel structure to the sol structure or with a change in the state of peptization of asphaltenes by maltenes, after which a new adsorption equilibrium is established between the polar components of bitumen. A polymer modified binder is a complex multicomponent system in which polymers and other additives, if available, make a significant contribution to the ageing process. Therefore, despite the research efforts made, no reliable mechanism of ageing of polymer bitumen binders has been established so far.