ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРОВ И ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА СВОЙСТВА ВЯЗКИХ ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ Годжаев Э.М.,Мамедов Э.А.,Мусаев Т.П.,Алиева А.Ш.

Азербайджанский технический университет


Номер: 9-1
Год: 2017
Страницы: 9-12
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В предъявленной работе, для улучшения качества дорожных покрытий были получены различные модификаторы и экспериментальным путем выявлен оптимальный состав и оптимальное количество модификаторов способствующих улучшению качества дорожных покрытий. В результате проведенных исследований выявлено, что при добавки 0,1-1,0% композитов из поверхностно-активных веществ амиды органических кислот и плотные эфиры на вязкого нефтяного битума,прилипапил каменным материалом и их эластичность увеличивается. Эти модификаторы способствуют уменьшению температуры, вязкости битума и в результате происходит равномерное распределения твёрдых наполнителей на поверхности изделия, а это в свою очередь препятствует ухудшению качества асфалтного покрытия.

Текст научной статьи

Для улучшения производственной технологии дорожных покрытий и качества битума используются различные модификаторы. Как известно, с целью усиления адгезивных свойств, эластичности и устойчивости, температурным изменениям в состав битума добавляют поверхностно-активные вещества и различные полимерные материалы. Эти вещества являются модификаторами. Добавления модификаторов в состав битума улучшает адгезию битума к минеральным наполнителям, увеличивает стойкость асфальта к действию воды, тепла и холода. С технической точки зрения получение композита полимер-битум должно удовлетворять следующим требованиям: - В процессе получения асфальтобетонная смесь не должна разлагаться. - При изготовлении смеси традиционной технологией, асфальтобетон должен растворяться с битумом. - При высоких температурных условиях битум должен увеличить сопротивление смещения, а при низких температурных условиях должен увеличить жесткость смеси. - Длительное время должны сохраняться присущие им характерные свойства и физико-химические параметры. - Для получения связующего материала и смесей, используются термопластические, термоэластопластические материалы, эластомеры, а также термоактивные полимеры [1]. Полимер-битумная смесь, как правило, получается растворением полимера в битуме или же в специальном растворителе (техническое масло И-10А, И-20А, дизельное горючее, гудрон, и др.) при высоких (150-2000C) температурах с интенсивным смешиванием. В процессе получения и заготовки асфальта для улучшения показателей битума, используются термопластические полимеры - полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, поливинилацетат, полистирол, полиизобутилен, нефте- полимерные смолы и др. [2-6]. Имеются сведения по исследованию влияния олигомера, имеющего низкую полимеризацию, на показатели битума. Композиты битум-полимер обладают высокими механико-прочностными свойствами и высокой вязкостью. В случае длинных полимерных цепей, когда эти цепи соединяются между собой, улучшаются механические показатели композитов битум-полимер. В случае коротких цепей, текучесть композитов оказывается высокой. Добавка битума в полимер не сопровождается химической реакцией между компонентами битума и полимера, а образуется в результате взаимодействия компонентов. Для надежного использования этих композитов требуются пластификаторы. В качестве пластификаторов, могут использоваться масла÷α- олигер в отношении равном 10:1÷10, полученные после селективного очищения масляных фракций. В составе масляной фракции в высоком количестве находятся ароматические соединения. Полиэтилен является синтетическим, термопластическим неполярным полимером. Имеются две отличающиеся структурные модификации полиэтилена. Один из модификаций обладает линейной структурой, степень поляризации больше 5000. В другой молекуле полиэтилена имеются 4-6 атомов углерода, образующие произвольно соединенные между собою сетки [7]. В результате поляризации этилового радикала, эти полимеры получаются при высоких (1000-3000 атм.) давлениях, при температуре 1800С и с участием кислородного инициатора. Полученные при высоких давлениях полиэтилены более эластичны, имеют относительно низкую кристаллизацию. Эти полиэтилены получают и в нашей республике. Для добавления к битуму в качестве I образца взято поверхностно-активное вещество, полученное путем взаимодействия нефтяной нафтеновой кислоты и технического триэтаноламина при 160-1800С в среде толуола. Полученное ПАВ представляет собой сложный эфир нефти новой кислоты, является вязкой жидкостью тёмного цвета, имеет кислотное число 5,0-9,0 мг KOH/г, содержание воды 0,1-0,2% (таблица). С целью равномерного распределения и растворения полимера в битуме были изготовлены растворы полиэтилена в органическом растворителе (II смесь). В качестве растворителя использовали циклогексан. Полимеры в растворителе расширяются и растворяются при температуре 70-800С. При подготовке смеси битум-полимер, компоненты выдерживаются при температуре 100С выше температуры смягчения битума в течении одного часа, смешиваются, далее температура смеси увеличивается до 100-1200С, ещё раз интенсивно смешивается и постепенно охлаждается. В составе полученной смеси битум - полимер, объем полиэтилена составляет 3÷5об.% (II смесь). При изготовлении другой полиэтиленовой смеси, используется отходный материал, полученный при производстве полиэтилена - олигомер (III смесь). Олигомер, мягкая парафинообразная масса при комнатной температуре. Часть олигомера находится в жидком состоянии и хорошо растворяется в битуме. Отметим, что при получении этой смеси олигомер в состав битума добавляется в объеме 3-5%. При получении смеси к битуму наряду с олигомером добавляются и поверхностно-активные вещества, полиэфирные смолы и фосфатные кислоты. В составе смеси на основе олигомера компоненты выбираются в следующем соотношении - полиэтиленовые олигомеры: полиэфирные смолы: фосфатные кислоты: поверхностно-активная вещества - 1:0,4:0,05:0,2. Здесь в качестве поверхностно-активных веществ используются масляные кислоты и синтезированные при 1800С на основе полиэтиленполиамина смеси из аминов масляной кислоты. В качестве IV смеси - смесь из имидазелина - использованы вещества, полученные после одновременного смешивания амидовых, имидазелиновых соединений и серы при температуре 70 -750С. V смесь получается добавлением в IV смесь полиэтилена. Были экспериментально исследованы влияния добавок на температуры размягчения, растяжки, прилипания к каменным материалам. В битум добавлено 0,5÷3% реагентов. Полученные результаты приводятся в таблице. В таблице изменение свойств вязкого битума зависит от количества поверхностно-активных веществ (смеси I и IV) и их композитов на основе полимерных материалов. Как следует из таблицы температура размягчения контрольного чистого битума и битума с добавкой композитов по стандарту AZS 050-2001 находится в пределе требований, предъявленных дорожному вязкому нефтяному битуму. Сравнение полученных результатов показывает, что в зависимости от материала и его количества температура размягчения по сравнению с контрольным битумом увеличивается на +2,60С. В отличие от этого, температура размягчения смеси, полученной добавлением композитов в битум, уменьшается. При добавке композитов полимер+ПАВ в битум в объемном проценте 1,5÷3%, температура его смягчения уменьшается на 50С по сравнению с контрольным битумом. Полученные результаты также показывают, что 0,5% добавки в I смесь способствует увеличению глубины проникновения иглы в вязкий битум. Выявлено, что 0,5% добавки в I смесь по сравнению с контрольным битумом 65-70 (0,1мм) способствует увеличению глубины проникновения иглы в смеси битума до 90-95-98. С дальнейшим увеличением добавки глубина проникновения иглы стабилизируется. Глубина проникновения в битум раствора полиэтилен высокого давления в 35% циклогексанона в объеме 3,0% увеличивается и достигает значения 85-92(0,1мм). В составе III смеси наряду с полимером находится и фосфорная кислота и, соответственно, при добавлении этих веществ к битуму увеличивается вязкость смеси и уменьшается глубина проникновения иглы вглубь материала. В этом случае глубина проникновения составляет 63-64(0,1мм). Полученные на основе масляной кислоты и полиэтиленполиамин поверхностно-активных веществ, а также участие серы в композиционных материалах и смеси толуол и циклогексан при добавке в состав битума способствуют увеличению глубины проникновения иглы 94-96 (V смесь). Влияния на растяжение битумных образцов были определены по ГОСТ-11505-75 дуктилометром при температуре 230С. Полученные результаты показывают, что при концентрациях 0,5 и 0,75% I смеси показатели растяжки по сравнению с контрольным битумом увеличиваются. В других случаях, добавка реагентов в битум отрицательно влияет на его показатели растяжки и эластичность материала ухудшается. Одним из основных показателей битума является его прилипание к каменным материалам. Этот показатель обеспечивает долгосрочность асфальтобетонных образцов и улучшает качества дорожных покрытий. В результате проведенных исследований выявлено, что во всех концентрациях I и IV смесей (ПАВ) увеличивается степень покрывания битумом каменных материалов, Однако, полимерные композитные смеси уменьшают этот показатель. Поэтому смеси I и IV типа являются перспективными материалами для подготовки асфальто-бетонного покрытия. Таким образом, выявлено, что при добавке 0,5-1,0% композитов из поверхностно-активных веществ - амидов органических кислот и плотных эфиров в вязкий нефтяной битум, прилипание к каменным материалам и их эластичность увеличивается. При подготовке асфальтного покрытия добавка в состав битума модификаторов и стабилизаторов способствует уменьшению температуры, уменьшению вязкости битума и в результате происходит равномерное распределение твердых наполнителей на поверхности изделия, а это в свою очередь препятствует "старению" асфальтного покрытия. ВЫВОДЫ 1. Для модификации вязких дорожных битумов были изготовлены композиционные материалы, состоящие из полиэтилена высокого давления, полиэфирных смол, Лапрола 3603 и фосфорных кислот. 2. Были исследованы влияние поверхностно - активных веществ на основе аминов, полимерных композиций и их смесей на свойства битума. Установлено, что поверхностно-активные вещества во всех случаях улучшают свойства битума. Таблица Влияние поверхностно-активных веществ и полимерных композитных смесей на свойства вязкого дорожного битума Название показателей Требования дорожному битуму по AZS 050-2011 Контрольный битум Количество смесей % I (ПАВ на основе нефтяной кислоты) II (ПВД циклогексан) III (олигомер/L-3603-H3PO4/ПАВ) IV ПАВ-(Масляные Кислоты+PEPA)+S8 V( полимер ПАВ+PEPA +S8) 0.5 0.75 1.0 3.0 3.0 0.5 1.0 1.5 3.0 Температура размягчения обруча и шарика, 0С 49-54 49.6-50.0 50.1; 50.3 49.6; 49.8 50.4; 50.9 44.9; 45.0 46.0; 46.7 50.7; 51.2 52.5; 52.6 46.0; 46.3 45.1; 45.3 Растягивание 250С,мм >70 90-96 100-100 95-100 60-62 45-47 52-56 71-72 70-71 53-62 51-60 Глубина погружения иглы 0,1 мм, 250С. 50-70 65-70-75 90-95-98 65-70-75 65-70-75 84-92 63-64 - - 95-96 94-95 Каменный материал сцепления хорошо удов. хорошо хорошо хорошо плохой плохой хорошо хорошо плохой плохой Индекс пенетрация -0.2÷-0.6 -0.2÷-0.6 +0.03÷ +0.7 -0.4÷-0.8 -0.4÷ -0.1 -1.3÷ -1.04 -0.4÷ -1.0 - - -0.63÷ -0.51 -0.95÷ -0.85

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.