Исследование влияния природы пластификатора на свойства полимер-битумных композиций методом флуоресцентной микроскопии

Данная работа посвящена исследованию влияния природы пластификатора на свойства полимер-битумных композиций методом флуоресцентной микроскопии. На сегодняшний день нефтяные дорожные битумы для строительства автомобильных, мостовых и аэродромных покрытий не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям по трещиностойкости, теплостойкости, эластичности, адгезии к поверхности минеральных материалов. Введение в состав нефтяных дорожных битумов термоэластопластов, пластификаторов и поверхностно-активных веществ значительно повышает эксплуатационные свойства покрытия. Наилучшие результаты получены при использовании блоксополимера стирола и бутадиена, индустриального масла и катионного поверхностно-активного вещества на основе полиаминоамидов и полиаминоимидазолинов. Выбор в качестве пластификатора индустриального масла обусловлен хорошей совместимостью с битумом и полимером, а также высокой температурой вспышки – 200 °С. Содержание парафино-нафтеновых углеводородов в индустриальном масле больше 70%. Несмотря на большой объем производства индустриального масла, наблюдается острый дефицит этого продукта нефтехимии из-за широкого применения, поэтому интенсивно ведутся исследования по замене индустриального масла в составе сополимера полимерно-битумно вяжущего. В данной работе предложено использование в качестве пластификаторов при создании полимерно-битумного вяжущего тяжелого газойля, полученного при каталитическом крекинге и замедленном коксовании, тяжелой смолы пиролиза, экстракта селективной очистки масел, таллового масла. В этой связи исследовано влияние предложенных пластификаторов на коллоидную структуру полимерно-битумного вяжущего методом флуоресцентной микроскопии. Исходные полимерно-битумные вяжущие получены на предприятии АО «АНХК» (г. Ангарск) по ГОСТ Р 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол–бутадиен–стирол». Определен групповой состав исследуемых пластификаторов. Доказано, что для получения устойчивого к расслоению полимерно-битумного вяжущего требуются пластификаторы с содержанием ароматических соединений больше 60%.

1. Гохман Л. М. Полимерно-битумные вяжущие материалы на основе СБС для дорожного строительства. М.: Информавтодор, 2002. 110 с.

2. Airey G. D. Fundamental binder and practical mixture evaluation of polymer modified bituminous materials // International Journal of Pavement Engineering. 2004. Vol. 5, no. 3. P. 137-151. https://doi.10.1080/10298430412331314146.

3. Polacco G. A review of the fundamentals of polymer-modified asphalts: asphalt/polymer interactions and principles of compatibility advances in colloid and interface science // Advances in Colloid and Interface Science. 2015. Vol. 224. P. 72-112. https://doi.10.1016/j.cis.2015.07.010.

4. Gogoi R., Biligiri K. P., Das N. C. Performance prediction analyses of styrenebutadiene rubber and crumb rubber materials in asphalt road applications // Materials and Structures. 2016. Vol. 49, no. 9. P. 3479-3493. https://doi.10.1617/s11527-015-0733-0.

5. Karger-Kocsis J., Meszaros L., Barany T. Ground tyre rubber (GTR) in thermoplastics, thermosets, and rubbers // Journal of Materials Science. 2013. Vol. 48, no. 1. P. 1-38. https://doi.10.1007/s10853-012-6564-2.

6. Alonso S., Medina-Torres L., Zitzumbo R., Avalos F. Rheology of asphalt and styrene-butadiene blends // Journal of Materials Science. 2010. Vol. 45, no. 10. P. 2591-2597. https://doi.10.1007/s10853-010-4230-0.

7. Diab A. Studying viscosity of asphalt binders and effect of varied production temperatures on engineering properties of hot mix asphalt mixtures // Canadian Journal of Civil Engineering. 2016. Vol. 44, no. 1. P. 1-9. https://doi.org/10.1139/cjce-2016-0383.

8. Zhang F., Yu J., Wu S. Effect of ageing on rheological properties of storage-stable SBS/sulfur-modified asphalts // Journal of Hazardous Materials. 2010. Vol. 182, no. 1-3. P. 507-517. https://doi.10.1016/j.jhazmat.2010.06.061.

9. Airey G. D. Rheological properties of styrene butadiene styrene polymer modified road bitumens // Fuel. 2003. Vol. 82, no. 14. P. 1709-1719. https://doi.10.1016/S0016-2361(03)00146-7.

10. Гохман Л. М., Гавриленко О. В. Влияние эластичности вяжущих на усталостную прочность полимерасфальтобетона // Наука и техника в дорожной отрасли. 2011. Т. 59. N4. С. 21-25.

11. Тюкилина П. М., Гуреев А. А. Закономерности влияния состава пластификатора на эластичность и когезионную прочность полимерно-битумных вяжущих // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2018. N2. C. 12-16.

12. Гохман Л. М. Выбор полимера и приготовление ПБВ // Автомобильные дороги. 2016. N2. С. 55-61.

13. Петров К. Р., Дауров З. С., Тихонов Р. С. Проблемы и способы устройства дорожных покрытий на слабых основаниях // Форум молодых ученых. 2017. Т. 16. N12. С. 1448-1452.

14. Беляев П. С., Полушкин Д. Л., Макеев П. В., Фролов В. А. Модификация нефтяных дорожных битумов полимерными материалами для получения асфальтобетонных покрытий с повышенными эксплуатационными характеристиками // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2016. Т. 22. N2. С. 264-271. https://doi.10.17277/vestnik.2016.02.pp.264-271.

15. Plewa A., Belyaev P. S., Andrianov K. A., Zubkov A. F., Frolov V. A. The effect of modifying additives on the consistency and properties of bitumen binders // Advanced Materials & Technologies. 2016. No. 4. P. 35-40. https://doi.10.17277/amt.2016.04.pp.035-040.

16. Polacco G., Stastna J., Biondi D., Antonelli F., Vlachovicova Z., Zanzotto L. Rheologe of asphalts modified with glycidylmethacrylata functionalized polymers // Journal of Colloid and Interface Science. 2004. Vol. 280, no. 2. P. 366-373. https://doi.10.1016/j.jcis.2004.08.043.

17. Abdullah M. E., Zamhari K. A., Shamshudin M. K., Mohd Rosli H., Idham M. K. Rheological properties of asphalt binder modified with chemical warm asphalt additive // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 671. P. 1692-1699. https://doi.10.4028/www.scientific.net/amr.671-674.1692.

18. Евдокимова Н. Г., Егорова Н. А., Султанова Д. П., Куннакулова Э. М., Сережкина Н. Г. Формирование золь-гелевой наноструктуры дорожных битумов методом подбора группового химического состава // Нанотехнологии в строительстве. 2019. Т. 11. N5. С. 512-525. https://doi.10.15828/2075-8545-2019-11-5-512-525.

19. Высоцкая М. А., Кузнецов Д. А., Литовченко Д. П., Барковский Д. В., Ширяев А. О. Пластификатор при производстве полимерно-битумных вяжущих — как необходимость // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2019. N5. С. 16-22. https://doi.10.34031/article_5cd6df466bb9e0.32764094.