Материал: Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура

а)

б)

в)

Рис. 4. Определение допустимых технологических температур дорожного битума БНД 60/90 с полимерными добавками на этапе начала уплотнения асфальтобетонной смеси при расходе добавок

(от массы битума): а – 4 %; б – 6 %; в – 8 %

- 30 -

а)

б)

в)

Рис. 5. Определение допустимых технологических температур дорожного битума БНД 60/90 с полимерными добавками на этапе окончания уплотнения асфальтобетонной смеси

при расходе добавок (от массы битума): а – 4 %; б – 6 %; в – 8 %

- 31 -

ISSN 2541-9110 Housing andutilities infrastructure. No. 2(13). 2020

Анализируя табл. 2, отметим, что динамическая вязкость битума с 6 и 8 % добавки от массы битума при температуре 180°С превышает допустимое значение 0,3Па×с.

Из табл. 3 следует, что на этапе приготовления асфальтобетонной смеси для битума с добавками и для ПБВ 60 допустимая температура приготовления значительно выше, чем для битума без добавок, она колеблется от 170 до 180 °С. На этапе приготовления при расходе добавок 4 % от массы битума температура перемешивания остается допустимой для всех добавок, смещаясь к верхнему пределу. А при расходе 6 и 8 %, необходимые для перемешивания температуры находятся выше предельно допустимых значений.

На этапе начала уплотнения интервал допустимых температур асфальтобетонной смеси со всеми полимерными добавками также смещается вверх на 25…40 °С и на 15… 30 °С для асфальтобетонной смеси с ПБВ 60. Самая высокая температура требуется для асфальтобетонной смеси на битуме с добавкой СБС Л 30-01 А при расходе 8 % (170…180 °С), а самая низкая – с добавкой ДСТ Л 30-01 (СР) при расходе 4 % (144…171 °С).

На этапе окончания уплотнения складывается аналогичная картина. Более высокие допустимые технологические температуры асфальтобетонных смесей (от 107 до 133 °С) получаются для битума с добавкой СБС Л 30-01 А, более низкие (от 82 до100 °С) – с добавкой ДСТ Л 30-01 (СР).

Следует отметить, что допустимые технологические температуры определены на основе интервалов динамической вязкости, которые в конкретных условиях производства могут быть другими и их следует уточнять и конкретизировать. Это связано с тем, что при формировании структуры асфальтобетонной смеси в процессе перемешивания, а также при уплотнении смеси полимернобитумные прослойки между минеральными частицами находятся под влиянием дальнодействующих поверхностных сил минеральных частиц [6].

Как отмечает Золотарев В. А. [7], при превышении критической концентрации полимера SBS в битуме, близкой к содержанию 5 % полимера, наблюдается резкое понижение температуры хрупкости. В системе «битум-полимер» происходят принципиальные структурные изменения, которые заключаются в обращении (инверсии) фаз, когда полимерная сетка становится средой, а фазой – битум, что сопровождается повышением деформативности вяжущего при низких температурах. Таким образом, макромолекулы термоэластопластов в битумной среде при расходе более 5 % от массы полимера образуют непрерыв-

- 32 -

ную полимерную структуру, что будет приводить при формировании структуры полимернобитумной пленки на минеральных зернах и полимернобитумных прослоек в асфальтобетонной смеси к формированию более структурированных и более толстых слоев ориентированного полимерно-битумного вяжущего на минеральных частицах минерального порошка, песка и щебня в асфальтобетонной смеси, т.к. в соответствии с представлениями И. В. Королева о распределении битума в асфальтобетоне «толщина битумной пленки на зернах прямо пропорциональна вязкости битума» [8]. На формирование структуры полимернобитумной прослойки будут также оказывать влияние активные поверхностные центры минеральных компонентов асфальтобетона [9].

Для создания необходимых условий для однородного распределения полимерно-би- тумного вяжущего, снижения толщины полимернобитумных прослоек и снижения реологических сопротивлений при перемешивании асфальтобетонной смеси нужно или повышать температуру перемешивания или вводить какие-то добавки для уменьшения вязкости в полимернобитумных прослойках, например, адгезионные добавки с катионными поверх- ностно-активными веществами (ПАВ) или температуропонижающие добавки (для теплых асфальтобетонных смесей) также на основе ПАВ [10, 11]. При уплотнении асфальтобетонных смесей реологические сопротивления уплотнению смесей и расклинивающее давление полимерно-битумных прослоек также возрастет по сравнению с аналогичными характеристиками битумных прослоек, что потребует более высоких температур для уплотнения асфальтобетонных смесей.

Заключение.

При введении добавок термоэластопластов в дорожный битум производства АО «Воронежсинтезкаучук» вязкость битума значительно повышается. Наиболее высокие значения динамической вязкости наблюдаются у полимерной добавки СБС Л 30-01А, это ярко выражено при расходе 8 % добавки от массы битума и при температурах ниже 130 °С.

Добавка СБС Л 30-01А является более тугоплавкой, по сравнению с другими добавками термоэластопластами производства АО «Воронежсинтезкаучук», т.к. температура ее растворения на 10 °С выше, чем у ДСТ Л 30-01 (СР) и ДСТ Л 30-01, а время растворение больше на 15…20 минут.

На этапе приготовления асфальтобетонной смеси при расходе полимерных добавок 6 и 8 % от массы битума значения температуры приготовления превысили 180 °С. На этапе начала уплотнения допустимые технологические температуры асфальтобетонной смеси с термоэластопластами смещаются в сторону больших значений и составляют: при расходе добавок 4 % от массы битума 144 °С…179 °С, при расходе добавок 6 % от массы битума – 155 °С…180°С, а при расходе добавок 8 % от массы битума – 160 °С…180 °С.

На этапе окончания уплотнения асфальтобетонной смеси с термоэластопластами допустимые технологические температуры также смещаются в сторону больших значений и составляют: при расходе добавок 4 % от массы битума 82 °С…108 °С, при расходе добавок 6 % от массы битума – 91 °С…120 °С, а при расходе добавок 8 % от массы битума –

99 °С…133 °С.

Для того, чтобы снизить температуры приготовления и уплотнения асфальтобетонных смесей предлагается использовать адгезионные добавки на основе азотосодержащих катионактивных ПАВ или температуропонижающие добавки (для теплых асфальтобетонных смесей).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Энциклопедия полимеров. Т.3. / В. А. Кабанов [и др.]. – М.: Советская энцикло-

педия, 1977. – С. 638.

- 33 -

2.Гохман, Л. М. Комплексные органические вяжущие материалы на основе блоксополимеров типа СБС / Л. М. Гохман. – М.: ЗАО «ЭКОН-ИНФОРМ», 2014. – 510 с.

3.Золотарев, В. А. Битумы, модифицированные полимерами и добавками. Избранные труды. Том 2 / В. А. Золотарев. – Санкт-Петербург: Славутич, 2013. – 149 с.

4.Кинг, Г. Н. Свойства полимерно-битумных вяжущих и разрабатываемые в США методы их испытания / Г. Н. Кинг, Б. С. Радовский // Новости в дорожном деле. – 2004. – Вып. 6. – С. 1-27.

5.Соломенцев, А. Б. Реологическая чувствительность дорожного битума к полимерным добавкам и допустимые технологические температуры асфальтобетонных смесей / А. Б. Соломенцев, С. Л. Ревякин, Д. А. Оноприйчук // Строительство и реконструкция. – 2017. – № 6. – С. 129-139.

6.Соломенцев, А. Б. Условия формирования битумных прослоек в асфальтобетоне

/А. Б. Соломенцев // Научный журнал строительства и архитектуры. – 2019. – № 1(53). – С. 44-55.

7.Золотарев, В. А. Особенности структуры и свойств битумов, модифицированных полимерами типа SBS / В. А. Золотарев, Л. А. Беспалова. Под общ ред. д.т.н. В.А. Золотарева, д.т.н. В.И. Братчуна. – Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2003. – С. 211-228.

8.Дорожный теплый асфальтобетон / И. В. Королев [и др.]. – Киев: Вища школа, 1984. – С. 41-42.

9.Ядыкина, В. В. Влияние активных поверхностных центров кремнеземсодержащих минеральных компонентов на взаимодействие с битумом / В. В. Ядыкина // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2003. – № 9(537). – С. 75-79.

10.Соломенцев, А. Б. Реологические свойства дорожного битума с адгезионными добавками на основе азотсодержащих катионных ПАВ /А. Б. Соломенцев, Л. С. Мосюра // Строительство и реконструкция. – 2015. – № 6. – С. 120-127.

11.Соломенцев, А. Б. Особенности реологического поведения дорожного битума с добавками для теплого асфальтобетона / А. Б. Соломенцев, А. В. Куликова // Четвертый всероссийский дорожный конгресс «Перспективные технологии в строительстве и эксплуатации автомобильных дорог»: сборник научных трудов. – М.: МАДИ, 2015. – С. 187-195.

Поступила в редакцию 11 апреля 2020

INFLUENCE OF THERMOELASTOPLASTES TYPE SBS ON VISCOSITY OF POLYMERIC-BITUMINOUS BINDER AND TECHNOLOGICAL TEMPERATURES OF ASPHALT CONCRETE MIXTURES

A. B. Solomentsev, V. V. Korogodina

Solomentsev Alexander Borisovich, Cand. Tech. Sciences, associate Professor, Chair of Urban Environment Design, Orel State Universitynamed after I.S. Turgenev, Orel, Russian Federation, phone: +7(910)748-17-58; e-mail: absolomentsev@mail.ru

Korogodina Valeria Valeryevna, engineer of the engineering preparation department of a branch of OreldorstroyJSC, Orel, Russian Federation, phone: +7(929)060-002-51; e-mail: stebletsova_95@mail.ru

The values of dynamic viscosity obtained using Russian-made thermoplastic elastomers and ready-made polymer-bitumen binder PBV 60 in the temperature range of 70…180 °C are obtained. When additives of thermoplastic elastomers are added to road bitumen produced by «Voronezhsintezkauchuk JSC», thebitumen viscosity significantly increases. The highest values of dynamic viscosity are observed for the SBS L 30-01A polymer additive, this is pronounced at a consumption of 8 % of the additive by weight of bitumen and at temperatures below 130 ° C. SBS L 30-01A additive is more refractory than other thermoplastic elastomers produced by Voronezhsintezkauchuk JSC, becauseits dissolution temperatureis 10 ° C higher than that of DST L 30-01 (SR) and DST L 30-01, and the dissolution time is longer by 15…20

- 34 -