Изучение влияния полимерной добавки на свойства битумно-полимерного вяжущего

УДК 625.7.06

А. И. Абдуллин, Е. А. Емельянычева, А. М. Прокопий

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ ДОБАВКИ НА СВОЙСТВА БИТУМНО-ПОЛИМЕРНОГО ВЯЖУЩЕГО

Ключевые слова: битумное вяжущее, полимерная добавка, адгезия.

В статье представлены экспериментальные данные по оценке влияния полимерной добавки на физико-химические и эксплуатационные свойства битумного вяжущего. Также экспериментально было рассмотрено влияние полимерного модификатора на свойство адгезии битума к минеральному материалу при различных температурных условиях.

Keywords: вШтвп binder, polymer additive, adhesion.

The article presents experimental data of polymer additive influence estimation to physicochemical and performance properties of bitumen binder. The article considers the influence of polymer additive to bitumen’s adhesive strength to mineral material in different temperature conditions.

Качество дорожных битумов является одним из важнейших факторов, определяющих срок службы и качество дорожных асфальтобетонных покрытий. Увеличение интенсивности движения транспортных средств и объемов грузоперевозок все чаще приводит к тому, что традиционные виды битума, применяемого при возведении дорог, не справляются с новыми задачами. Основная проблема, возникающая в связи с высокими осевыми нагрузками и большой интенсивностью движения, — деформация асфальтобетонных покрытий

автомобильных дорог, построенных с использованием обычных битумов. Одним из самых распространенных способов улучшения свойств асфальтобетона является модификация его вяжущей составляющей, другими словами, введение в битумное вяжущее разного рода модификаторов. Одними из самых распространенных модификаторов свойств битумов являются полимеры [1]. Именно поэтому, для повышения надежности и долговечности работы покрытий в настоящее время рекомендуется использовать битумы, модифицированные полимерами. Широкое использование модифицированных битумов вместо обычных объясняется их улучшенными свойствами.

Было изучено влияние полимерной добавки на физико-химические и эксплуатационные свойства битумного вяжущего. Модифицированные полимерной добавкой битумы позволяют изготавливать композиционные материалы с повышенными потребительскими свойствами.

Для изготовления битумного вяжущего были использованы вязкий дорожный битум БНН 80/120, хорошая растворимость используемой полимерной добавки в расплаве битума позволила проводить гомогенизацию без использования пластификаторов и углеродных растворителей.

Свойства битумно-полимерных вяжущих с полимерной добавкой приведены в табл. 1. Свойства вяжущего определяли согласно ГОСТ 22245-90 «Битумы нефтяные дорожные вязкие» [2].

Важнейшими свойствами битумов, характеризующими их качество, являются растяжимость, пенетрация, температуры размягчения и хрупкости.

Как видно из таблицы 1 введение в битум полимерной добавки позволяет улучшить основные свойства битумного вяжущего.

Экспериментально было рассмотрено влияние полимерного модификатора на свойство адгезии битума к минеральному материалу при различных температурных условиях. Исходя из графика, представленного на рисунке 1, можно сделать вывод, что введение полимерного модификатора в битумное вяжущее приводит к увеличению работы адгезии. Работу адгезии рассчитывали по уравнению Дюпре-Юнга [3]. Процесс адгезии можно рассматривать как адсорбцию битумного вяжущего на поверхности минерального материала. Адсорбция

происходит за счет межмолекулярного взаимодействия, и адгезия, соответственно, будет повышаться с улучшением этого взаимодействия, а это достигается путем повышения активности битумного вяжущего введением в его состав добавок, имеющих активные функциональные группы. В структуре макромолекул использованной полимерной добавки присутствуют полярные функциональные группы.

Таблица 1 - Состав и свойства битумных вяжущих

Состав битумного вяжущего а 0с іразм> ^ Глубина проникания иглы при 250С, * 0,1мм Растяжимость, при 250С, см а 0с •хруп» ^

Битум БНН 80/120 43 80 68 -17

Битум БНН 80/120 + 1% полимерной добавки 50 72 63 -17

Битум БНН 80/120 + 3% полимерной добавки 52 71 62 -18

Битум БНН 80/120 + 5% полимерной добавки 56,5 70 61 -19

При этом можно отметить, что при температурах выше 800С влияние полимерного модификатора на значение работы адгезии незначительно, так как разница в работах адгезии -ДW БВ и БПВ небольшая. В температурном интервале 20-800С влияние полимерного модификатора на работу адгезии значительно, так как разница в работах адгезии - ДW БВ и БПВ существенная.

Рис. 1 - Зависимость величины работы адгезии от температуры подложки

Из этого следует, что полимерный модификатор оказывает влияние на адгезионные свойства битума непосредственно в условиях эксплуатации в рабочем температурном интервале и в меньшей степени на те же свойства в процессе приготовления асфальтобетонной смеси.

Литература

1 Модифицированные дорожные вяжущие [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.nestor.minsk.by/sn/1998/35/sn83519.htm, свободный.

2 ГОСТ 22245-90. Битумы нефтяные дорожные вязкие.

3 Абдуллин, А.И. Оценка адгезии битума к минеральному материалу в асфальтобетоне на основе его смачивающих свойств /А.И. Абдуллин, Е.А. Емельянычева, И.Н. Дияров // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2009. - № 4. - С. 256-259.

© А. И. Абдуллин - канд. техн. наук, доц. каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ, ayaz_abdullin@kstu.ru; Е. А. Емельянычева - асп. той же кафедры, lena-ae@mail.ru; А. М. Прокопий - инж. производственного отдела ФГУ «Волго-Вятскуправтодор», vvfad@inbox.ru.