Физико-механические свойства резинобитумоминеральных композиций на основе техногенного сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗИНОБИТУМОМИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НАОСНОВЕ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ

Канд.техн.наук Ш.Ж.Суранкулов

В статье рассмотрены применения резиновой крошки в составе асфальтобетона. При этом установлено, что увеличение прочности и долговечности резинобитумоминеральных композиций зависит от температуры перемешивания.

асфальтобетон композиция резинобитумный

ТЕХНОГЕНДІ ШИКІЗАТ НЕГІЗІНДЕГІ РЕЗИНОБИТУММИНЕРАЛДЫ КОМПОЗИЦИЯНЫ? ФИЗИКА-МЕХАНИКАЛЫ? ?АСИЕТТЕРІ

Техн.?ыл.канд. Ш.Ж.С?ран??лов

Б?л ма?алада асфальтобетон ??рамында резина ?нта?ыны? болуы ?арастырыл?ан. Н?тижесінде резинобитумминерал композициясыны? беріктілігі мен т?зімділігі артады ж?не оны? м?ні араластыру температурасына байланысты болады.

PHYSICS-MECHANICAL CHARACTERISTICS GUMBITUMENMINERAL COMPOSITIONS ON A GROUND ENGINEERING GENE OF RAW

Cand.tech.sci. Sh.Zh.Surankulov

This sciences article is esteemed the experiments the physics-mechanikal characteristic gumbitumenmineral composition on a ground engineering gene of raw. Have utilized gumbitumenmineral composition by the way of dust, in an amount from mass of bitumen. Thus theological and the physics-mechanical characteristics of a bitumen were meliorated directly proportional to amount of added polymer.

Основным отходом заводов химической промышленности ТОО «Нодфос» и ТОО «Химпром-2030» является фосфорный шлак. Фосфорные шлаки представляют собой сложное поликомпонентное вещество, основу которого составляет система CaO - SiO2 - P2O5 и других примесей. Из-за содержания фосфина и фтористого водорода фосфорный шлак не имеет широкое применение. Большая часть шлаковых расплавов фосфорного производства перерабатывается в гранулированный шлак, который используется в качестве минеральной добавки в производстве цемента. Однако, объемы использования гранулированного фосфорного шлака в цементной промышленности весьма ограничены в связи низкой гидратационной активности и отсутствием вяжущих свойств.

Дороговизна щебня и песка, а также увеличение его стоимости за счет транспортных расходов заставляет думать об использовании техногенного сырья химических заводов. Кроме того, использование этих отходов, приводит к улучшению экологической обстановки региона. К настоящему времени эти отходы составляет на территории ТОО «Химпром-2030» - 5343 тыс.тонн, ТОО «Нодфос» - 5394 тыс.тонн. Таким образом, перспективным экономическим и экологическим направлением является использование этих техногенных материалов в дорожном строительстве.

Получение высококачественных асфальтобетонных композитов с использованием техногенного сырья возможно лишь при создании оптимальной структуры и обеспечении прочного сцепления между органическим вяжущим и минеральными составляющими, которое определяется физическими и механическими взаимодействиями на границе разделения фаз. Увеличить адгезионную способность системы минеральный материал - битум возможно либо повышением качества битума, либо активизацией заполнителя и наполнителя.

Битумы составляют порядка 10-15% от объема асфальтобетонной смеси, при этом они играют одну из главных ролей, обеспечивая прочность, долговечность автомобильных дорого. Битум совместно с минеральным порошком связывает крупные и мелкие заполнители и обеспечивает структурную прочность асфальтобетонной смеси. При чем, при применении битума с низкой температурой размягчения может иметь место прогрессирующая деформация или колееобразования. В то же время, в случае применения излишне жестких битумов это может привести к растрескиванию дорожного покрытия и основанию.

Одним из широко распространенных методов в мировой практике дорожного строительства является модификация их полимерами с их низкой температурой стеклования /1/. Такими полимерами являются Kратон Д-1192. Он представляет - чистый линейный блок - сополимер на основе стирола и бутадиена (СБС) с содержанием стирола 30 мас%. В Европе этот полимер производится в двух физических формах: в виде пористых гранул, припудренных аморфных SiO2 и в виде порошка, смешанного с аморфным SiO2. Модификация битумов СБС является на сегодняшний день одним из перспективных методов улучшения качества асфальтобетонной смеси и нашла широкое применение во многих странах мира и в частности в России.

Улучшение свойств нефтянных битумов синтетическими смолами является одним из эффективных путей, способствующих увеличению срока службы асфальтобетонных покрытий /1,2/. Исследование данного направления объясняется тем, что в последнее время синтетические смолы являются широко распространенными побочными продуктами промышленности полиэтилена (низкомолекулярный полиэтилен), твердо-бытовых отходов поливинилхлорида (фильтрационный кек) и отсева полистирола. Введение этих полимеров в незначительном количестве согласно литературным данным /1,2/ способствует значительному улучшению качества битума.

В основе модификации свойств битума добавками полимера лежит процесс структурообразования. Формирование структуры полимера в битуме, а следовательно и изменение свойств битума зависят от степени распределения молекул полимера в битуме и являются функцией трех факторов: молекулярной массы полимера; содержания асфальтенов в битуме; растворяющих компонентов в маслянной фракции битума.

Одним из эффективных путей улучшения эксплуатационных свойств битумов, битумоминеральных композиций и асфальтобетона является использование в их составе резиновой крошки, полученной измельчением отработанных шин или резиновых технических изделий /1,2/. Только по г.Тараз и Жамбылской области в год образуется около 3000тн. отработанных шин и других резиновых изделий, которые относятся к твердо-бытовым отходам и составляют порядка 2-3% от общей массы отходов.

Дополнительного улучшения качества резинобитумных композиций можно достигнуть, используя в их составе масел в качестве пластификаторов. Они позволяют значительно снизить их температурную чувствительность и улучшить реологические свойства. В качестве масел можно применять отработанные масла двигателей и других машин и механизмов.

Свойства резинобитумных композиций определяются технологическими режимами их приготовления, соотношением составляющих, химическим составом и состоянием поверхности резиновой крошки.

При использовании резиновой крошки необходимо гомогенизировать сырьевую смесь, которая достигается при температуре 150-250є С в течении 20-24 часов. В указанных температурах одновременно протекают процессы набухания и пластификации резины, а также разрушение пространственной сетки резин. При этом разрушаются связи с сажевым наполнителем и в самих каучуках. Причем температура начала деструкции различных резин неодинаковы, например у камерных резин - 93є С; у протекторных - 208є С, а у диафрагменной - 230є С /3/.

Резинобитумоминеральные смеси готовились на измельченном фосфорношлаковом минеральном наполнителе с гранулометрией типа А по ГОСТ 9128-97,«Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетонные. Технические условия.» Содержание битума марки БНД 90/130 относительно массы минерального наполнителя составляло 5,5-6,0%, а резинной крошки 2-2,5%. Использованы резиновая крошка марки РДС по ТУ 38.10436-82 и резиновый порошок марки ПР - 1 по ТУ 400.7.05 25-86. Для сравнения результатов испытывались асфальтобетоны без добавки резиновой крошки с теми же компонентами.

Физико-механические свойства резинобитумоминеральных композиций с использованием резиновой крошки различных марок в зависимости от температуры приготовления смеси приведены в таблице.

Таблица

Физико-механические свойства асфальтобетонов

Резинобитумоминеральные смеси готовились в механической мешалке со скоростью вращения вала 60 об./мин. Технология приготовления асфальтобетона с резиновой крошкой была следующей: в нагретую мешалку загружали заполнитель, минеральный порошок и битум нагретые до требуемой температуры, затем вводили резиновую крошку или порошок. Продолжительность перемешивания смеси составляла 3-5 минут. После перемешивания смесь выдерживали в мешалке 60 минут.

Повышение температуры перемешивания с 150єС до 225єС, выдерживание резинобитумоминеральных смесей после перемешивания, как следует из таблицы, обеспечивает высокие показатели прочности образцов. Резинобитумоминеральные композиции, содержащие резиновый порошок марки ПР-1 имеют несколько более высокие прочности, чем композиции с добавкой резиновой крошки марки РДС. Это видно из изменений стандартной прочности при 0єС, 20єС и 50єС, а также при высоких температурах 60єС, 70єС, 80єС. Разность прочности на сжатие составляет от 0,2 до 1,2 МПа. Температура растрескивания в композициях с порошком марки ПР-1 на 2-3єС выше, чем в композициях с резиновой крошкой марки РДС. В целом, введение в битумоминеральные композиции резиновой крошки приводит к весьма существенному (15-25єС) снижению их температуры растрескивания, что позволяет значительно повысить долговечность этих композиций.

Таким образом, применение в составе асфальтобетона резиновой крошки приводит к увеличению прочности и долговечности, особенно при высоких температурах. Это позволяет применять данный асфальтобетон в регионах с широким диапазонам изменения температур.

Литература

1. Горченина Г.И., Михайлов Н.В. Полимербитумные изоляционные материалы. М.Наука 1967-240с.

2. Методические рекомендации по строительству асфальтобетонных покрытий с применением дробленой резины. Балашиха, 1985, 22с. ПреПринт. Союздор НИИ.

3. Артемов В.М., Макаренкова Л.П., Купермидт М.Л. Изучение влияния природы резиновой крошки и температуры смешения на свойства резинобитумных композиций. /Производство шин, резинотехнических изделий, 1983, №7,с.4-7.

Размещено на Allbest.ru