Строительство и архитектура / 4. Современные строительные материалы

К.т.н. Третьякова З.О.

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»,

Россия, Санкт-Петербург

Модифицированные битумы для асфальтобетона

Одним из критериев уровня развития стран является состояние дорожной сети. В настоящее время транспортно – эксплуатационные характеристики большинства отечественных автомобильных дорог отстают от мирового уровня. Поэтому, создание дорожных покрытий повышенной долговечности остается весьма актуальной задачей.

Известно, что асфальтобетон является искусственным материалом конгломератной структуры, состоящей из смеси зернистых минеральных наполнителей, объединенных в твердый монолит битумным вяжущим. Он является одним из наиболее сложных строительных материалов. Асфальтобетон относится к группе коагуляционных структур с ярко выраженными упруго-вязко-пластическими свойствами. Последние обусловлены тем, что сцепление частиц твердой фазы в коагуляционных структурах осуществляется через тонкие прослойки жидкой среды – прямые контакты между твердыми частицами минерального остова отсутствуют, и слабые межмолекулярные силы сцепления обуславливают прочность всего материала. Поэтому толщина прослоек жидкой фазы и ее свойства являются определяющими. В асфальтобетоне жидкой фазой является битум, и поэтому, вязко-пластичные свойства, эластичность и прочность его зависят, главным образом, от свойств битума, толщины битумных прослоек, которыми связаны минеральные частицы и силой сцепления битума с их поверхностью. Поэтому, несмотря на то, что битума в асфальтобетоне содержится мало (4-8%), проблема изменения свойств асфальтобетона, в основном, решается путем модификации битума и регулирования его взаимодействия с минеральным наполнителем.

Основным критерием долговечности асфальтобетонных покрытий является их деформативность при низких и высоких температурах эксплуатации. Отличительной особенностью и главным недостатком асфальтобетона является существенная зависимость деформационно-прочностных свойств от температуры. Этим свойством асфальтобетон целиком «обязан» битуму. Достижение большей теплостойкости и, одновременно, большей трещиностойкости – есть два противоречивых требования, т.к. в первом случае необходимо повышение вязкости и теплостойкости битума, а также снижение его содержания в асфальтобетоне, а во втором – понижение этих показателей битума и увеличение его доли в материале. В настоящее время еще не созданы асфальтобетоны, сочетающие в себе эти два важнейших свойства в полной мере. Так как основные свойства асфальтобетона зависят от вяжущего, то проблема радикального улучшения его свойств может быть решена лишь путем изменения свойств битума. Поэтому основными задачами для улучшения свойств асфальтобетона являются обеспечение хорошего сцепления битума с поверхностью минеральных наполнителей, а также придание вяжущему эластических свойств. В связи с этим, единственным результативным направлением улучшения качества асфальтобетона является модификация битумного вяжущего.

Для модификации битумного вяжущего в производстве асфальтобетонных смесей, битумы марок БНД-90/130 и БНД-130/200 модифицировали девулканизированной резиновой крошкой, полученной дроблением изношенных автомобильных шин. В результате проведенных исследований показана несомненная эффективность модификации битумов резиновой крошкой. Установлено, что модифицированные битумы имеют более высокие физико-технические показатели: существенно снижаются водонасыщение, набухание и повышается прочность.

Так же, на основе разработанных битум-полимерных вяжущих были изготовлены и испытаны асфальтобетонные смеси (АБС).

Результаты испытаний асфальтобетона на вяжущих, модифицированных девулканизированной резиновой крошкой свидетельствуют о явном положительном эффекте:

· водопоглощение 1,5-2,2% (эталон – 3,1%);

· набухание 0-0,1% (эталон – 0,9%);

· прочность при сжатии при 20⁰С 2,5-2,8 МПа (эталон – 1,9 МПа);

· прочность при сжатии при 50⁰С 1,6-2,5 МПа (эталон – 0,6 МПа);

· прочность при сжатии в водонасыщенном состоянии 1,8-2,5 МПа (эталон – 1,2 МПа);

· коэффициент водостойкости 0,7-1 (эталон – 0,63).

Таким образом, применение девулканизата резиновой крошки для модифицирования битумного вяжущего показали перспективность ее применения. Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью. За последние 10 лет в мире накоплен большой научно-технологический опыт в области переработки изношенных шин.

Литература:

1. Розенталь Д.А., Куценко В.И., Мирошников Е.П. Модифицирование битумов полимерными добавками. Строительные материалы. – 1995. -№9.-с.23.

2. Худякова Т.С., Масюк А.Ф., Калинин В.В. Особенности структуры и свойств битумов, модифицированных полимерами/ Каталог-справочник «Дорожная техника - 2003»; http://www.stroibk.ru