Современные добавки для ПБВ

Адгезионные добавки23.05.2017

Источник: Современные добавки для ПБВ, повышение адгезионных свойств битумных вяжущих как путь к долговечным дорожным покрытиям (Автомобильные дороги 2013, с. 45-47) Скачать в pdf-формате »

Значительное повышение интенсивности автомобильного движения и возросшие нагрузки на ось транспортных средств на дорогах высших категорий привели к тому, что традиционные асфальтобетоны не в состоянии обеспечить долговечность верхних слоев дорожных покрытий. Опыт дорожного строительства последних лет однозначно свидетельствует о целесообразности перехода с использования товарных дорожных битумов из полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) для дорог повышенной грузонапряженности.

Стандартные показатели качества ПБВ по ГОСТ 52056-2003 зависят не только от качества и количества исходных компонентов, но и от условий его получения. Но главная задача дорожников — не производство дорогого ПБВ с высокими физико- механическими свойствами, а строительство асфальтобетонных покрытий с длительным сроком эксплуатации. В реальных условиях на асфальтобетонное покрытие разрушительным образом действует вода, которая из-за дефектов пленки проникает в контактную зону между поверхностью каменного материала и битума. Этот процесс с разной скоростью происходит при использовании любых каменных материалов, разных битумов и почти не зависит от общепринятых показателей. То есть, каким бы хорошим ни был ПБВ, процесс разрушения дорожного покрытия по причине недостаточной адгезии неизбежен. ГОСТ 52056-2003 на ПБВ предусматривает показатели сцепления с мрамором и песком по образцу №2 (ГОСТ 11508-74 (метод А). Но мраморный щебень не используется в дорожном строительстве, а образец №2 – это 75% покрытия щебня битумом. Таким образом, можно говорить о недостаточно высоком требовании ГОСТ к показателю «сцепление», что не позволяет уверенно прогнозировать устойчивость асфальтополимербетонов против шелушения и выкрашивания в эксплуатационных условиях.

Литературных источников по вопросам устойчивости асфальтополимербетонов против разрушающего действия воды сегодня явно недостаточно. Наиболее полно эта темы освещена в работах профессора ХНАДУ В.А. Золотарева*, в которых показано, что совместное использование полимера и адгезионной добавки (АД) в битуме имеет синергетический эффект – то есть происходит складывание индивидуальных эффектов от каждой добавки и достигается существенный рост водоустойчиваости асфальтополимербетона (рис. 1)

Для того чтобы добиться указанного эффекта, необходимо правильно осуществить выбор добавки. Температура приготовления и использования ПБВ выше, чем при использовании обычных дорожных битумов. Поэтому одно из главных требований: адгезионная добавка должны быть термостабильной. Кроме того, дорожники хотят работать с адгезионными добавками, не имеющими неприятного запаха и обладающими текучестью при отрицательных температурах.

Именно с целью улучшения показателей асфальтобетонов в ООО «АМДОР» начато производство адгезионной добавки «АМДОР-20Т». При её разработке максимально были учтены все перечисленные выше требования. «АМДОР-20Т» является кислотно-полимерной добавкой и обладает способностью изменять коллоидную структуру битумов путем разрушения ассоциатов асфальтенов (рис. 2, 3 и 6).

Благодаря этим процессам более эффективно происходит взаимодействие мелкодисперсных ассоциатов асфальтенов с полимерными структурами и поверхностью каменного материала, что в определенных условиях может способствовать увеличению скорости приготовления ПБВ и снижению количества применяемого СБС при сохранении заданных свойств вяжущего. Кроме того, замедление образования жесткой пространственной структуры асфальтенов в некоторой степени способствует снижению скорости старения битума.

Практически все используемые АД после введения в горячий битум в разной степени начинают терять свою активность. Адгезионная добавка, введенная в битум при производстве ПБВ, испытывает определенные превращения, проходя через этапы:

• собственно производство ПБВ,
• «созревание» - формирование пространственной сетки полимера,
• хранение у производителя ПБВ,
• загрузка в транспорт,
• транспортирование до потребителя,
• слив и хранение на АБЗ,
• производство а/б смеси.

Общая продолжительность этапов, в зависимости от дальности перевозки и погодных условий, может доходить до нескольких суток. Поэтому эффективная адгезионная добавка должна обеспечивать максимальные адгезионные свойства битума на весь указанный срок.

В отличие от существующих аналогов, АД «АМДОР- 20Т» обладает кумулятивным эффектом, то есть после введения в горячий битум адгезионные свойства добавки не снижаются после контакта с элементами вяжущего, а, наоборот, продолжают нарастать в течение нескольких часов. В зависимости от состава битума и эффективности перемешивания АД с вяжущим, процесс нарастания адгезионных свойств может занять от 5 до 12 часов и сохраняться от 7 до 14 суток. То есть в момент приготовления асфальтобетонной смеси ПБВ. после производства и доставки потребителю, будет иметь максимальный адгезионный эффект, и судить о работо-способности добавки надо не по свежеприготовленному образцу, как это предписывают ГОСТ 11508 или ГОСТ 12801, а после выдержки добавки в горячем битуме в течение указанного времени.

При производстве ПБВ добавку «АМДОР-20Т» можно вводить в битум до смешения с СБС, в реактор вместе с пластификатором (если в нем есть необходимость) или вместе с СБС. Обязательное условие — качественное перемешивание добавки с битумом. Чем выше температура битума и длительность перемешивания, тем быстрее битум с АД «АМДОР-20Т» набирает максимально возможные адгезионные свойства.

В последнее время адгезионная добавка «АМДОР-20Т» прошла всесторонние испытания в различных крупных дорожно-строительных организациях. На рис. 4-6 представлены некоторые результаты испытаний битумов и АБС при использовании добавки «АМДОР-20Т».

ООО «Испытательный центр «Дорсервис» г. Санкт-Петербург

В результате всесторонних испытании в ООО «Испытательный центр «Дорсервис» были сделаны следующие выводы:

1. Адгезионная добавка «АМДОР-20Т» производства ООО «УРАЛХИМПЛАСТ-АМДОР» (г. Нижний Тагил)

• способна обеспечить высокую прочность сцепления полимерно-битумного вяжущего «Альфабит 60» с минеральными материалами кислой и основной природы при содержании 0,3% масс;
• не оказывает отрицательного влияния на физико-механические свойства полимерно-битумного вяжущего «Альфабит 60»;
• не приводит к снижению устойчивости к расслаиванию полимерно-битумного вяжущего «Альфабит 60» при длительном пребывании в зоне воздействия высокой температуры в отсутствии перемешивания;
• сохраняет эффективность модифицирующего действия на адгезионные свойства полимерно-битумного вяжущего «Альфабит 60» после длительного пребывания последнего в зоне воздействия высокой технологической температуры.

2. Полимерно-битумное вяжущее «Альфабит 60», модифицированное адгезионной добавкой «АМДОР-20Т» в количестве 0,3% масс, по значению показателей физико-механических свойств удовлетворяет требованиям:

• ТУ 0156037-44925644-2008, предъявляемым к полимерно-битумному вяжущему «Альфабит 60»;
• ГОСТ Р 52056-2003, предъявляемым к полимерно-битумному вяжущему ПБВ 60.

3. Адгезионная добавка «АМДОР- 20Т» может бытъ рекомендована к практическому использованию для модификации адгезионных свойств полимерно-битумного вяжущего «Альфабит 60».

Адгезионная добавка «АМДОР-20Т» может вводиться в полимерно-битумное вяжущее «Альфабит 60» непосредственно на месте его производства.

Испытания в ООО « Испытательный центр «Дорсервис» явились итогом этапа совместной работы специалистов ООО «ТНК-Индастриз» и ООО «Амдор» по совершенствованию ПБВ «Альфабит» в условиях ООО «Рязанский опытный завод нефтехимических продуктов».

Всего в 2012 году в ООО «Дорожные технологии» г. Коломна, ООО «Технониколь», ОАО «АБЗ № 1» и др. было произведено 14 тысяч тонн ПБВ с использованием адгезионной добавки «АМДОР-20Т». Во всех случаях отмечен положительный эффект от использования в сравнении с вариантом без добавок и в сравнении с другими добавками.

Кроме того, добавка «АМДОР-20Т» была использована при производстве обычных асфальтобетонных смесей на АБЗ, где нет установок по вводу адгезионных добавок, и модифицированный битум хранился при температуре 140-160°С до семи суток, сохраняя адгезионные свойства вяжущего на уровне образца № 1.

Как правило, количество вводимой добавки зависело от природы используемых материалов и находилось на уровне 0.1-0,4% вес. от массы битума. Свойства битума при использовании добавки не менялись либо незначительно улучшались. В некоторых случаях было отмечено ускорение химического взаимодействия полимера с компонентами битума и возможность незначительного снижения количества используемого СБС при сохранении свойств ПБВ. Но все сопутствующие эффекты (кроме гарантированного адгезионного) зависят от способа введения добавки, структуры и типа битума, применяемого полимера и должны определяться в каждом конкретном случае.

Литература

* - Золотарев В.А.. Кудрявцева-Вальдес С.В. Взаи-модействие и конкуренция // Автомобильные дороги. 2011. №7. С. 80-83.

Скачать полную версию статьи в PDF формате »