Материал: Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура

производственных условиях при технологических температурах приготовления и уплотнения асфальтобетонных смесей, что позволило предложить методику определения допустимых технологических температур для модифицированных битумных вяжущих, в том числе и для битумов, модифицированных блоксополимерами SBS.В нижеприведенных исследованиях использовали следующие значения динамической вязкости битумного вяжущего для технологических этапов [5]:

приготовление асфальтобетонной смеси – менее 0,3 Па·с;

начало уплотнения асфальтобетонной смеси – 0,3…1,5 Па·с;

окончание уплотнения асфальтобетонной смеси – 20…120 Па·с.

Приведенные интервалы использовались для определения технологических температур дорожного битума с термоэластопластами.

Для исследования использовались термоэластопласты марок ДСТ Л 30-01, ДСТ Л 3001 (СР) и СБС Л 30-01А, которые выпускаются в настоящее время компанией «СИБУР» на предприятии АО «Воронежсинтезкаучук». По внешнемувиду они представляют собой гранулы белого цвета, не имеющие запаха, и являются продуктами блоксополимеризации бутадиена и стирола в растворе углеводородов в присутствии литийорганического инициатора. Содержание связного стирола в полимерной части термоэластопластов составляет 30 %, плотность при 20 °С составляет 0,94 г/см3,0,94 г/см3 и 0,95 г/см3 соответственно, вязкость раствора в толуоле при 25 °С 10, 7 и 13 сП соответственно. В добавке СБС Л 30-01А массовая доля основного компонента – сополимер стирола с 1,3 бутадиеном составляет 98,75 %, а в добавках ДСТ Л 30-01, ДСТ Л 30-01 (СР) не менее 94 %. Между собой ДСТ Л 30-01 и ДСТ Л 30-01 (СР) отличаются по физико-механическим показателям.

Для сравнения были рассмотрены ранее представленные в [5] термоэластопласты на стирольной основе производства южно-корейской компании Kumho Petrochemical. В табл. 1 приведены сведения об используемых термоэластопластах.

Термоэластопласты вводились в битум нефтяной дорожный вязкий производства АО «Газпромнефть-Московский НПЗ» марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90. Расход полимерных добавок в битуме составлял 4,6 и 8 % от массы битума. Добавки ДСТ Л 30-01 и ДСТ Л 30-01 (СР) расплавлялись в битуме при температуре от 170 до 190 °С в течении 30 минут, а добавка СБС Л 30-01А расплавлялась при 180…200 °С в течение 45…48 минут до образования однородной массы.

Динамическая вязкость битума с добавками определялась при различных температурах и расходах добавок с помощью ротационного вискозиметра Brukfild RVDV-II-PR. Дан-

ный вискозиметр произведен в США фирмой «Brookfield Engineering Laboratories, Jnc» и

предназначен для измерениядинамическойвязкости, напряжениясдвигаи скорости сдвига. Прибор состоит из термоячейкиThermosel, программируемого температурного контролера, панели управления, цилиндра для заполнения испытываемого материала, шпинделей SC4- 21 или SC4-29, лабораторного штатива.

Для получения смеси битума с полимерной добавкой образец битума БНД 60/90 массой 200 г нагревали до температуры 160…170 °С и однородного жидкого состояния. Затем вводилась добавка термоэластопласта в количестве 4, 6или 8 % от массы битума, проводилось тщательное перемешивание битума с добавкой при помощи лабораторной мешалки МЛ-2-01 в течении 30…50 минут до полного растворения добавки. Время растворения термоэластопластов в битуме приведено в табл. 1.

Подготовка вискозиметра к проведению измерений осуществлялась следующим образом. Внагретую камерузаливали разогретыйдо 170…190 °С битум с добавками в объеме 8 или 13 мл, в зависимости от номера используемого шпинделя (SC4-21 и SC4-29 соответственно). Камера помещалась в термоячейку Thermosel и закреплялась, после чего, включался и обнулялся прибор. Далее навинчивался шпиндель SC4-21 или SC4-29 на вал вискозиметра (номер выбранного шпинделя зависит от пределов измеряемой вязкости) и погру-

- 26 -

жался в камеру термоячейки. Отверстие термоячейки закрывалось термокрышкой. На температурном контролере выбиралась необходимая для проведения испытаний температура

180…70 °С.

После стабилизации значения температуры образец битума с добавками в камере термоячейки термостатировался в течении 30 минут. После этого, проводилось измерение динамической вязкости при различных скоростях сдвига. Значения динамической вязкости битума БНД60/90 с добавками термоэластопластов представлены в табл. 2, где также приведены значения динамической вязкости дорожного исходного битума без добавок, а также полимерно-битумного вяжущего ПБВ 60 (оригинальное название) -полимерно-модифици- рованный битум G-Way Styrelf 60 Стандарт, производства АО «Газпромнефть-МНПЗ» под контролем ООО «Газпромнефть-Тоталь ПМБ».

Зависимости динамической вязкости битума с добавками от температуры приведены на рис. 1 и 2 в виде диаграмм.

Из табл. 2 и рис. 1 и 2 видно, что при добавлении термоэластопластов производства АО «Воронежсинтезкаучук» вязкость битума повышается в несколько раз. Так, при 4 % добавки ДСТ Л 30-01 значение динамической вязкости битума возросло в среднем в 6,4 раза, добавки ДСТ Л 30-01 (СР) – в 5,8 раза, а добавки СБС Л 30-01 А – в 9,4 раза.

Анализируя реологическоеповедение битума с добавками,отметим,что наиболеевязким является битум с СБС Л 30-01 А, это ярко выражено при расходе 8 % добавки от массы битума. Среднее значение вязкости битума с этой добавкой в 49 раза превышает значение вязкости битума, в 1,2 раза битума с добавкой ДСТ Л 30-01, в 2,1 раза значение вязкости битума с ДСТ Л 30-01 (СР) и в 3,6 раза значение вязкости ПБВ60 по сравнению с битумом без добавок. Сравнивая российские полимерные добавки и южно-корейские компании Kumho Petrochemica КТR101 и КТR103, можно увидеть, что значения динамической вязкости дорожного битума с добавкой КТR103 на этапах приготовления и уплотнения при рас-

- 27 -

ходе 4 и 6 % в 1,5…2,0 раза меньше значений битума с российскими полимерными добавками производства АО «Воронежсинтезкаучук», а при 8 % в 1,4 раза больше, чем битума с добавкой ДСТ Л 30-01 (СР). Добавка КТR101 лишь при расходе 4 % от массы битума имеет значение динамической вязкости выше, чем КТR103, ДСТ Л 30-01 и ДСТ Л 30-01 (СР).

Таблица 2

Средние значения динамической вязкости дорожного битума БНД 60/90 с добавками

Рис. 1. Зависимость динамической вязкости битума с полимерными добавками от температуры на этапах приготовления и начала уплотнения асфальтобетонной смеси

при расходе добавок 4 % от массы битума

- 28 -

Рис. 2. Зависимость динамической вязкости битума с добавками от температуры на этапах приготовления и начала уплотнения асфальтобетонной смеси

при расходе добавок 8 % от массы битума

Для определения допустимых технологическихтемператур асфальтобетонных смесей на основе битума с термоэластопластами, согласно изложенной в [5] методике, построены графики зависимости динамическойвязкости битума с добавкамиоттемпературы на этапах приготовления, начала уплотнения и окончания уплотнения асфальтобетонной смеси при расходе добавок 4, 6 и 8 % (рис. 3 - 5). На графиках нанесены границы допустимых значений динамической вязкости битума, зафиксированы точки пересечения их с соответствующими кривыми, из которых спроецированы вертикальные линии на ось абсцисс (значения температуры) и найдены соответствующие температуры.

Рис. 3. Определение допустимых технологических температур дорожного битума БНД 60/90

сполимерными добавкам на этапе приготовления асфальтобетонной смеси при расходе добавок 4 %

-29 -