Строительство и архитектура/4. Современные строительные материалы

К.т.н. Галдина В.Д.

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, Россия

Д.х.н. Плаксин Г.В., м.н.с. Райская Е.А., м.н.с. Кривонос О.И.

Учреждение Российской академии наук Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения РАН, Россия

Модифицированный природный битум

из битуминозного песка Монголии

Монголия обладает сравнительно небольшими запасами высокопарафинистых тяжелых нефтей (разведаны местрождения Тамсагбулаг и Зуунбаян) [1], остатки атмосферно-вакуумной перегонки которых практически не пригодны для получения качественных окисленных дорожных битумов по традиционной технологии. Альтернативным источником углеводородного сырья являются битуминозные породы, значительные запасы которых имеются в Монголии.

Исследование состава БП, структуры и свойств природного битума, выделенного из БП месторождения Баян-Эрхэт, показало, что БП содержит от 9 до 15 мас. % битума вязкой консистенции класса асфальта [2] при содержании асфальто-смолистых компонентов около 82 мас. % [3]. Природный битум характеризуется достаточно высокими показателями теплоустойчивости, деформативности и адгезионными свойствами, соответствуя требованиям ГОСТ 22245 к вязкому нефтяному дорожному битуму марки БНД 60/90. Низкое содержание предельных углеводородов обеспечивает битуму хорошую устойчивость к термоокислительному старению, но невысокие показатели трещиностойкости и пластичности при низкой температуре.

С целью улучшения низкотемпературных показателей изучены свойства природного битума, модифицированного пластифицирующими и полимерной добавками: черным соляром (ЧС), нефтяным гудроном (НГ), антраценовым маслом (АМ), легкими продуктами пиролиза горючих сланцев (ЛППГС), остатком высокопарафинистой нефти месторождения Зуунбаян (Монголия), выкипающим выше 350 °С, полимерной добавкой типа СБС (таблица).

Таблица – Свойства природного и модифицированных битумов

Показатель	Битум природ- ный	Вид и содержание пластифицирующей добавки			Полимерно-битумное вяжущее
		НГ– 10 %	АМ– 5 %	остаток нефти с Ткип выше 350 °С – 5%
Глубина проникания иглы, 0,1 мм, при температуре: 25 °С 0 °С	63 25	84 32	110 40	98 26	97 56
Температура размягчения, °С	54	48	44	51	65
Температура хрупкости, °С	-18	–21	–25	–21	–29
Растяжимость, см, при: 25 °С 0 °С	100 4	100 7	84 8	43 4	32 24
Индекс пенетрации	+0,3	–0,6	–0,8	+0,94	+4,08
Изменение температуры размягчения после прогрева, °С	2	3	4	3	4
Сцепление:	Выдерживает по контрольному образцу
- с песком - с мрамором	№ 2 № 1	№ 2 № 1	№ 2 № 1	№ 3 № 2	№ 2 № 1
Групповой химический состав, масс. %: асфальтены смолы углеводороды ароматические углеводороды предельные	31,21 51,79 10,18 6,82	28,09 48,92 14,73 7,46	33,75 46,93 11,24 8,08	29,50 48,79 10,88 10,83	- - - -

Введение пластифицирующих (разжижающих) добавок – нефтяного гудрона, черного соляра, легких продуктов пиролиза горючих сланцев и антраценового масла в установленных рациональных количествах приводит к улучшению низкотемпературных свойств природного битума – температуры хрупкости, пенетрации и растяжимости при температуре 0 °С.

Остаток высокопарафинистой нефти не рекомендован в качестве пластифицирующей добавки вследствие ухудшения деформативных и адгезионных свойств природного битума.

Полимерно-битумное вяжущее на основе природного битума состава, масс. %: природный битум 87; полимер ДСТ-30-01 3; индустриальное масло марки И-40А по всем показателям свойств отвечает требованиям ГОСТ Р 52056 к марке ПБВ 90, отличаясь от битума высокой эластичностью (86 и 81 % при температурах 25 и 0 °С соответственно), что обусловливает более широкий диапазон температур, в которых ПБВ сохраняет работоспособность. Полимерная добавка ДСТ 30-01, введенная в природный битум в виде раствора полимера в индустриальном масле, улучшает показатели деформативных свойств, структурируют битум, понижая его температурную чувствительность.

Изучены физико-механические свойства асфальтобетонов, приготовленных с минеральными заполнителями различной природы, пластифицированном природном битуме, полимерно-битумном вяжущем и природном битуме. Асфальтобетоны типа Б на природном битуме, модифицированном пластифицирующими и полимерной добавками, удовлетворяют требованиям ГОСТ 9128 к I марке (в случае использования заполнителей из карбонатной породы) или II марке при использовании заполнителей из кислых горных пород, имеют пониженные значения модулей упругости и меры хрупкости при отрицательных температурах, что указывают на их более высокую деформативную способность и трещиностойкость по сравнению с асфальтобетонами на природном битуме.

Литература

1. Хулан Б. Подготовка остатков монгольских нефтей для получения битумов / Б. Хулан, В.М. Бембель, А.К. Головко, Б. Ширчин // Нетрадиционные способы переработки органического сырья: сб. науч. тр. – Улан-Батор: ИХХТ Монгольской АН, 2007. С. 45 – 54.

2. Руководство по использованию данных о битумсодержащих породах месторождений РСФСР при проектировании автомобильных дорог. М.: Гипродорнии, 1978. – 42 с.

3. Кривонос О.И. Физико-химические свойства и состав органической составляющей битуминозного песка Баян-Эрхэтинского месторождения Монголии / О.И. Кривонос, В.Д. Галдина, С.Н. Колмагоров, Г.В. Плаксин // Вестник ТГАСУ. – 2010. – № 2. – С. 133 – 141.