Модифікатори для дорожніх покриттів види і властивості

Бітум модифікують різними еластомерами, застосування яких має на меті поліпшити експлуатаційні характеристики бітуму при екстремальних температурах.

До добавок, кінцевої функцією яких є поліпшення якості дорожнього полотна, відносяться наступні типи матеріалів:

1. Модифікатори бітуму;
2. Адгезійні присадки до бітуму;
3. Стабілізатори ЩМАС (щебенево-мастичної асфальтобетонної суміші);
4. Модифікатори асфальтобетонної суміші;
5. структурує добавки в асфальтобетонну суміш;

При низьких температурах бітум стає твердим і крихким, при високих - м'яким і текучим. Бітум модифікують різними еластомерами, застосування яких має на меті поліпшити експлуатаційні характеристики бітуму при екстремальних температурах. При модифікації бітуму стирол бутадієн стиролом полімербітумна суміш стає м'якою і більш гнучкою при низькій температурі, і більш вузький при високій температурі.

Застосування різних присадок до бітуму направлено на поліпшення окремо взятого властивості бітуму: адгезії з мінеральної складової асфальтобетонної суміші або пластичної плинності при низьких температурах. Існує присадка, що запобігає окисленню бітуму і, як наслідок, утворення мікротріщин на поверхні.

Під стабілізаторами ЩМАС, як правило, розуміють волоконні добавки, які застосовуються для запобігання стікання бітуму з суміші при транспортуванні і укладанні. Волокна стабілізатора рівномірно розподіляються в суміші при перемішуванні, виконуючи функцію мікроскопічного каркаса, армуючого бітум.

Також на українському ринку присутні модифікатори асфальтобетону на основі гумової крихти. Подібні модифікатори вводяться в змішувач при приготуванні асфальтобетонної суміші на відміну від модифікаторів бітуму, поліпшення бітуму якими є трудомістким і енергоємним процесом. Під структурирующими добавками розуміють мінеральний порошок або цемент.

Властивості і характеристики модифікаторів

СБС (SBS) (стирол-бутадієн-стирол) та інші співполімери стиролу (SBR, SEBS, SIS, SEPS і т. П.)

Високоеластичні полімери (синтетичні каучуки), які надають бітумів гнучкість при низьких температурах. СБС - покриття мають відмінну адгезію і високу стійкість до різких перепадів температури (з переходом через 0 ° С). Крім того, СБС-матеріали високоеластичних, морозостійкі, а також легко повторюють форму тієї поверхні, на яку укладаються. Теплостійкість його дещо гірше, ніж АПП, однак, при використанні високоякісного СБС-модифікатора вона може досягати 100 ° С. СБС є найбільш поширеним модифікатором бітумів.

При модифікації бітуму за допомогою СБС створюється полімерна матриця, що представляє в даному випадку тривимірну сітку, утворену завдяки взаємодії полістирольних блоків в, так звані, полістирольні домени. Усередині цієї еластомерній сітки у вигляді найдрібнішої дисперсії розподілений бітум.

У першому випадку можливе отримання якісних сумішей на звичайних змішувачах. У разі застосування гранульованого СБС необхідна наявність гомогенізатора - пристрої, "перетирати" полімер з бітумом. Без гомогенізатора суміш стає неоднорідною (негомогенной). Теплостійкість такої неоднорідної суміші може бути іноді навіть трохи вище, але гнучкість на холоді буде істотно гірше і з плином часу почне постійно погіршуватися.

Як показує досвід, саме гнучкість може бути непрямим критерієм якості СБС-матеріалу. Матеріали, в яких застосовується СБС-модифікатора високої якості (наприклад, фірми SHELL) досягають гнучкості до -30 ° С. У той же час матеріали з гнучкістю гірше -20 ° С мають, або недостатню концентрацію полімеру в бітумі, або в них використаний несумісний з СБС бітум. На практиці такі матеріали досить швидко руйнуються.

Характеристики СБС марки ДСТ-30-01

Джерело: дані виробника

Сополімери етилену - ЕВА (EVA) Етиленвінілацетат і ЕМА (EMA)

При використанні для модифікації бітумів дані речовини дозволяють поліпшити властивості бітумів за рахунок зміни реологічних властивостей. Зміна реологічних властивостей веде до підвищення температури розм'якшення, збільшення жорсткості при високій температурі і, отже, до підвищення стійкості до постійної деформації, а також за рахунок поліпшення гнучкості бітуму при низьких температурах, про що свідчать підвищення його дуктільності, температури крихкості по Фраасу і результати тестів , що проводяться за допомогою реометра BBR. Крім того, підвищується міцність бітуму (і відповідно його стійкість до утворення тріщин), знижується його пенетрация, що також збільшує опір деформації без істотної зміни виробничого процесу.

Підвищується і в'язкість, але не до такого рівня, який вплинув би на сам виробничий процес. Етиленові сополімери легко змішуються з бітумом. Це підтверджено на практиці при використанні ЕВА, а також експериментально в лабораторних умовах. Перераховані властивості пластомермодіфіцірованних сполучних, а також стійкість при зберіганні, в'язкість і здатність до перемішування були проаналізовані при різних (від 3 до 7%) рівнях модифікації різних бітумів.

Модифікатори асфальтобетону на основі регенерованого каучуку

На українському ринку існує три рішення на основі регенерованого каучуку. Найбільш відоме і випробуване рішення - «Бітрек», який є бітумнорезіновим в'язким на основі гумової крихти. Хімічна технологія, за якою такі в'яжучі виробляються, заснована на додаванні в суміш бітуму з гумовою крихтою спеціальних реагентів-каталізаторів, що регулюють радикальні процеси деструкції і зшивання каучукових ланцюгів гуми і високомолекулярних компонентів бітуму. Відбувається це при створенні в обсязі бітуму і на поверхні частинок гумової крихти умов для хімічно ініційованої ступінчастою радикальної полімеризації в режимі «живих» ланцюгів.

В результаті частинки гуми об'єднуються як між собою, так і з високомолекулярними компонентами бітуму в гетерогенную, армуючої, полімерну просторову структуру за допомогою досить міцних хімічних зв'язків. Стабільність всій дисперсної гетерогенної системи, високу і довготривалу адгезію в'яжучого забезпечують полярні молекулярні групи, також вводяться у великій кількості в хімічну структуру матеріалу в процесі його приготування.

Джерело: дані виробника

Модифікація бітуму СБСом або отримання «Бітрека» - складні технологічні процеси. Інші рішення присутні на українському ринку - «Унірем» і «КМА», являють собою добавки, що вводяться в змішувач при змішуванні бітуму з мінеральною частиною. Подібну технологію складно порівнювати з такими складними процесами як модифікація бітуму СБСом або виробництво «Бітрека». Хімічна реакція, яка відбувається при змішуванні «Бітрека» з бітумом була відкрита ще в 80-х роках.

Класифікація модифікаторів асфальтобетонних сумішей, бітумів і інших добавок, що використовуються для дорожніх полотен

Добавки, метою застосування яких є поліпшення якості дорожнього полотна, вводяться або в бітум, або безпосередньо в асфальтобетонну суміш. При цьому, добавка певного типу може вводитися як в бітум, так і в асфальтобетонну суміш в двох різних технологічних процесах. Перш за все, мова йде про регенерованих каучуках. Модифікатор «Унірем», який представляє собою регенерований каучук з різними допоміжними матеріалами, має на увазі введення в бітум, але разом з тим існують резінобітумного в'яжучий «Бітрек», отримане шляхом перемішування бітуму з подрібненої вулканізованої гумою в присутності каталізаторів.

Класифікація добавок до бітуму і асфальтобетонним сумішей в дорожньому будівництві

Найбільш часто вживаними в дорожньому будівництві добавками, що модифікують для бітуму є еластомери і термопласти.

Під еластомерами розуміють полімери, що володіють в діапазоні експлуатації високоеластичними властивостями. До еластомерам, застосовуваним в якості модифікаторів, відносяться в основному синтетичні каучуки різної фізичної форми (порошок, гранули, рідина). Каучуками модифікують як бітум, так і асфальтобетонну суміш.

Класифікація еластомерів, використовуваних для модифікації дорожніх бітумів

Термопласти - полімерні матеріали, здатні зупинити переходити при нагріванні в високоеластичне або в'язкотекучий стан.

Класифікація термопластів, використовуваних для модифікації дорожніх бітумів

Поверхнево-активні речовини призначені для поліпшення адгезії бітуму з мінеральною частиною асфальтобетонної суміші. Існує два типи ПАР - аніонні і катіонні.

Стабілізуючі добавки застосовуються для щебенево-мастичної суміші. В даних добавках використовуються два типи волокон - целюлозні і мінеральні.

Застосування смол для зниження схильності до пластичної плинності бітуму при низьких температурах більш характерно для країн Європи і США. В першу чергу мова йде про епоксидної і поліуретанової смолах.

Використання Бистровисихающая масла для запобігання окислення також частіше зустрічається в країнах Заходу. При модифікації бітуму СБСом можливе додавання індустріального масла в якості допоміжного матеріалу.

Крім вищевказаних добавок існують інші комплексні рішення. Наприклад, Duroflex WA-80 від компанії Rub Berlin GMBH, який вводиться в асфальтобетонну суміш і є стирол-акрило-Нітрільниє сополімери з целюлозою і поліестером. Також до них відносяться такі рішення як «Унірем» і «КМА».

Стабілізуючі добавки для ЩМАС (щебенево-мастичної асфальтобетонної суміші). Стабілізатори ЩМАС найчастіше представляють собою гранульовані целюлозні волокна, проте можливо і застосування мінерального волокна. Зазначені добавки застосовуються для збільшення міцності і стійкості до деформації ЩМА. Також метою застосування є зниження показника «стікання» ЩМАС. Основним стабілізатором, застосовуваним для ЩМАС як вУкаіни, так і в Європі, є Viatop-66, виробництва німецької фірми JRS Gmbh.