CC BY
19
УДК 691.16
ВПЛИВ ВМ1СТУ ТЕРМОЕЛАСТОПЛАСТ1В НА ВЛАСТИВОСТ1 ТА СТАР1ННЯ
Б1ТУМ1В Р13НОГО ВИРОБНИЦТВА
С.В. Ющинський, начальник центру асфальтобетошв та оргашчних в'яжучих, I.B. Копинець, завщувач вщдшу дорожньо-буд1вельних матер1ал1в, ДП «ДерждорНД1», м. Кшв
Анотац1я. Розглянуто еплие eMicmy термоеластопласт1в на властивост1 окиснених та ди-стиляцтних 6imyMie. Досл1джено змту еластиеостей модифтованих 6imyMie nid час ix про-гр1еання зггдно з ГОСТ 18180 та ДСТУ EN12607-1 (EN 12607-1:2014, IDT). Показано недоцшь-мстъ еикористання методу 3zidno з ГОСТ 18180 для оценки стартня модифтованих 6imyMie у процеа приготуеання асфальтобетонных сумШей.
Ключов1 слова: бтум, в'язюстъ, модифтований бтум, стартня, термоеластопласт.
ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ НА СВОЙСТВА И СТАРЕНИЕ БИТУМОВ РАЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА
С.В. Кнщннский, начальник центра асфальтобетонов и органических вяжущих, И.В. Копинец, заведующий отделом дорожно-строительных материалов,
ГП «ГосдорНИИ», г. Киев
Аннотация. Рассмотрено влияние содержания термоэластопластое на свойства окисленных и дистилляционных битумов. Исследовано изменение свойств модифицированных битумов при их прогреве по ГОСТ 18180 и ДСТУ EN12607-1 (EN12607-1: 2014, IDT). Показана нецелесообразность использования метода по ГОСТ 18180 для оценки старения модифицированных битумов в процессе приготовления асфальтобетонных смесей.
Ключевые слова: битум, вязкость, модифицированный битум, старение, термоэластопласт.
INFLUENCE OF THERMOELASTOPLASTS CONTENT ON THE PROPERTIES AND AGEING OF BITUMEN OF DIFFERENT PRODUCTION
S. Kischynskyi, Head of Asphalt and Organic Binders Center, I. Kopynets, Head of Department of Road-Building Materials, «DerahdorSRI» SE, Kiyv
Abstract. The influence of the content of thermoelastoplasts on the properties of oxidized and distillation bitumen is considered in the article. The change in the properties of modified bitumen during its heating according to GOST 18180 and DSTU EN 12607-1 (EN 12607-1: 2014, IDT) is studied. The inexpediency of using the method in accordance with GOST 18180 for estimating the ageing of modified bitumen during the preparation of asphalt mixtures is shown.
Key words: bitumen, viscosity, modified bitumen, ageing, thermoelastoplast.
Вступ
Яюсть асфальтобетону значною м1рою ви-значаеться властивостями бпуму, що вщ1грае роль зв'язуючого елемента, який забезпечуе об'еднання окремих мшеральних зерен у мо-нол1тний матер1ал.
Бпум мае ряд природних властивостей, яю, з одного боку, зробили його фактичним моно-полютом серед в'яжучих, з шшого - обумов-люють виникнення деформацш 1 руйнувань дорожнього покриття шд д1ею транспорту та природних умов.
Розм'якшення бпуму за пщвищених лпшх температур призводить до утворення на пок-ритп пщ д1ею транспорту колш, наплив1в та зсув1в. За низьких зимових температур бпум стае твердим та крихким i, як наслщок низь-котемпературного стиску, на покритп вини-кають поперечш трщини.
Пщвищити трщиностшюсть асфальтобетону можна шляхом використання малов'язкого бпуму, але це призведе до надм1рного кол1е-утворення у спекотну погоду. I навпаки, використання бшьш в'язкого бпуму дозволяе пщвищити onip асфальтобетону кол1еутво-ренню, але при цьому попршиться його Tpi-щиностшюсть за низьких температур.
Висою технолопчш температури та погодно-ктматичш фактори призводять до штенсив-ного старшня бпушв. Як наслщок, бпуми стають жорсткими та крихкими, втрачають CBoi' в'яжуч1 властивосп. Це, у свою черту, прискорюе трщиноутворення та зное пок-риття. Покращити властивосп бпушв i, тим самим, подовжити строк служби покриття, в тому числ1 й пщ д1ею штенсивних транспортних навантажень та несприятливих погод-них умов, можна шляхом використання по-л1мерних добавок.
Анал1з публжацш
Активне дослщження впливу пол1мерних добавок в бпуми на властивосп останшх ро-зпочалось у кшщ 60-х роюв минулого сто-р1ччя [1]. У 1972 р. Л.М. Гохманом була за-хищена перша кандидатська дисертащя, об'ектом вивчення яко! були бпуми модифь кован1 дившшетирольними еластопластами (СБС). У зв'язку з вщеутшетю спещальних пол1мер1в у дослщженнях було використано вщходи виробництва цих пол1мер1в, що ви-кликало необхщнють розчинення ix у бензиш з подальшим змшуванням отриманого маточного розчину з бпумом. Цей cnoci6 надовго збер1гся у дорожнш практицг BiH був доста-тньо ефективним. Про його корисшсть евщ-чить 12-р1чна служба асфальтопол1мербетон-ного покриття на ортотропнш плита Ившч-ного моста у м. Киевг В той час на Заход^ упевнившись в ефективноста дп пол1мер1в, шшли шляхом виготовлення з них спещаль-них порошюв, а згодом i гранульованих по-л1мерних добавок [2]. При цьому в Захщно-европейських крашах вишукували оптималь-ний пол1мер на основ! результата пор1вня-
льних дослщжень термопластав, термоелас-топластав, TepnoniMepiB, каучуюв, латекс1в. Завдяки цим дослщженням [2, 3, 4] виб1р випав на блоксопол1мери - стирол-бутад1ен-стирол (СБС). U,i пол1мери забезпечували пщвищену когезда та бшьшу трщиностшюсть б1тумопол1мер1в. Достов1ршсть цих ви-chobkíb пщтверджувалась також ефективним використанням СБС у р1зних галузях проми-словоста [5] (гумова, гумовотехшчна, взут-тева, фарбова герметизащя та íh.).
На сьогодш досконало вивчено законом1рно-ctí впливу nonimepib на техшчш характеристики б1тум1в: пенетращю, температуру розм'якшеноста та крихкоста, розтяжнють [1, 2, 6]. Набагато ripme дослщжеш ф1зико-XÍMÍ4HÍ властивоста: адгез1я БМП до поверхш кам'яних матер1ал1в, i'x стайюсть до старшня. Ц1 властивоста значною м1рою залежать вщ виду noniMepiB. У [3, 4] доведено, що поль мери класу термоеластопластав (наприклад, стирол-бутад1ен-стирол) набагато ефектив-Himi, шж термопласти (наприклад, етилен-вшшацетат). Щоб досягти одного р1вня пок-ращення бпуму, bmíct EVA мае бути вдв1ч1 бшьшим, шж СБС. Це пщтверджуеться також доевщом використання пол1мер1в за останш 10 pokíb.
Мета i постановка завдання
Метою роботи е дослщження впливу термо-еластопласту на швидюсть старшня БМП та визначення шлях1в його уповшьнення за ра-хунок регулювання склад1в та структури в'яжучого.
Для дослщжень було взято таю матер1али: залишков1 б1туми Nynas марок 70/100 та 100/150, окислен! бпуми Мозирського НПЗ марок БНД 40/60, БНД 60/90 та БНД 90/130 та окислеш бпуми ПАТ «Укртатнафта» марок БНД 60/90 та БНД 90/130 Í3 близькими пенетращями за температури 25 °С; термо-еластопласт типу СБС лшшно! структури. Bmíct термоеластопласту в бпумах марки БНД 60/90 та марки 70/100 становив 3,0 %, в бпумах марки БНД 90/130 та марки 100/150 - 3,0 % та 5,0 %. Дослщжувався також високомодифшований бпум Мозирського НПЗ, в якому bmíct пол1меру становив 9 %. Модифшащю бпуму термоеластоплас-том виконували за температури (180-185) °С впродовж 2,0 годин.
Експериментальш дослщження, кр1м станда-ртних метод1в (пенетращя, температура розм'якшеносп та крихкосп, розтяжшсть та еластичшсть), включали спещальш досль дження з визначення стшкосп биушв до старшня шляхом визначення змши ix власти-востей теля випробовування зпдно з ГОСТ 18180 [1] та ДСТУ EN 12607-1 [2]; ди-нам1чно! в'язкосп бпушв, з використанням вюкозиметра Brookfield RV DV-III Ultra, в широкому штервал1 температур та швидкос-тей зсуву, що дозволяло визначити техноло-ri4Hi температури змшування бпуму з мше-ральним матер1алом.
Вплив термоеластопласту на властивосл бггум1в
Результати випробувань бпушв, модифшо-ваних р1зним вм1стом термоеластопласту, наведен! в табл. 1. Введения 3,0 % термоеластопласту в бпум Мозирського НПЗ марки БНД 60/90 та марки БНД 90/130 призводить до зниження i'x пенетрацп за температури 25 °С вщповщно в 1,51 та 1,63 рази. Температура розм'якшеносп зростае на 12,5 °С та
За збшьшення вмюту термоеластопласту до 9 % вщбуваеться шверс1я фаз бпумопол1мер-но1 системи (окрем1 фази пол1меру стають суцшьним середовищем). Як результат, мае мюце зниження температури крихкосп до м1нус 42 °С. 1нтервал пластичносп бпуму
12 °С. Розтяжшсть бпум1в за температури 25 °С знизилася з 96 см та 104 см до 60 см та 75 см вщповщно, за температури 0 °С - зрос-ла з 4,0 см до 9,5 см та з 4,5 см до 17 см. За-вдяки введению термоеластопласту бпуми набувають еластичних властивостей. Еласти-чн1сть бпум1в становить 81 % та 87 %. Температура крихкосп обох бпум1в не змшю-еться. За рахунок зростання температури розм'якшеносп за стабшьно! температури крихкост1 зростае штервал пластичност1 6i-туму марки БНД 60/90 до 86 °С, а БНД 90/130 - до 85 °С.
Збшьшення вмюту термоеластопласту в 6i-тум1 Мозирського НПЗ марки БНД 90/130 до 5,0 % та 9,0 % призводить до зниження пене-трацп за температури 25 °С в 2 рази та 2,36 рази, зростання температури розм'якшеносп на 35 °С та 47 °С, зниження розтяж-носп за температури 25 °С до 44 см та 38 см, зростання розтяжносп за температури 0 °С до 22 см та 25 см, збшьшення еластичносп за температури 25 °С до 94 % та 96 %, а за температури 0 °С - до 68 % та 72 %.
збшьшуеться до 110,1 °С та 135 °С (¿нтервал пластичност1 вих1дного б1туму становить 73 °С). Введения 3,0 % термоеластопласту в окислений бпум марки БНД 60/90 та БНД 90/130 ПАТ «Укртатнафта» призводить до таких змш: пенетращя за температури
Таблиця 1 Властивост1 вих1дних та модифжованих б1тум1в
Б1тум Вм1ст термоеластопласту, % Показники
Пенетращя за температури 25 °С, 0,1 мм Температура розм'якшеносп за шльцем i ку-лею, °С Температура крих-KOCTi, °С Розтяжшсть, см, за температури Еластичшсть, %, за температури
25 °С 0 °С 25 °С 0 °С
Мозирського НПЗ марки БНД 40/60 0 58 52,0 -22 60 - - -
Мозирського НПЗ марки БНД 60/90 0 77 48,5 -25 96 4 - -
3 51 61,0 -25 60 9,5 81 63
Мозирського НПЗ марки БНД 90/130 0 106 46,0 -27 104 4,5 - -
3 65 58,0 -27 75 17 87 66
5 53 81,1 -29 44 22 94 68
9 45 93,0 -42 38 25 96 72
ПАТ «Укртатнафта» марки БНД 60/90 0 67 49,7 -23,5 68 3 - -
3 43 59,0 -22 30 7 64 57
ПАТ «Укртатнафта» марки БНД 90/130 0 110 45,1 -25 80 4 - -
3 60 60,0 -25 57 11 83 66
5 51 74,0 -26 50 17 93 70
Nynas марки 70/100 0 77 46,2 -17 > 150 0,6 - -
Nynas марки 100/150 0 106 42,2 -19 > 150 7,9 - -
3 77 55,0 -18 120 23 85 69
5 60 74,2 -24 89 29 93 72
25 °С знижуеться в 1,56 рази та 1,83 рази; температура розм'якшеносп зростае на 9,3 °С та 14,9 °С; температура крихкосп бь туму марки БНД 60/90 шдвищуеться на 1,5 °С, а БНД 90/130 - не змшюеться; розтяжшсть бпум!в за температури 25 °С знижуеться з 68 см до 30 см та з 80 см до 57 см, за температури 0 °С - зростае з 3,0 см до 7,0 см та з 4,0 см до 11,0 см; еластичшсть бпум1в становить 64 % та 83 %; штервал пластичносп зростае до 81 °С та 85 °С.
Збшьшення вмюту термоеластопласту в бь тум1 ПАТ «Укртатнафта» марки БНД 90/130 до 5,0 % призводить до подальшого знижен-ня пенетрацп в 2,17 рази, зростання температури розм'якшеносп на 28,9 °С, зниження розтяжносп за температури 25 °С до 50 см, зростання розтяжносп за температури 0 °С до 17 см, зростання еластичносп за температури 25 °С до 93 %, за температури 0 °С - до 70 %, температура крихкосп змшюеться в межах похибки з тенденщею до зниження; штервал пластичносп бпуму збшьшуеться до 100 °С.
При введенш 3,0 % та 5,0 % термоеластопласту в залишковий бпум марки 70/100: пенет-ращя за температури 25 °С знижуеться в 1,37 рази та 1,77 рази; температура розм'якшеносп зростае на 12,8 °С та 32,0 °С; температура крихкосп при введенш 3,0 % термоеластопласту шдвищуеться в межах похибки експерименту, а при введенш 5,0 % - знижуеться на 6,0 °С; розтяжшсть за температури 25 °С знизилася до 120 см та 89, за температури 0 °С зросла з 7,9 см до 23 см та 29 см; еластичшсть бпум1в за температури 25 °С становить 85 % та 93 %, за температури 0 °С - 69 % та 72 %; штервал пластичносп зростае з 61,2 °С до 73 °С та 98,2 °С.
Отримаш результата добре узгоджуються з результатами, поданими в [3-5]. Насамперед це стосуеться бшьш штенсивного впливу по-л1меру з1 збшьшенням пенетрац! бпуму, а також практично незмшно! температури крихкосп при введенш 3,0 % з наступним И зниженням за збшьшення термоеластопласту до 9,0 %. Введения 3,0 % термоеластопласту призводить до меншого зниження пенетрацп бпуму Мозирського НПЗ шж бпуму ПАТ «Укртатнафта» (у 1,51 рази та 1,63 рази проти 1,56 рази та 1,83 рази). Найменша змь на пенетрацп мае мюце при введенш термоеластопласту в дистиляцшний бпум (1,38 ра-
зи). Дана тенденщя збер1гаеться 1 при введенш 5,0 % термоеластопласту.
Незважаючи на бшьше зниження пенетрацп бпуму ПАТ «Укртатнафта», зростання його температури розм'якшеносп практично у вс1х випадках е меншим, шж при введенш тае! ж кшькосп термоеластопласту в бпум Мозирського НПЗ та дистиляцшний бпум. Винятком е тшьки введения 3,0 % термоеластопласту в бпум марки БНД 90/130.
Температура крихкосп бпум1в при введенш 3,0 % термоеластопласту практично не змь нюеться. За збшьшення вмюту термоеластопласту до 5,0 % температура крихкосп дис-тиляцшного бпуму знижуеться на 5 °С, а окислених бпум!в змшюеться в межах похибки з тенденщею до зниження. Подальше збшьшення термоеластопласту до 9,0 %, в результат! переходу до структури «пол1мер-бпум», призводить до зниження температури крихкосп окисленого бпуму Мозирського НПЗ з мшус 27 °С до мшус 42 °С.
Змшу розтяжносп окислених бпум1в та дис-тиляцшного бпуму за температури 25 °С важко пор1вняти, адже розтяжшсть вихщного дистиляцшного бпуму е бшьшою за 150 см. Навпь при введенш 5,0 % термоеластопласту в дистиляцшний бпум, його розтяжшсть е на р1вш розтяжносп вихщних окислених бпу-м1в. Введения термоеластопласту призводить до збшьшення розтяжносп бпуму за температури 0 °С. При цьому чим бшьшим е пщ-силення бпуму за пенетращею (залежно вщ виробника), тим меншим е збшьшення розтяжносп. У вс1х випадках розтяжшсть за температури 0 °С модифшованого дистиляцш-ного бпуму е бшьшою, шж у модифшовано-го окисленого бпуму Мозирського НПЗ, 1 значно бшьшою, шж у модифшованого окисленого бпуму ПАТ «Укртатнафта».
Методолопчною основою об'ективно! оцш-ки якосп модифшованих бпум!в е пор1внян-ня 1х властивостей ¿з властивостями чистих бпум!в однаково! пенетрац! тае! ж природи 1 технолог!! отримання [3].
У наших дослщженнях пор!внювались бпу-ми марки БНД 60/90 та БНД 90/130 Мозирського НПЗ, модифшованих 3,0 % термоеластопласту, та бпум марки БНД 40/60 р!вно! пенетрац! цього ж НПЗ. При пенетрацп 58 х 0,1 мм маемо так! вщмшносп у власти-
востях бпушв: температура розм'якшеносп модифшованого бпуму на 7,5 °С е вищою; температура крихкосп - на 4 °С нижчою; розтяжшсть за температури 25 °С та 0 °С на 7 см та 13 см - бшьшою; штервал пластичносп е бшьшим на 11 °С.
Також був виконаний пор1вняльний анал1з властивостей дистиляцшного бпуму марки 70/100 з дистиляцшним бпумом марки 100/150, модифшованим 3,0 % термоеласто-пласту (пенетращя обох бпушв становить 77 х 0,1 мм). Температура розм'якшеносп модифшованого бпуму е на 8,8 °С вищою, а температура крихкосп - нижчою на 1,0 °С, розтяжшсть за температури 25 °С е меншою ор1ентовно в 1,5 рази, а за температури 0 °С - бшьшою в 25 раз1в (15,1 см проти 0,6 см), штервал пластичносп е бшьшим на 10 °С.
Серед бпум1в ¿з близькою пенетращею, але отриманих шляхом введения р1зно! кшькосп термоеластопласпв, можна пор1вняти бпум марки БНД 60/90 Мозирського НПЗ, модифь кований 3,0 % термоеластопласту, та бпум марки БНД 90/130 Мозирського НПЗ, моди-фшований 5,0 % термоеластопласту. За бли-зьких значень пенетрацп (51 х 0,1 мм та 53 х 0,1 мм) бпум, модифшований 5,0 % термоеластопласту, мае на 20 °С вищу температуру розм'якшеносп, на 4 °С нижчу температуру крихкосп, на 16 см меншу розтяжшсть за температури 25 °С та на 12,5 см бшьшу - за температури 0 °С, бшьший на
24 °С штервал пластичносп та бшьшу на 12 % еластичшсть.
Таким чином, встановлено, що за близьких значень пенетрацп бпуми, модифшоваш термоеластопластами, в пор1внянш з немо-дифшованими бпумами, е бшьш теплостш-кими та мають нижчу температуру крихкос-т1, а отже й бшьший штервал пластичносп, мають меншу розтяжшсть за температури
25 °С 1 в рази бшьшу розтяжшсть за температури 0 °С.
Вплив термоеластопласту на стшккть бггум1в до старшня
Основний ефект вщ модифшацп бпуму по-л1мерами полягае у збшьшенш температурного штервалу працездатносп та появ1 елас-тичносп. Однак, враховуючи те, що, внасль док набрякання та розчинення пол1меру, вщ-буваеться поглинання ним масляних фракцш
бпуму, яю пот1м поступово пол1мер повертае у бпумне середовище, можна припустити, що пол1мер пщвищуе стшкють бпуму до старшня.
При проведенш дослщжень моделювання старшня бпуму виконувалось, згщно з ГОСТ 18180, шляхом прогр1вання бпуму в тонкому шар1 та методом обертання цилшд-р1в зпдно ЕК 12607-1 (метод RTFOT), в яких бпум безперервно перемщуеться, шддаю-чись одночасно прогр1ванню та продуванию повпрям.
На вщмшу вщ методу прогр1вання бпуму в тонкому нерухомому шар1 за температури 163 °С, коли старшня починаеться з поверх-ш, а його штенсившсть е р1зною за товщи-ною шару бпуму, RTFOT забезпечуе постш-не оновлення поверхш шар1в бпуму 1 контакт ус1е! його маси з повнрям. В Свропей-ському стандарт! техшчних вимог метод RTFOT рекомендуеться для контрольних та арбпражних випробувань технолопчного старшня бпушв.
Старшня бпушв ощнювалось за змшами т-сля прогр1вання: пенетрацп, температури розм'якшеносп та маси. Результата досль джень засвщчили, що термоеластопласт пщ-вищуе стшкють бпушв до старшня (табл. 2).
При введенш 3,0 % термоеластопласту в бь тум марки БНД 60/90 Мозирського НПЗ його залишкова пенетращя теля прогр1ваня зпдно з ГОСТ 18180 зростае з 77 % до 88 %, а при прогр1ванш зпдно з ЕК 12607-1 - з 74 % до 82 %. Введения т1е! ж кшькосп термоеластопласту в бпум марки БНД 90/130 Мозирського НПЗ призводить до зростання залишково! пенетрацп з 70 % та 69 % до 89 % та 80 % вщповщно. Збшьшення вмюту термоеластопласту до 5,0 % призводить до подаль-шого зростання залишково! пенетрацп до 96 % та 92 % вщповщно. При вм1сп в бпуш 9,0 % термоеластопласту його залишкова пенетращя становить 98 %, тобто консистен-щя в'яжучого теля прогр1вання фактично не змшюеться.
Введения термоеластопласту в бпуми ПАТ «Укртатнафта» призводить до бшьшого зростання залишково! пенетрацп, шж у бпу-мах Мозирського НПЗ. Так, для бпуму марки БНД 60/90 ПАТ «Укртатнафта» залишкова пенетращя зростае з 72 % до 93 % при
прогр1ванш згщно з ГОСТ 18180, та з 60 % до 88 % при прогр1ванш згщно з EN 12607-1. Тобто зростання залишково! пенетрацп ста-новило 21 % та 28 %. У той же час зростання залишково! пенетрацп бпуму марки БНД 60/90 Мозирського НПЗ становить 11 % та 8 %. При цьому модифшоваш бпуми ма-ють близью значения залишково! пенетрацп. Можна припустити, що незалежно в!д схиль-носп вих!дного окисленого б!туму до старш-ня, схильн!сть модиф!кованого б!туму до
Слщ, однак, зазначити, що окислен! бпуми, внасл!док особливост! технолог!! приготу-вання, е б!льш з!стареними, шж дистиляцш-н!. Тому, незважаючи на бшьш !нтенсивне стар!ння (б!льшу змшу властивостей п!сля прогр!вання) дистиляц!йн! бпуми, як! мають б!льший «резерв» старшня, п!сля технолог!чно! переробки залишаються менш з!стареними.
У б!льшост! випадк!в результата випробу-вань знаходяться в межах похибки експери-менту. А для бпушв марок БНД 90/130 та 100/150, модифшованих 3,0 % термоеластоп-ласту, п!сля прогр!вання зг!дно з ГОСТ 18180 спостер!гаеться зниження температури роз-м'якшеност! в пор!внянн! з початковим бпу-мом. Причиною цього може бути деструкц!я термоеластопласту [6], але, враховуючи не-значний прирют температури розм'якше-ност! п!сля прогр!вання зг!дно з EN 12607-1,
старшня залежатиме в!д вм!сту термоеластопласту ! чим б!льш схильний до старшня ви-х!дний б!тум, тим бшьшим буде внесок термоеластопласту в пщвищення його ст!йкост! до старшня. Найменшою ст!йк!стю до старшня, за залишковою пенетрац!ею, вщзна-чаються дистиляц!йн! модиф!кован! б!туми. У пор!внянш !з залишковою пенетрац!ею, пщвищення стшкосп б!тум!в до стар!ння за змшою температури розм'якшеност! е наба-гато меншим.
можна припустити, що зниження температури розм'якшеност! вщбуваеться в результат! розшарування модиф!кованого бпуму при його витримуванш в нерухомому стан! за високо! температури протягом тривалого часу [7]. Пщтвердженням останнього е також те, що теля випробування модиф!кованого б!туму згщно ГОСТ 18180 у центр! чашки спостер!гаеться утворення студню.
Пор!внюючи два способи стар!ння б!тум!в, сл!д вщзначити, що при прогр!ванн! б!тум!в за методом ГОСТ 18180 залишкова пенетра-ц!я у вс!х випадках е бшьшою, а зм!на температури розм'якшеност! - меншою. Тобто за цим методом стар!ння б!туму вщбуваеться менш штенсивно. Можна стверджувати, що метод RTFOT (EN 12607-1) моделюе старш-ня б!туму при приготуванш асфальтобетон-но! сум!ш! за високих технолог!чних темпе-
Таблиця 2 Змша властивостей б1тум1в при прогр1ванш
Биум Вмют термо- еласто-иласту, % Результата випробувань
Змша маси, %, при прогр!ванш зпдно з Залишкова пенетращя, %, при прогр!вант зпдно 3 Змша температури розм'якшеност!, °С, при прогр!ванш зпдно 3
ГОСТ 18180 EN 12607-1 ГОСТ 18180 EN 12607-1 ГОСТ 18180 EN 12607-1
Мозирського НПЗ марки БНД 40/60 0 0,31 0,37 81 78 3,6 5,0
Мозирського НПЗ марки БНД 60/90 0 0,42 0,48 77 74 4,3 5,5
3 0,25 0,07 88 82 2,0 5,0
Мозирського НПЗ марки БНД 90/130 0 0,62 0,70 70 69 3,7 4,4
3 0,36 0,11 89 80 -2,0 1,0
5 0,24 0,06 96 92 -3,1 -1,0
9 0,16 0,05 98 98 -0,2 1,0
ПАТ «Укртатнафта» марки БНД 60/90 0 0,35 0,03 72 60 3,5 5,0
3 0,26 0,02 93 88 3,0 5,0
ПАТ «Укртатнафта» марки БНД 90/130 0 0,46 0,14 67 62 4,1 5,1
3 0,29 0,10 88 81 -2,0 1,5
5 0,24 0,07 94 84 -3,0 -2,0
Nynas марки 70/100 0 0,53 0,58 73 64 3,4 4,9
Nynas марки 100/150 0 0,58 0,70 70 65 3,7 4,8
3 0,42 0,18 81 71 -3,0 1,0
5 0,34 0,08 91 78 -4,8 2,2
ратур, а метод за ГОСТ 18180 ¿мпуе тривале старшня в'яжучого пщ час експлуатацп пок-риття.
У результат! поглинання термоеластоплас-том масляного середовища бпуму змша маси модифшованого бпуму теля прогр1вання за ГОСТ 18180 та ЕК 12607-1 е значно мен-шою, шж у вихщного бпуму. На вщмшу вщ значень залишково! пенетрацп та змши температуря розм'якшеносп, бшьш1 змши маси модифшованого бпуму вщбуваються при його прогр1ванш згщно з ГОСТ 18180.
Вплив термоеластопласту на технолопчш властивосп бпуму
Температурш режими приготування й ущь льнення асфальтобетонних сушшей призна-чають з умов забезпечення певно! в'язкосп
в'яжучого при виконанш вщповщних техно-лопчних операцш. Модифшащя бпуму тер-моеластопластами в загальному випадку призводить до зростання в'язкосп бпуму за технолопчних температур, що потребуе змь ни вс1х температурних режим1в приготування та ущшьнення асфальтобетонних сумь шей. Максимальна в'язюсть, за яко! буде за-безпечено яюсне перемшування в'яжучого з мшеральним матер1алом, становить 0,5 Па х с (екв1в'язка температура). На основ1 отриманих даних було побудовано темпера-турну залежнють в'язкосп для прийнятих до випробування в'яжучих.
Згщно отриманих температурно-в'язюсних залежностей вихщних та модифшованих бь тушв були визначеш екв1в'язю температури (табл. 3).
Таблиця 3 Екв1в'язка температура вихщних та модифжованих бпум1в
Биумне в'яжуче Вм1ст термоеласто- Показники
пласту, % Екв1в'язка температура (Т0,5) А Тс,5
Мозирського НПЗ марки БНД 40/60 0 135 -
Мозирського НПЗ марки БНД 60/90 0 137 -
3 163 26
0 124 -
Мозирського НПЗ марки БНД 90/130 3 151 27
5 168 44
9 220 96
ПАТ «Укртатнафта» марки БНД 60/90 0 138 -
3 162 24
ПАТ «Укртатнафта» марки БНД 90/130 0 132 -
3 159 27
5 176 44
Nynas марки 70/100 0 131 -
0 126 -
Nynas марки 100/150 3 150 24
5 176 50
Екв1в'язка температура (тобто температура, що забезпечуе однакову в'язюсть бпушв рь зно1 консистенцп (наприклад, 0,5 Па х с)) пщвищуеться з1 збшьшенням вмюту термоеластопласту. Введения в бпум 3,0 % термоеластопласту призводить до зростання ек-в1в'язко1 температури на (24 - 27) °С, 5,0 % -на (44 - 50) °С, 9,0 % - на 96 °С. Це означае, що технолопчш температури приготування, укладання та ущшьнення асфальтобетонних сушшей повинш бути практично на 30 °С, 50 °С та 100 °С вищими, шж при використан-ш немодифшованого вихщного бпуму.
В'язюсть бпумних в'яжучих за температури 163 °С (стандартизована температура визна-чення стшкосп бпуму до старшня) суттево вщр1зняеться. Так, в'язюсть бпуму Мозир-ського НПЗ за температури 163 °С становить 0,04 Па х с, в'язюсть цього ж бпуму з 3,0 % термоеластопласту - 0,3 Па х с, 5,0 % термоеластопласту - 0,62 Па х с, 9,0 % термоеластопласту - 2,8 Па х с. Тобто в'язюсть моди-фшованих бпушв за температури 163 °С вщ-повщно в 7,5, 15,5 та 70 раз1в бшьша, шж вихщного бпуму, що суттево впливае на ощ-нку стшкосп бпушв до старшня. Це вимагае проведения ряду дослщжень з визначення
стшкосп бнум1в до старшня за екв1в'язко1 температури, тобто за температуря, за яко! в'язюсть бнуму буде однаковою.
Висновки
Введения термоеластопласту в бпум призво-дить до зниження його пенетрацп за температури 25 °С, зростання температури розм'якшеносп, зниження розтяжносп за температури 25 °С та збшьшення - за температури 0 °С, розширення штервалу пластичности Температура крихкосп бпуму при введенш 3,0 %-5,0 % термоеластопласту змшюеться в межах похибки з тенденщею до зниження, а при введенш 9,0 % термоеластопласту, в результат! шверсп фаз бнумополь мерно! системи, вщбуваеться значне И зниження. Ефектившсть дп термоеластопласту е тим бшьшою, чим вище пенетращя вихщно-го бнуму. Модифшащя окислених бнум1в супроводжуеться бшьшою змшою властиво-стей та стшюстю до старшня, шж модифша-щя залишкових бпушв.
Термоеластопласт шдвищуе стшюсть бпуму до технолопчного старшня, що пщтверджу-еться збшьшенням залишково! пенетрацп, зменшенням змши температури розм'якшеносп та маси. Стшюсть бпум1в до старшня зростае з1 збшьшенням вмюту термоеластопласту. Незалежно вщ стшкосп до старшня вихщного бпуму, введения певно! юлькосп термоеластопласту призводить до отримання в'яжучих ¿з близькими значениями залишково! пенетрацп. При прогр1ванш бпуму згщно з EN 12607-1 вщбуваються бшьш1 змши його властивостей, шж при прогр1ванш згщно з ГОСТ 18180. При введенш термоеластопласту вщбуваеться зростання технолопчно! температури, що вщповщае в'язкосп 0,5 Па х с. На кожен вщсоток термоеластопласту, що вводиться в бпум, необхщно пщвищувати температуру змшування бпуму з мшераль-ним матер1алом на 10 °С в пор1внянш з вихь дним бпумом. При оцшщ впливу термоеластопласту на стшюсть бпуму до старшня, ви-пробування необхщно проводити за температури, за яко! в'язюсть дослщжуваних бпум-них в'яжучих е однаковою. Такою температурою може бути екв1в'язка температура, тобто технолопчна температура змшування бпуму з мшеральним матер1алом.
Лггература
1. Гохман Л.М. Комплексные органические
вяжущие материалы на основе блоксо-полимеров типа СБС / Л.М. Гохман. -М.: ЭКОН-ИНФОРМ, 2004. - 584 с.
2. Всемирная дорожная ассоциация. Техни-
ческий комитет «Нежесткие дороги» (С 8). Модифицированные битумные вяжущие, специальные битумы и битумы с добавками в дорожном строительстве: [пер. з франц.: д.т.н. Золота-рьова В.О., шж. Беспаловой Л.А.; за загальн. ред.: д.т.н. Золотарьова В.О., д.т.н. Братчуна В. I.]. - Харюв: ХНАДУ, 2003. - 228 с.
3. Brule B. Les bitumes polymères pour enrobés
spéciaux: élastomères ou plastomères? / B. Brule, M. Maze // Revue generale des routes. -1995. - № 726. - P. 42 - 48.
4. Chappat M. Bitumes polymeres: une com-
paraison entre elastomeres et plastomeres / M. Chappat, G. Durand // Revue generale des routes. - 1998. - № 767. - P. 48 - 52.
5. Термоэластопласты / Григорьева Л. A., Po-
зиноер Я.М., Григорьев В.Б. и др.; под ред. В. В. Моисеева. - М.: Химия, 1985.
- 183 с.
6. Золотарев В. А. Битумы, модифицирован-
ные полимерами и добавками. Избранные труды. Том 2 / В. А. Золотарев. -Санкт-Петербург: Славутич, 2013. -156 с.
7. Битумы нефтяные. Метод определения
изменения массы после прогрева : ГОСТ 18180-72. - [Чинний вщ 1974-0101]. - М.: Стандартинформ, 2009. - 4 с.
8. Bitumen and bituminous binders - Determi-
nation of the resistance to hardening under influence of heat and air. Part 1: RTFOT method : BS EN 12607-1:2014, BS 2000460-1:2014 - BSI, 2014. - 20 p.
9. Золотарев В.А. Технические, реологиче-
ские и поверхностные свойства битумов. Избранные труды. Том 1 / В.А. Золотарев. - С.Пб.: Славутич, 2012. - 148 с.
10. Bulatovic, V.O. Effect of polymer modifiers
on the bitumen properties / V.O. Bulatovic, V. Rek, K. J. Markovic // Journal of Elastomers and Plastic. - 2014. - Vol. 46, no. 5.
- p.448-469.
Рецензент: С.M. Толмачов, професор, д.т.н., ХНАДУ.
