О применении полимер-битумного вяжущего

Автор 
  • размер шрифта уменьшить размер шрифта уменьшить размер шрифта увеличить размер шрифта увеличить размер шрифта

Много новых технологий появилось в дорожном строительстве благодаря улучшению битумов добавкой небольшого количества полимера. Как известно, полимеры – это химические соединения, состоящие из больших молекул, образованных большим количеством мономеров, химически присоединенных друг к другу. Физические свойства полимеров определяются последовательностью звеньев цепи и химической структурой мономеров, из которых она состоит.

 Полимеры, молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами (например, поливинилхлорид). Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называются сополимерами. Сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности (блоки), сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, называются блок-сополимерами. Свойства блок-сополимера, в отличие от свойств сополимера с тем же соотношением компонентов, не являются промежуточными между свойствами гомополимеров. В блок-сополимере сочетаются свойства как одного, так и другого компонента, что делает блок-сополимеры ценными материалами. Типичным примером является SBS (стирол-бутадиен-стирол), состоящий из химически связанных блоков полистирола и полибутадиена.

Полимеры, используемые в сочетании с битумом, делят на 4 группы в зависимости от их механических свойств и поведения при нагревании:

Эластомеры.

Являются упругими. При нагревании до температуры плавления деградируют. К эластомерам, например, относится полибутадиен, полиуретан, полиизопрен (каучук).

Термопласты.

В нагретом состоянии становятся пластичными (пластмассы). Их можно разогреть до перехода в жидкое состояние, а после остывания – снова нагревать и формовать. Добавлением термопласта в битум можно увеличить вязкость. К ним относятся полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и этиленвинилацетат (EVA), применяемый для модификации битума уже около 30 лет.

Термоэластопласты (термопластичные эластомеры).

Сочетают свойства как эластомеров, так и термопластов. Благодаря этому находятся в пластичном состоянии в битуме во время приготовления и уплотнения смеси, но при температурах эксплуатации готового покрытия проявляют свои упругие свойства, придавая вяжущему эластичность. Таким, например, является блок-сополимер бутадиена и стирола (SBS).

Термореактивные смолы.

Они представляют собой сшитые полимеры, которые обычно формуются и обрабатываются до того, как производится их сшивание. После того, как завершено сшивание, изменить форму предмета уже невозможно. Примером являются эпоксидная смола и поликарбонат.

Хотя первый патент на модификацию битума добавкой полимера был выдан в 1843 г. (!), опытное строительство с его применением началось в странах Западной Европы только в 1930-х. На территории Северной Америки в 1950-х для модификации битума начали применять в дорожном строительстве неопреновый латекс (эмульсию синтетического каучука в воде).

В 1970-х годах в Западной Европе интерес к применению модифицированных битумов значительно возрос вследствие нефтяных кризисов 1973 и 1979 гг., которые привели к удорожанию битума. Модифицированные битумы использовали для устройства

поверхностной обработки и при приготовлении асфальтобетонных смесей. В России Л. М. Гохманом и его сотрудниками исследования по применению ПБВ в дорожном строительстве проводятся с начала 1970-х.

В США начала 1980-х под влиянием европейского опыта интенсифицировались исследования в области технологии ПБВ, и объем строительства покрытий с их применением стал быстро увеличиваться. При этом, наряду с расширением номенклатуры полимерных добавок, большую роль сыграло осознание того факта, что, несмотря на более высокую стоимость ПБВ, суммарные расходы на строительство и ремонты в течение «жизненного цикла» покрытия снижаются благодаря увеличению межремонтных сроков службы.

Основная цель введения полимера в битум – понижение температурной чувствительности вяжущего, т.е. увеличение его жесткости летом и уменьшение зимой. Другая цель – придание вяжущему эластичности (способности к восстановлению первоначальных размеров и формы при разгрузке после большой деформации). Если эти цели достигнуты, то дорожно-строительный материал на основе ПБВ обладает повышенной устойчивостью против образования остаточных деформаций (колеи) летом, поперечных температурных трещин зимой и обладает повышенной усталостной трещиностойкостью (выносливостью) при повторном изгибе.

Наиболее широко применяют SBS, впервые использованный для модификации битума сотрудниками компании SHELL в 1960-x. В этом полимере блоки полистирола имеют большую молекулярную массу и, ассоциируя друг с другом, образуют объемы стеклообразного полистирола, с которыми химически связан окружающий их эластомер – полибутадиен. Сшивание полимерных цепей создает пространственную сетчатую структуру.

Модификация битума полимером качественно изменяет свойства вяжущего, причем необходимое для этого количество полимера составляет всего несколько процентов (как правило, 2,5–6%). Благодаря этому можно добиться радикального улучшения свойств вяжущего при его умеренном удорожании.

Прочитано 962 раз
Другие материалы в этой категории: « Смеси на ПБВ для асфальтобетонных покрытий