Полімербітумна композиція

Реферат: Винахід належить до композицій на основі бітумів та регенерації відходів полімерів та може бути використаний при будівництві верхнього шару і ремонту існуючого асфальтобетонного покриття автомобільних шляхів і аеродромів. В основу винаходу поставлено задачу підвищити високотемпературну стійкість бітуму і опірність асфальтобетону колійності за достатньо низьких температур змішування полімербітумної композиції з компонентами асфальтобетону і ущільнення асфальтобетону при забезпеченні зниження енерговитрат і, як наслідок, підвищення довговічності асфальтобетону. Другою задачею винаходу є ефективна утилізація відходів полімерів. Поставлені задачі вирішують тим, що полімербітумна композиція, що складається з бітуму і полімеру, згідно з винаходом, як полімер містить вторинний поліпропілен, опромінений гаммапроменями з дозою 20 кГр, за такого співвідношення компонентів, мас. ч: бітум 100,0 полімер 7,0-9,0. UA 108434 C2 (12) UA 108434 C2 UA 108434 C2 5 10 15 20 25 30 Винахід належить до композицій на основі бітумів та регенерації відходів полімерів та може бути використаний при будівництві верхнього шару і ремонту існуючого асфальтобетонного покриття автомобільних шляхів і аеродромів. У наш час на дорогах спостерігається збільшення інтенсивності та вантажонапруженості дорожнього руху, а це висуває підвищені вимоги до асфальтобетону та його складових. Для продовження терміну експлуатації доріг як в'яжучі для асфальтобетонних покриттів у дорожньому будівництві використовуються полімербітумні композиції. Найчастіше в полімербітумних композиціях використовують потрійний кополімер стиролбутадієн-стирол (СБС) або кополімер етилену і вінілацетату (ЕВА) [1, 2]. Додавання цих полімерів забезпечує підвищення температуростійкості бітуму, що проявляється в підвищенні опірності асфальтобетону до виникнення колійності при експлуатації доріг за підвищених температур. Згідно з SHRP (Strategic Highway Research Program - стратегічна програма дослідження доріг), опірність асфальтобетону колійності при високих температурах експлуатації визначається рівнем температуростійкості бітуму, класом PG (Performance Grade - рівень експлуатаційних якостей) в'яжучого. Найбільш близькою по суті до винаходу є полімербітумна композиція [3]. Зазначена композиція містить 2-5 мас. ч. СБС або ЕВА на 100 мас. ч. бітуму. Недоліком зазначеної композиції є те, що вона збільшує PG бітуму (PG 58-Y) лише на 3 класи (з 58 °C до 76 °C, тобто до PG 76-Y, клас PG змінюється при нагріванні на кожні 6 °C), а температура змішування полімербітумної композиції з компонентами асфальтобетону (щебінь, мінеральний наповнювач) при цьому збільшується до 171-173 °C, а температура ущільнення асфальтобетону збільшується до 167-169 °C. Це збільшує енергозатрати і не є технологічним. В основу винаходу поставлена задача підвищити високотемпературну стійкість (клас PG) бітуму, а саме опірність асфальтобетону до колійност, і як наслідок, підвищити довговічність асфальтобетону. При цьому забезпечуються достатньо низькі температури змішування полімербітумної композиції з компонентами асфальтобетону і ущільнення асфальтобетону, що дозволяє знизити енерговитрати і рівень забруднення навколишнього середовища. Другою задачею винаходу є ефективна утилізація відходів полімерів. Поставлені задачі вирішують тим, що полімербітумна композиція, що складається із бітуму і полімеру, згідно з винаходом, як полімер містить вторинний поліпропілен, опромінений гаммапроменями (ППвт-г), з дозою 20 кГр за такого співвідношення компонентів, мас.ч.: бітум полімер 35 40 45 50 55 100,0 7,0-9,0. Вторинний поліпропілен було отримано з відходів пакувальної плівки. Відходи ПП подрібнювали, мили, сушили і переробляли в екструдері. Розмір гранул не має принципового значення. Використовували гранули діаметром 3-4 мм. Для обробки гранул пучком електронів використовували пристрій, описаний в (4). Використання вторинного полімеру в складі полімербітумних композицій і асфальтобетону є більш економічним у порівнянні з використанням первинних полімерів. Крім того, без серйозних додаткових витрат вирішується проблема забруднення навколишнього середовища відходами полімерів. Навіть використання кількох процентів вторинних полімерів у складі асфальтобетонів дозволить ефективно утилізувати тисячі тонн полімерних відходів при будівництві доріг. Лабораторні дослідження полімербітумної композиції за винаходом, яка містила вторинний поліпропілен, опромінений гамма-променями, ППвт-г, показали, що вона має вищі показники високотемпературної опірності колійності за нижчих температур змішування полімербітумної композиції з компонентами асфальтобетону (щебінь, мінеральний наповнювач) і ущільнення асфальтобетону у порівнянні з прототипом. Відомо, що у вторинних полімерах, які були в експлуатації в умовах дії таких факторів навколишнього середовища як волога, вітер, ультрафіолетове проміння, кисень, змінюється структура поверхні, виникають вільні радикали та функціональні групи; при опроміненні поліпропілену гамма-променями має місце часткова деструкція полімерного ланцюга, знижується його молекулярна маса, в полімері виникають додаткові вільні радикали і функціональні групи. Все це робить поверхню ПП вт-г активованою і збільшує можливість його хімічної взаємодії з бітумом, що, у свою чергу полегшує процес змішування за рахунок реакції його поверхневих радикалів і функціональних груп з ненасиченими зв'язками компонентів бітуму. Відомо, що хімічне зв'язування сприяє більш ефективному диспергуванню, хімічна компатибілізація компонентів сумішей забезпечує їх взаємну більш високу адгезію. Коли вдається досягти відсутності макрофазового розподілу і наявності мікро-, нанофазового 1 UA 108434 C2 5 розподілу або сумісності на молекулярному рівні забезпечується ефективна модифікація. При експлуатації доріг за підвищених температур більш висока опірність асфальтобетону колійності дозволяє підвищити довговічність дорожнього одягу. Винахід пояснюється прикладом. Приклад 1 Склад полімербітумної композиції, мас.ч.: бітум (PG 52-Y) ППвт - г 1 100,0 7,0. 1 10 15 20 25 30 клас високотемпературної стійкості бітуму В таблиці 1 наведені рецептури складів і результати їх випробувань для прикладів згідно з винаходом (№ 1, 2), контрольних складів (№ 3, 4) і складу за прототипом (№ 5). Використання ППвт-г забезпечує підвищення класу PG полімербітумної композиції на 4-5 класів. Нарівні з цим температури змішування полімербітумної композиції з компонентами асфальтобетону і ущільнення асфальтобетону склали 164-171 °C і 151-161 °C, відповідно. Як видно із таблиці 1 вміст ППвт-г у композиції 9 мас.ч. не забезпечує низькі температури змішування полімербітумної композиції з компонентами асфальтобетону і ущільнення асфальтобетону. Додатково було визначено стандартні властивості чистого бітуму і полімербітумної композиції з ПП вт-г (див. табл. 2). Використання вторинного ППвт-г у більш високих концентраціях у порівнянні з первинним полімером (СБС-Д у прототипі) забезпечує більші об'єми утилізації відходів полімерів, що суттєво знижує їх навантаження на навколишнє середовище при гарантованому підвищенні якості і довговічності дорожнього одягу. Джерела інформації: 1. Модифицированные битумные вяжущие, специальные битумы и битумы с добавками в дорожном строительстве. PIARC-A1PCR / Пер. с франц. В. А. Золотарёва; П. А. Беспаловой; Под общей редакцией В. А. Золотарёва, В. И. Братчуна. - Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2003-229 с. 2. Гохман Л. М. Комплексные органические вяжущие материалы на основе блоксополимеров типа СБС. -Μ.: ЗАО