Полимерно-битумное вяжущее на основе вторичного полипропилена для производства асфальтобетонных смесей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полимерно-битумное вяжущее на основе вторичного полипропилена для производства асфальтобетонных смесей

Н.С Корнейчук, А.И Лескин, Н.А. Рахимова

Волгоградский государственный технический университет, Волгоград

Аннотация

В данной статье рассмотрено применение вторичного полипропилена в создании полимерно-битумной вяжущей смеси, использование которой при изготовлении асфальтобетонных смесей позволит улучшить физико-механические свойства асфальтобетона и увеличить гарантийный срок эксплуатации дорожного покрытия.

Ключевые слова: вторичный полипропилен, битум, полимерно-битумное вяжущее, асфальтобетонное покрытие, индустриальное масло, пластификатор, рециклинг, физико-механические свойства, пенетрация, температура размягчения.

В настоящее время производство полимеров представляет собой одну из наиболее динамично развивающихся отраслей промышленности. Мировое производство полимеров на 2015 г. составило 250 млн. т. и возрастает в среднем на 5-6 % ежегодно. Их удельное потребление в развитых странах достигло 85-90 кг/чел. в год и продолжает увеличиваться [1]. Такой интерес производителей полимеров, прежде всего, связан с возможностью получения разнообразных технически ценных материалов на их основе.

Благодаря уникальным физико-химическим, конструкционным и технологическим свойствам полимерные материалы (ПМ) находят широкое применение в различных областях народного хозяйства, медицины и т.д.

В связи с ростом производства полимерных изделий различного применения, остро становиться вопрос дальнейшей утилизации данного вида отхода. Так как вышедшие из эксплуатации полимерные материалы обычно подвергаются захоронению, но являясь практически не разлагаемыми, наносят огромный урон окружающей среде.

На современном этапе одним из перспективных направлений использования переработанных отходов полимеров является использование их в качестве модифицирующих добавок к нефтяным дорожным битумам, а именно в производстве полимерно-битумных вяжущих смесей [1-3]. Используя наполнители различного функционального назначения, можно получать композиционные материалы с заранее заданными свойствами [4]. Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) - новый материал, превосходящий по характеристикам битумы нефтяные дорожные (БНД), выполняет функцию вяжущего (замещая БНД) при производстве асфальтобетонных смесей применяемых при строительстве, реконструкции, ремонте дорог, мостов и аэродромов . Себестоимость полимерно-битумной вяжущей (ПБВ) можно существенно сократить если использовать в производстве полимер, полученный в результате переработки отходов, подлежащий материальному рециклингу, то есть переработке с получением исходных полимеров, наполнителей и т.д.[5-7].

Основными причинами преждевременного разрушения асфальтобетонных покрытий является качество и физико-механические свойства применяемых в нашем регионе вязких нефтяных дорожных битумов. Выпускаемые нефтеперерабатывающими заводами (НПЗ) вяжущие, по своим свойствам не соответствуют эксплуатационным температурам, в условиях которых работает дорожное покрытие, вследствие этого, возникает необходимость в разработке таких органических вяжущих, применение которых позволит повысить сдвигоустойчивость, морозостойкость, трещиностойкость и прочность асфальтобетонных покрытий [8-9].

Использование вторичного полипропилена (ВПП) в качестве модификатора битума позволит получить полимерно-битумное вяжущее (ПБВ), которое по сравнению с обычным битумом будет иметь более широкий температурный интервал работоспособности и обладать эластичными свойствами.

Целью нашей работы является разработка состава полимерно-битумного вяжущего, модифицированного пластификатором на основе вторичного полипропилена (ВПП) совместно с индустриальным маслом И-40А, а также изучение физико-механических свойств полученного вяжущего.

Испытания проводились по следующим показателям:

1. Глубина проникания иглы при 25°С - ГОСТ 11501-78;

2. Глубина проникания иглы при 25°С - ГОСТ 11501-78;

3. Температура размягчения по КиШ, °С - ГОСТ 11506-73.

Для ПБВ, содержащих разное количество полимера и пластификатора, были определены показатели физико-механических свойств (примером является таблица №1 и рис. 1-3).

полипропилен битумный асфальтобетон дорожный

Рис. 1. - Зависимость проникания иглы при 250С от полимера в И-40А

Глубина иглы (пенетрация) при 25°С пластичность и вязкость , его технологические свойства, а , косвенно удобоукладываемость и полимер-асфальтобетонных . Как видно из рис. 1, пластичность, как и ожидать, повышается с содержания пластификатора, с увеличением содержания в ПБВ этот эффект меньше выражен. отметить, что при содержании в ПБВ менее 5%, а тем более без пластичность ПБВ заметно .

Рис. 2. - Зависимость глубины иглы при 00С от содержания в И-40А

Глубина проникания при 0°С (рис. 2) характеризует пластичность при низких температурах , является их эксплуатационной , свидетельствует об их деформативности, а , и деформативности асфальтобетона. Без деформативность ПБВ при содержании ВПП до 5% увеличить не удается, но уже при масла в количестве 5%, при содержании полимера в 2%, глубина проникания при 0°С увеличивается почти в 2 раза, при 10% - в три, а при 15% - в раза, по сравнению с исходным .

Температура размягчения, по методу «Кольцо и Шар», - ( является таблица №1) эксплуатационный показатель вяжущих, характеризующий их и переход из упругопластического состояния в вязкое, характеризуется отсутствием структурной сетки в . Эта температура также как верхняя граница интервала работоспособности .

Таблица №1

Показатели -механических свойств -битумных вяжущих

Анализ (рис. 3) изменения температуры от содержания полимера в И-40А , что с увеличением содержания в ПБВ более 10% ведет к данного показателя вне от содержания в нем ВПП. Поэтому соотношением И-40А и ВПП следует 5-10% и3,5,-5,0%.

Рис. 3. - Зависимость изменения размягчения, 0С от содержания в И-40А

Таким образом, возможность получения ПБВ при в качестве пластификатора И-40А. основные технологические и условия совмещения для приготовления ПБВ. Основными подготовки являются: пластификатора; предварительное полипропилена в пластификаторе при 160-180оС; объединение полученного и битума марки БНД 60/90 при 140-160оС при постоянном перемешивании.

показал, что для приготовления ПБВ-60 ввести модификатор (И-40А + ВПП) в 5-10% по массе, количество ВПП - 3,5,-5,0% от индустриального масла, перемешивания не менее 1,5 . Выбор подходящего и модификатора с наиболее температурой размягчения [10], хрупкости, и структурой в основе получения подходящего по свойствам ПВБ.

из этого, можно вывод, что ВПП способен свойства ПВБ-60 ~ на 20%, что позволит качество конечного , так же ~ на 20%. Кроме того, широкое вторичного полипропилена в хозяйстве, позволит проблему утилизации отходов и значительно экологическую обстановку в .

Литература

1. Гохман Л.М. реологических свойств ПБВ при режиме нагружения в эксплуатационных температур. - М., 1998. 245 с.

2. Л.М. Применение полимерно- вяжущих в дорожном // Применение полимерно- вяжущих на основе типа СБС. - М., 2001. 256 с.

3. Броницкий Е.И. полимерно-битумных с использованием растворов бутадиена и стирола СБС // Применение полимерно- вяжущих на основе типа СБС. - М., 2001. С. 5-6.

4. Данюшина Г.А., П.Д., Стрельников В.В., Шишка Н.В. антифрикционный полимерный // Инженерный вестник Дона, 2017, №1 URL: .ru/uploads/article/pdf/IVD_106_.pdf_bf13279fad.pdf.

5. Степанов В.Ф. Из производства полимерно- вяжущих (ПБВ) // Применение -битумных вяжущих на блоксополимеров типа СБС. - М., 2001. С. 12-13.

6. С.В. Применение модифицированных в дорожном строительстве // полимерно-битумных на основе блоксополимеров СБС. - М., 2001. С. 43-46.

7. Гришенков В.Ф., Грибов В.В. развития производства и модифицированных битумов на , обслуживаемых федеральной автодороги «Москва - -Петербург» // Применение -битумных вяжущих на блоксополимеров типа СБС. - М., 2001. С. 36-38.

8. Energy Efficiency of Modification with Crumb Rubber/ V.P. , O. G. Malikov, S. A. Merkulov, P. S. , D. L. Polushkin, V. A. Frolov // of Scientific and Technological .- 2013 . - № 1 (16) . - рр. 75-77.

9. Lehdrich, J. 25-Jahre mit Polymerbitumen in Deutschland, und der Schweiz // (BRD). - 1994. - V. 7. - № 4. - р. 28.

10. Проценко Н. А., Чернов С.А., И.И. Получение битумов дорожных вязких модификации нефтяного асфальтитами // Инженерный Дона, 2017, №1 URL: ivdon.ru/uploads//pdf/IVD_113_Procenko.pdf_d57dca211f.pdf.

1. Gokhman L.M. Issledovanie svoystv PBV pri dinamicheskom nagruzheniya v diapazone temperature [The study of properties of WSP under loading conditions in the of operating temperatures]. M., 1998. 245 р.

2. L.M. Primenenie polimerno- vyazhushchikh v dorozhnom . Primenenie polimerno- vyazhushchikh na osnove blok- tipa SBS [Application of -bitumen binders in construction the Use of polymer- binders on the basis of copolymers of the type]. M., 2001. 256 р.

3. Bronitskiy E.I. Prime- polimerno-bitumnykh na osnove bloksopolimerov SBS. M., 2001. рp. 5-6.

4. Danyushina G.A., Derlugyan P.D., V.V., Shishka N.V. Inћenernyj vestnik (Rus), 2017, №1. URL: ivdon.ru/uploads//pdf/IVD_106_Danushina.pdf_bf13279fad.pdf.

5. V.F. polimerno-bitumnykh na osnove bloksopoli- tipa SBS. M., 2001. рp. 12-13.

6. Polyakova S.V. Primenenie -bitumnykh vyazhushchikh na blok-sopolimerov tipa SBS. M., 2001. рp. 43.46.

7. V.F., Gribov V.V. Primenenie polimer-no- vyazhushchikh na osnove tipa SBS. M., 2001. pр. 36-38.

8. Improving Energy Efficiency of Bitumen Modification with Reclaimed Crumb Rubber.V.P. Belyaev, O. G. Malikov, S. A. Merkulov, P. S. Belyaev, D. L. Polushkin, V. A. Frolov. Components of Scientific and Technological Progress.- 2013 . - № 1 (16) . - pp. 75-77.

9. Lehdrich, J. 25 Erfahrungen mit Polymerbitumen in , Oster-reich und der J. Lehdrich Asphalt (BRD). 1994. V. 7. № 4. P. 28.

10. N. A., Chernov S.A., Topilina I.I. Inћenernyj Dona (Rus), 2017, №1. URL: ivdon.ru//article/pdf/IVD_113_Procenko.pdf_.pdf.

Размещено на Allbest.ru