модифікований бітум
Неухильне зростання кількості вантажних автомобілів і навантажень на вісь створює складні умови для експлуатації автомобільних доріг, особливо побудованих на основі органічних в'яжучих, і вимагає відповідних контрзаходів. Основна проблема, що виникає в зв'язку з високими осьовими навантаженнями і великою інтенсивністю руху, - деформація асфальтобетонних покриттів автомобільних доріг, побудованих з використанням звичайних бітумів.
Для підвищення надійності і довговічності роботи покриттів в даний час рекомендується використовувати бітуми, модифіковані полімерами. Широке використання модифікованих бітумів замість звичайних пояснюється їх покращеними властивостями. Полімерні бітуми мають великий діапазон робочих температур (різниця між температурою розм'якшення і температурою крихкості) - до 100 ° С (звичайні бітуми до 60 ° С).
Асфальтобетони, приготовані з використанням полімерних бітумів, мають високу стійкість до деформацій за рахунок великої еластичності застосовуваних бітумів. Крім того, значно сповільнюється процес старіння асфальтобетону. Дослідження зарубіжних вчених показують, що у бітумів, витягнутих з дорожніх покриттів, що прослужили 10 років, не спостерігається істотних змін в'язкості.
Для поліпшення властивостей дорожніх бітумів (модифікації) прийнято використовувати спеціально виготовляються штучні матеріали. В даний час, з огляду на різноманіття штучних матеріалів, пропонованих нефтехимическими виробництвами, є багатий вибір використовуваних для модифікації полімерів. Умовно їх можна класифікувати як термопласти (пластомери); еластомери і термоеластічному штучні матеріали.
Термопласти складаються з лінійних або малоразветвленнимі полімерів, розм'якшуються при нагріванні. При охолодженні вони знову стають твердими. Добавка пластомеров підвищує в'язкість і твердість бітумів при нормальних робочих температурах (від -30 ° С до 60 ° С). Але пластомери не впливають на еластичність модифікованих бітумів.
При нагріванні бітумів, поліпшених Пластомір, спостерігається тенденція до поділу фаз бітуму і полімеру, тобто такі бітуми нестійкі до зберігання, тому повинні готуватися безпосередньо перед використанням на асфальтобетонному заводі. Як пластомеров найчастіше використовуються поліетилен і атактический (стереобеспорядочний) поліпропілен.
Еластомери складаються з довгих полімерних ланцюжків з широкими розгалуженнями. Вони еластичні в широкому діапазоні температур: від низьких до 200 ° С.
При добавці еластомерів в бітум підвищується його в'язкість, поліпшується еластичність. Але ці системи також нестійкі при зберіганні, для запобігання поділу фаз між бітумом і штучним матеріалом потрібне постійне перемішування. Бітум, модифікований еластомерами, можна назвати бітумом з еластичним наповнювачем. Як еластомерів прийнято використовувати натуральний або регенерований каучук і Поліба-тадіени.
Термоеластічному штучні матеріали розм'якшуються при температурах вище звичайних робочих температур і добре деформуються в цьому стані.
Термоеластічному штучні матеріали почали використовуватися з 1965 р Найвідомішим представником групи термоеластічному пластмас є стирол-бутадієн-стирол (СБС). Цей штучний матеріал являє собою блокополімер, що складається з блоків стиролу і полібутадієну.
Добавка цього матеріалу до бітуму становить, як правило, від 3 до 6% за масою. Необхідна кількість доданого матеріалу залежить від дисперсного стану речовини, що вводиться: якщо СБС вводиться в бітум в дрібнодисперсного формі, то витрата зменшується, якщо в крупно дисперсної формі, то потрібна велика кількість модифікатора.
Крім полімерів для поліпшення властивостей бітуму можуть використовуватися інші модифікатори: неорганічні солі (хлорид марганцю), синтетичні або природні смоли, а також природні асфальти.
Кінцеві властивості модифікованого бітуму багато в чому залежать від технології введення добавки.
За кордоном модифіковані бітуми виготовляються за спеціальними технологіями на нафтоперегінних заводах або в спеціальних збагачувальних установках при постійному лабораторному контролі якості продукту. Полімерний бітум є готовим до транспортування, зберігання та переробки продуктом.
В Європі для модифікації бітуму найчастіше використовується стирол-бутадієн-стирол. Полімер вводиться у вигляді твердої речовини (гранул або порошку), а також у вигляді рідини (емульсії або розчину). У будь-якому випадку необхідно домогтися однорідності кінцевого матеріалу.
Для отримання сумішей, стійких при зберіганні, необхідно вибрати відповідний базовий бітум. Суміш є придатною для зберігання, якщо при тривалому зберіганні гарячого бітуму в резервуарі асфальтозмішуюч-котельної установки не відбувається поділ фаз. Сучасні полімерні бітуми можуть зберігатися до 6 тижнів.
Традиційно використовуються два методу для виготовлення модифікованого бітуму: - приготування бітумно-полімерної дисперсії в мешалках з великими зрізують зусиллями (колоїдних млинах); - внесення полімеру в бітум хімічним шляхом за допомогою повільно обертаються мішалок з незначними зрізують зусиллями.
У першому випадку для стабілізації полімерно-бітумної дисперсії застосовується сірка та її сполуки. Між полімером і сіркою відбуваються реакції, в результаті яких виникають нові хімічні сполуки, вони залишаються рівномірно розподіленими в бітумі завдяки своїй гратчастої структурі.
У другому випадку полімер (наприклад, СБС) попередньо обробляється таким чином, що здається розчиненим у бітумі.
Недоліком колоїдних млинів є тенденція розділення макромолекул основного матеріалу, так що в кінцевому рахунку в бітумі після переробки будуть матися полімери з меншим середнім молекулярною вагою, ніж на початку. Це пояснюється тим, що виникають в колоїдних млинах великі зрізують зусилля ведуть до зміни молекулярної структури полімеру.
Мішалки з низькими зрізують зусиллями дозволяють домогтися більш високих значень точок розм'якшення і набагато більшої пластичності модифікованого бітуму.
При використанні полімерів, які не можуть поєднуватися з хімічною системою бітумів (поліетилен, атактический поліпропілен і натуральний каучук), необхідні установки для приготування модифікованого бітуму безпосередньо на асфальтобетонних заводах, щоб приготований матеріал міг бути використаний для приготування асфальтобетону до поділу фаз.
Для переробки поліпропілену і природного каучуку або регенерованої гуми рекомендується використовувати мішалки малій швидкості. В цьому випадку перемішування бітуму з полімером відбувається за рахунок розплавлення полімеру. Для отримання модифікацій на основі поліетилену використовуються мішалки з великими зрізують зусиллями, які можуть забезпечити дисперсне розподіл поліетилену в бітумі.
У Республіці Білорусь і в условіяхУкаіни застосування пластомерних добавок не рекомендується за кліматичними умовами. При сильному охолодженні і тривалих морозах асфальтобетони на основі таких в'яжучих піддаються сильному тріщин.
До атегорія: - Матеріали в дорожньому будівництві