БИТУМ, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ПОЛИПРОПИЛЕНОМ: РЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЯЖУЩИХ И АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Аннотация

В настоящем исследовании изучены состав и эксплуатационные характеристики полимерно-модифицированных битумных (ПМБ) вяжущих, полученных с использованием отечественных казахстанских ресурсов - дорожного битума прямой перегонки и изотактического полипропилена марки H-350, производимого Атырауским нефтехимическим комплексом (APCP). Целью исследования является разработка экономически эффективной альтернативы импортным модификаторам на основе стирол-бутадиен-стирола (SBS).

Целью данного исследования являлась оценка влияния изотактического полипропилена H-350 и подсолнечных соапстоков (SF) на эмпирические физические свойства и кратковременное старение дорожного битума БНД 100/130. Научная новизна заключается в систематической экспериментальной оценке системы БНД 100/130–ПП H-350–SF местного производства с одновременным варьированием содержания ПП и SF и технологии смешивания, включая оценку визуально наблюдаемой фазовой неоднородности и поведения при испытании RTFOT. Были приготовлены одиннадцать составов с содержанием ПП H-350 3–5 мас.% и SF 0–4 мас.%. Определяли пенетрацию при 25 °C, температуру размягчения по методу «кольцо и шар» и растяжимость, а кратковременное старение трех составов оценивали с использованием RTFOT. Пенетрация находилась в диапазоне от 31,4 до 76,4 × 0,1 мм, а температура размягчения - от 53,0 до 67,2 °C; для составов с разделением фаз приведены парные значения. Потеря массы после RTFOT составила 0,04–0,10%. Для образцов с однозначно сопоставленными фазами сохранение пенетрации составило приблизительно 97,9% и 94,6% для двух представленных фаз смеси Mix 7 и 104,2% для Mix 9. Испытанная асфальтобетонная смесь, приготовленная с заявленным ПП-модифицированным вяжущим, характеризовалась водопоглощением 2,95 об.%, сцеплением 0,27 МПа, трещиностойкостью при растяжении 3,4 МПа при −10 °C и пределом прочности при сжатии 3,1 МПа при 20 °C и 1,1 МПа при 50 °C. Полученные результаты позволяют проводить эмпирическое сравнение составов, однако не подтверждают соответствие EN 14023 или классу эксплуатационных характеристик Superpave PG. Для окончательной классификации эксплуатационных характеристик необходимы дополнительные реологические исследования, оценка стабильности при хранении, полный подбор состава смеси и статистическая обработка данных.

Введение 4–5 масс.% PP позволило повысить температуру размягчения битума примерно с 40 °C до 56–67 °C и снизить глубину проникновения иглы до 31–69 × 0,1 мм, что соответствует классам ПМБ 40/60 или ПМБ 25/55 согласно EN 14023. После испытания RTFOT потеря массы оставалась исключительно низкой и составляла 0,04–0,10%, при этом сохранение показателя пенетрации находилось в диапазоне 95–104%, что свидетельствует о более высокой устойчивости по сравнению с традиционными вяжущими, модифицированными SBS.

Асфальтобетонная смесь плотной гранулометрии, разработанная с использованием оптимального состава вяжущего (4 масс.% PP + 0,9–1,5 масс.% SF, механическое смешивание), полностью соответствует требованиям стандарта СТ РК 2373. Полученные результаты подтверждают эксплуатационную пригодность разработанного материала для климатических зон I и II Республики Казахстан.