книги / 940

УДК 665.637.8

А.С. Ширкунов, В.Г. Рябов, А.С. Дегтянников*, М.Ю. Карманова

Пермский государственный технический университет, *ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА НЕФТЯНОЙ ОСНОВЫ НА СВОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ПОЛИМЕРБИТУМНЫХ ВЯЖУЩИХ

Исследовано влияние состава нефтяной основы на свойства дорожных полимербитумных вяжущих (ПБВ), полученных с использованием модификатора Kraton D1101. Определено изменение свойств ПБВ при испытании на стойкость против старения по методу RTFOT (EN 12607-1). Рекомендованы оптимальные составы нефтяной основы для получения ПБВ, при которых достигается максимальный эффект от модифицирования при одинаковой концентрации полимерной добавки.

Качеству дорожного покрытия в настоящее время уделяется весьма пристальное внимание. Это, прежде всего, связано с весьма резким ростом автомобильного парка за последнее десятилетие, а значит, и возросшей нагрузкой на дорожное полотно.

Прочность и долговечность дорожного покрытия во многом зависит от свойств битумного вяжущего, предназначенного для связывания различных минеральных материалов и образования с ними после уплотнения прочного износо- и погодоустойчивого монолита – асфальтобетона.

Среди многих методов улучшения характеристик дорожных битумов весьма эффективным является модифицирование нефтяной основы различными полимерными материалами. Полимерные добавки оказывают структурирующее действие на битум, повышая его термостойкость, расширяя интервал пластичности и увеличивая эластичность вяжущего, что, в свою очередь, повышает стойкость асфальтобетона к колееобразованию и появлению трещин, а значит, и долговечность дорожного полотна. Подобные битумы получили название – полимербитумные вяжущие (ПБВ) [1].

Недостатком данного метода является высокая стоимость полимермодификаторов и, соответственно, удорожание производимого битумного вяжущего.

154

Вто же время следует отметить, что эффективность воздействия того или иного полимера на свойства битума в значительной степени определяется структурно-групповым составом исходной нефтяной основы.

Всвязи с этим поиск оптимального состава данной основы при получении полимермодифицированных битумов, позволяющей добиться наибольшего положительного изменения свойств вяжущего при минимальнойконцентрациидобавкиявляется весьма актуальнойзадачей.

Вкачестве исходных компонентов были использованы: нефтяной дорожный окисленный битум марки БНД 60/90, затемненный вакуумный дистиллят – слоп, и экстракт селективной очистки остаточ-

ных масел (ЭСО), полученные на технологических установках

ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез». Характеристики слопа и ЭСО соответственно следующие: температура вспышки в открытом тигле

276и 268 °С; вязкость условная при 80 °С 5,1 и 5,7 с. Характеристики использованного битума марки БНД 60/90:

155

Образцы полимербитумных вяжущих в ходе исследований готовили в соответствии с приведенной ниже методикой. В стеклянном стакане навеску нефтяной основы разогревали до температуры 190– 210 ºС. Затем при постоянном перемешивании лопастной мешалкой с частотой оборотов 750 мин-1 небольшими порциями вносили заданное количество полимера (2,5 мас. % на нефтяную часть при использовании Kraton D1101 [2]). Полноту растворения полимера контролировали визуально с помощью стеклянной палочки. Средняя продолжительность растворения составила 2,5–3,5 ч.

У полученных образцов модифицированных битумов измеряли температуру размягчения по КиШ (ГОСТ 11506–73), пенетрацию при 25

и0 °С (ГОСТ 11501–78), дуктильность при 25 и 0 °С (ГОСТ 11505–75),

эластичность при 25 °С и 0 °С (п. 6.2 ГОСТ Р 52056–2003), температуру хрупкости по Фраасу (ГОСТ 11507–78) и массу до и после прогрева по методу RTFOT (EN 12607–1), который является основным методом, используемым для измерений стойкости против старения в Европейских нормах на дорожные битумные вяжущие (EN 12591). Данный метод моделирует изменение свойств битума в результате воздействия тепла и кислорода воздуха на тонкую пленку битумного вяжущего при приготовлении асфальтобетона, поэтому изменение свойств при данном испытании характеризует стойкость битумов против старения.

Результаты проведенных анализов, представленные в табл. 1–3, указывают на то, что стойкость против старения исходного битума БНД 60/90 находится на приемлемом уровне (полностью удовлетворяет требованиям EN 12591 на битум марки 70/100, а также нормам ГОСТ 22245–90 на битум указанной марки).

Добавление неокисленных компонентов в состав битумной основы (слопа и ЭСО) приводит к снижению температуры размягчения

итемпературы хрупкости компаунда, повышению пенетрации как при

25 °С, так и при 0 °С, дуктильности при 0 °С (см. табл. 1, 2). Устойчивость против старения (см. табл. 3) увеличивается при

повышении доли неокисленного компонента (как слопа, так и ЭСО) в составе нефтяной основы (снижается изменение массы, температуры размягчения и пенетрации при 25 °С битума после прогрева). Это можно достаточно корректно объяснить снижением концентрации свободных радикалов в битумной основе (долгоживущие свободные радикалы остаются в битуме при производстве его методом окисления, интенсифицируя процесс старения).

156