CC BY
109
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
МОДИФИКАЦИЯ БИТУМА С ПОЛИЭТИЛЕНОВЫМИ ОТХОДАМИ Шыхалиев К.С.1, Алиева З.Н.2 Email: [email protected]
'Шыхалиев Карам Сефи — доктор технических наук, профессор, академик; 2Алиева Захида Назим - докторант, кафедра органических веществ и технологии ВМС, Азербайджанский университет нефти и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика
Аннотация: по комплексу параметров наибольшими потенциальными возможностями для улучшения свойств битумных вяжущих обладает крошка из резин общего назначения, в том числе шинная.
Ключевым звеном, позволяющим состыковать отдельные части означенной комплексной проблемы и решить поставленные задачи, должна стать технология соединения отходов резины с нефтяным битумом, учитывающая всю сложность и химизм происходящих процессов как в самих вяжущих, так и в конечных продуктах - асфальтобетонных дорожных покрытиях при их устройстве и эксплуатации.
Основываясь на приведённых выше принципах, нами разработана технология получения резинобитумных композиций модификацией битума резиновыми отходами в виде мелкодисперсной крошки и исследованы свойства полученных композиций.
В качестве сырья для получения резинобитумных композиций использовали: битум марки «Baki 85/25»; резиновую крошку размером 1 мм, полученную в результате переработки изношенных автомобильных шин; в качестве сшивающего агента серу и антиоксидант неозон Д. Ключевые слова: битум, модификации,. переработка нефти, полимерные отходы, отходы резины, отходы полиэтилена, полимер-битумная композиция, физико-механические свойства, вулканизация.
MODIFICATION OF BITUMENEN WITH POLYMES Shikhaliyev KS.1, Aliyevа Z.N.2
'Shikhaliyev Karam Sefi - Doctor of technical sciences, professor, academician; 2Aliyevа ZahidNazim - Doctoral student DEPARTMENT OF ORGANIC SUBSTANCES AND TECHNOLOGY OF THE NAVY, AZERBAIJAN UNIVERSITY OF OIL AND INDUSTRY, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN
Abstract: оп a complex of parameters the greatest potentialities for improvement of properties of bituminous binders, the crumb of rubbers of general purpose, including tire.
The key link that allows the individual parts of the complex problem to be joined and the tasks to be solved is to be the technology of combining rubber waste with oil bitumen, taking into account the complexity and chemistry of the processes occurring both in the binders themselves and in the final products - asphalt concrete pavements during their construction and Operation.
Based on the above principles, we have developed a technology for the production of bituminous rubber compositions by modifying bitumen with rubber waste in the form of fine particles and studying the properties of the resulting compositions.
As a raw material for the production of rubber bituminous compositions used: bitumen brand "Baki 85/25"; Rubber crumb size 'mm, obtained as a result of the recycling of worn automobile tires; As a sulfur cross-linking agent and antioxidant neozone D.
Keywords: bitumen, modifications, Processing of oil, polymer waste, rubber waste, polyethylene waste, polymer-bitumen composition, physical and mechanical properties, vulcanization.
УДК62'.377.624.2
Процесс смешения битума с резиновым порошком сопровождается изменением основных свойств битума: происходит увеличение теплостойкости, понижение температуры хрупкости, увеличение деформируемости.
В ряде работ [1 - 8] показано, что высокие значения этого показателя указывают лишь на однородность вяжущего, но могут стать причиной снижения сдвигоустойчивости покрытия. В
нормативных документах многих стран, вероятно по этой причине, показатель растяжимости не регламентируется стандартный метод определения растяжимости не отражает фактических условий работы битумов в дорожной конструкции. Анализ полученных нами данных показал, что по комплексу наибольшими потенциальными возможностями для улучшения свойств битумных вяжущих, обладает крошка из резин общего назначения, в том числе шинная.
В работе использовано битумы марки Баку-85/125. Основные свойства показаны в табл. 1.
Таблица 1. Основные свойства исходного и экстрагированных битумов
Показатели Пенотрация пенотрппация битум I экспл пе| >итумы с уатационным шодом, лет
10 20 40
Глубина проникновения иглы при 25С,мм/10 65 50 37 25
Температура размягчения по «КиШ», °С 80 84 91 95
Растяжимость, см 65 51 46 25
Температура хрупкости по Фраасу, °С -10 -5 -2 0
Срок службы асфальтобетонных покрытий, приготовленных с применением в качестве вяжущего битумов, модифицированных по новой технологии в 3 раза выше, чем срок службы покрытий с использованием немодифицированных битумов при тех же условиях эксплуатации.
Покрытия позволяют в 2 раза снизить уровень шума и вибрации, уменьшить возможность образования ледяной корки, повысить сцепление, сократить тормозной путь и, кроме того, могут иметь в 1,5-2 раза меньшую толщину.
Для модификации битума марки ТБ 25/40, ТБ 70/30 и Баку 85/25 использовали отходы резины. Физико-механические показатели использованного битума показаны в таблице 1, а рецептура на основе резиновой пыли показана в таблице 2.
Таблица 2. Рецептура композиции на основе резиновой пыли (РП)
Наименование компонентов № образцов
1 2 3 4 5
Содержание массовых частей
Битум 100 100 100 100 100
РП 2 4 6 8 10
Сера - - - 1 2
Таблица 3.1. Состав бжтумно-полимерных композиций
№ Показатели Образцы
1 2 3 4 5
1. Проникновение иглы при 25 °С 38 72 100 71 96
2. Температура размягчения, °С 49 68 82 56 75
3. Температура хрупкости, °С -10 -10 -26 -8 -20
4. Растяжимость при 25, °С 40 60 70 55 60
5. Плотность, г/см 3 2,34 2,36 2,38 2,2 2,4
6. Температурные изменения при Т=65 °С в течении 5-ти часов 7 6 6 6 6
7. 8 Предел прочности при 20 °С при 50 °С 2,4 0,9 3,0 1,0 3,5 1,2 3,1 1,1 3,4 1,3
Видно из таблицы 3.1. и 3.2. оптимальное количество добавки в битум составляет 4-5%. В этом случае понижение глубины проникания иглы не превышает для битума марки БНД 60/90 -19%, а для битума марки БНД 90/130 - 28%. Растяжимость при этом понижается соответственно от 98 до 170,1 мм и от 100 до 260 мм. Однако, заниженные значения растяжимости можно считать вполне приемлемыми
Компоненты композиции Соде ржание компонентов, масс. Ч. По примерам
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Резиновая крошка - 5 10 15 20 25 30 35 40
Битум 200 200 200 200 200 200 200 200 200
Наполнитель 200 200 200 200 200 200 200 200 200
Минеральный порошок (НМП) 150 - - - 25 40 50 60 80
ВМНК - - - - 10 10 10 20 20
Температура смешения компонентов в смесителе, °С 100 70 90 100 160-180 70 90 70 100
Время смешения, мин 15 10 12 15 65-120 10 12 10 15
Например, введение 2 вес. % активного резинового порошка в обладающий хорошими свойствами асфальт марки А приводит к увеличению его температуры размягчения в два раза, при этом возрастают морозостойкость и упругость асфальтобетона.
Полученную гранулированную битумно-резиновую композицию испытывали по стандартным методикам, указанным во II главе. Данные представлены в таблицах 3, 4 и 5.
Таблица.4. Показатели физико-механических свойств асфальтобетонных смесей
Наименования показателей Образцы
1 2 3 4
Предел прочности при сжатии, МПа, При температуре 20 °С 50°С 2,2 0,9 - - -
Коэффициент водостойкости, % 0,90 - 0,95 0,89
Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, % по объёму 0,86 0,90 0,94 0,90
Набухание, % по объёму 0.6 0,9 0,5 1,0
Остаточная пористость, % по объёму 2,1 2,4 2,0 2,3
Таблица 5. Свойства битумно-полимерных композиций
Показатели Значения показателя по примерам
1 2 3 4 5 прототип 6 7 8 9
Условная прочность при разрыве, МПа 4,5 10,0 6,0 6, 5 Рвется без нагрузки 7,0 8,0 5,0 9,5
Относительное удлинение при разрыве,% 65 0 850 110 0 78 0 - 90 0 90 0 70 0 83 0
Твёрдость по Шору А, усл. Ед 63 50 35 58 20 45 43 40 45
ПТР при Т=190°С, Р=49 Н, г/10 мин 18 20 40 35 100 30 35 30 25
Использование резиновой крошки, получаемой переработкой изношенных автомобильных шин и других отходов резинотехнических изделий, в составе битумов является перспективным направлением их модификации. Ежегодный объем поступления таких отходов составляет миллионы тонн. В них содержится большое количество антиоксидантов-антистарителей, обеспечивающих высокую стойкость материала к нагреву и термоокислительной деструкции.
Введение резиновой крошки в битум позволяет получать вяжущее, обеспечивающее существенное улучшение деформативности и трещиностойкости асфальтобетонов.
Список литературы / References
1. Шыхалиев К.С. ACCP. Обзорная информация. Сер. «Транспорт». Баку. АзНИИНТИ, 1982. С. 12.
2. Shikhaliyev K.S. îstismardan çrxmi§ §intarm tskrar emali. ATI. № 3. Baki, 2002. 22 s.
3. Руденский А.В., Хромов А.С., Марьев В.А. Отечественный и зарубежный опыт применения резиновой крошки для повышения качества дорожных битумов и асфальтобетонов. М.,
2005. № 2.
4. Патент № 2266934 «Резиносодержащий полимерный модификатор битума» от 27.12.2005 г.
5. Heavy Duty Surfaces: The arguments for SMA -EAPA, 1998.
6. Золотарев В.А. О показателях качества битумов, модифицированных полимерами. Кшв,
2006. (Збiрник науковых статей); вып. 5. С. 200-221.
СИНТЕЗ ПОЛИМЕРНЫХ ГИБРИДНЫХ МАГНИТОАКТИВНЫХ
СОРБЕНТОВ Виноградов В.В.1, Касымова Э.Дж.2 Email: [email protected]
'Виноградов Виктор Владимирович — старший научный сотрудник; 2Касымова Эльвира Джапашевна - старший научный сотрудник, биофизическая лаборатория, Институт химии и химической технологии Национальной Академии наук, г. Бишкек, Кыргызская Республика
Аннотация: в настоящей работе представлены расчеты концентраций растворов магнитных наночастиц (МНЧ) магнетита в зависимости от их размера и максимального размера молекулы гуминовых кислот (ГК). На основе синтезированного магнетита инкапсулированием оболочкой гуминовых кислот с последующим сшиванием создали «импринтированный» сорбционный слой. При проведении таких последовательных химических стадий получены полимерные гибридные магнитоактивные сорбенты, обладающие селективной сорбцией по отношению к определенному иону металла. В качестве целевого металла использовали ион Ni2+. Проведен анализ структуры синтезированных полимерных гибридных магнитоактивных сорбентов методом ИК-спектроскопии.
Ключевые слова: гуминовые кислоты, магнитные наночастицы, магнетит, композит, селективные магнитоактивные сорбенты, полимерные сорбенты, гибридные сорбенты.
SYNTHESIS OF POLYMER HYBRID MAGNETICALLY SORBENTS Vinogradov V.V.1, Kasymova E.G.2
'Vinogradov Victor Vladimirovich - Senior research associate; 2Kasymova Elvira Gapachevna - Senior research associate, BIOPHYSICAL LABORATORY, INSTITUTE OF CHEMISTRY AND CHEMICAL TECHNOLOGY OF NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES,
BISHKEK, REPUBLIC OFKYRGYZSTAN
Abstract: this paper presents calculations of solution concentration of magnetic nanoparticles (IPM) magnetite, depending on their size and the maximum size of the molecules of humic acid (HA). On the basis of synthesized magnetite, an imprinted sorption layer was created by encapsulating the humic acids with subsequent crosslinking. In carrying out such consecutive chemical steps, polymeric hybrid magnetoactive sorbents possessing selective sorption with respect to a certain metal ion are obtained. The Ni2 + ion were used as the target metal. The structure of synthesized polymeric hybrid magnetoactive sorbents is analyzed by IR spectroscopy.
Keywords: humic acids, magnetic nanoparticles, magnetite, composite, selective magnetoactive sorbents, polymeric sorbents, hybrid sorbents.
