Использование отходов полимеров
заводов Сибири для улучшения свойств
дорожного асфальтобетона
Г.В. Василовская,
кандидат технических наук,
доцент Красноярской государственной
архитектурно-строительной академии
Районы Сибири характеризуются суровыми климатическими условиями: очень низкими зимними температурами и довольно высокими летними при большой продолжительности периода с температурой ниже 0°С. В этих условиях приобрела большое значение проблема повышения надежности асфальтобетонных покрытий. Асфальтовые материалы должны обладать необходимой для этих районов трещиностойкостью зимой и теплостостойкостью при повышенных летних температурах. Однако они не удовлетворяют предъявленным к ним требованиям, так как температурный интервал работоспособности битумов почти целиком находится в области положительных температур.
Улучшение качества битума в настоящее время проводится путем его модификации каучуками, латексами, полиэтиленом, регенератом резины и др.
Несмотря на рост производства полимеров, их дефицит по-прежнему опережает производство. Кроме того, полимеры имеют большую стоимость. Поэтому большое значение придается использованию отходов полимеров, позволяющих повысить эксплуатационные качества битума и снизить его расход.
Исследовались следующие отходы полимеров: резиновая крошка Красноярского шиноремонтного завода; резино-тканевая крошка, подвулканизированная латексная смесь и ее выпрессовки Красноярского завода «Сибэласт»; коагулюм невулканизированный, мелкая и крупная каучуковая крошка Красноярского завода синтетического каучука; атактический полипропилен и низкомолекулярный полиэтилен химкомбината г. Томска.
Выбор объясняется тем, что резиновая крошка обладает органическим сродством с компонентами битума и при их физико-механическом взаимодействии получается новый однородный материал, выгодно отличающийся от исходного. Использование коагулюмов и каучуковой крошки также является эффективным направлением при получении полимербитумного вяжущего для асфальтобетона, т.к. совмещение их с битумом не вызывает затруднений. Атактический полипропилен и низкомолекулярный полиэтилен относятся к наиболее реакционноспособному классу полиолефинов, менее подверженному действию различных факторов, включая атмосферные. Как правило, полиолефины отличаются низкой температурой хрупкости, наименее дефицитны и сравнительно дешевы.
Для приготовления асфальтобетона применялся битум марки БНД 60/90 Ачинского НПЗ, щебень и песок Березовского карьера г. Красноярска и пыль уноса Красноярского цементного завода. Вначале изучалось влияние полимерных отходов на свойства битума. Для этого в готовое вяжущее вводилось различное количество отходов. Минимальная дозировка составляла 2%, а максимальная определялась технологической их совместимостью с битумом и составляла 15-20%.
Проведенные исследования показали, что введение полимерных отходов приводит к увеличению температуры размягчения, растяжимости и снижению температуры хрупкости битума. Снижение водопоглощения и увеличение адгезии к бетону происходит до определенных дозировок. Составы с большой концентрацией отходов имеют значительное водопоглощение и незначительную адгезию к бетону, что происходит, вероятно, за счет плохого их распределения в смеси и получения неоднородных составов.
Оптимальные составы полимербитумных вяжущих, на которых готовились составы горячего мелкозернистого асфальтобетона для верхних слоев дорожных одежд, представлены в табл. I.
Подбор минеральной части асфальтобетонов проводился по предельным кривым для плотных смесей с коэффициентами сбега 0,7-0,9, при этом исходили из необходимости получения плотных смесей с минимальным содержанием порошка и битума.
Состав минеральной части асфальтобетона получился следующим: щебень 45,3%, песок 44,74%, пыль уноса 9,96%.
Технологический процесс приготовления асфальтополимербетонной смеси заключался в подготовке битума и полимербитумного вяжущего, рассеве и нагреве минеральных материалов, дозировании ингредиентов и их смешивании.
Битум плавили, обезвоживали путем прогрева при 100-110°С до прекращения выделения пены и нагревали до рабочей температуры 150-160 °С.
Полимербитумное вяжущее получали путем перемешивания в течение 1-1,5 часов разогретого до рабочей температуры битума с полимерными отходами – резиновой крошкой, отходами каучукового производства и атактическим полипропиленом при температуре I50-I60 °С. Время перемешивания битума с низкомолекулярным полиэтиленом составляло 20-30 мин, температура перемешивания 120-130 °С. Подготовка минеральных составляющих заключалась в подогреве щебня и песка до 180 °С. Минеральный порошок подавался без подогрева. Температура перемешивания полимербитумного вяжущего с минеральными материалами составляла 160 °С.
Свойства подобранных составов асфальтополимербетона в сравнении с требованиями ГОСТ 9128-97 для II климатической зоны и I марки асфальтобетона приведены в табл. 2.
Все разработанные составы асфальтополимербетона по прочности на сжатие при 20, 50 и 0°С отвечают требованиям ГОСТа и превосходят эти же пока-затели для «чистого» битума (состав 10).
По коэффициенту водостойкости не отвечают требованиям ГОСТа составы с резиновой крошкой, атактическим полипропиленом и коагулюмом. Кроме того, составы, содержащие латексные отходы в виде подвулканизированной латексной смеси и выпрессовок латексной смеси, имеют большое водопоглощение.
Таким образом, для устройства верхнего слоя дорожной одежды можно выбрать асфальтобетоны с добавкой низкомолекулярного полиэтилена, мелкой и крупной каучуковой и резино-тканевой крошки. Разработанные составы асфальтополимербетона были рекомендованы Красноярскавтодору для внедрения.
| 
