2456

ПБВ должно быть однородным и по физико-механическим показателям соответствовать требованиям, регламентированным ГОСТ Р 52056-20003 и приведенным в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Технические требования ГОСТ Р 52056-2003 к ПБВ на основе СБС

206

Кроме того, ПБВ должны соответствовать рекомендуемым региональным нормам по температуре хрупкости по Фраасу и температуре размягчения по методу «Кольцо и шар» [10].

Рекомендованные для ПБВ региональными нормами значения температур хрупкости и размягчения должны соответствовать климатическим условиям эксплуатации:

-температура хрупкости по Фраасу должна быть равна или ниже температуры наиболее холодных суток (СНиП 23.01-99) района эксплуатации покрытия с обеспеченностью 0,98 для дорог I и II категорий движения, мостов и аэродромов, 0,92 – для дорог более низких категорий;

-температура размягчения должна быть не ниже расчетной температуры сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий, определенных по формуле Я.Н.Ковалева, учитывающей радиационный и тепловой баланс на их поверхности при отсутствии ветра и температуру воздуха наиболее теплого месяца (СНиП 23.01.99) района эксплуатации покрытия. Нормы на температуру размягчения для ПБВ, применяемых для дорог I и II категорий, мостов и аэродромов, должны быть выше на 2 °С.

3.1.3. Свойства полимерно-битумных вяжущих

Полимерно-битумные вяжущие являются трехкомпонентными системами, поэтому изменение содержания и качества компонентов приводит к изменению свойств ПБВ. В лаборатории органических вяжущих СоюздорНИИ изучено влияние марки исходного битума, типа его структуры, содержания полимера и пластификатора на изменение технологических и эксплуатационных свойств ПБВ [2, 9].

Для приготовления ПБВ были взяты битумы марок БНД 90/130, БНД 60/90, БНД40/60 Московского НПЗ, полимер ДСТ-30 Р-01 АО «Воронежсинтезкаучук», пластификатор – индустриальное масло марки И-40А Кстовского НПЗ.

На рис. 3.1 – 3.3 приведены зависимости основных эксплуатационных и технологических свойств ПБВ, приготовленных на битуме БНД 60/90, от содержания пластификатора и полимера.

Анализ приведенных данных показывает, что уже при содержании ДСТ в битуме в количестве 3 % образуется пространственная структурная сетка. Образование пространственной структурной сетки прослеживается по характерным перегибам (изменение наклона) кон-

207

центрационных зависимостей показателей свойств ПБВ. Специфика образующейся новой структуры проявляется в повышении пластичности при низких температурах (рис. 3.1, г), понижении растяжимости при 25 °С (рис. 3.2, а), повышении эластичности (рис. 3.3, в, г)

При содержании полимера 3,5 % и пластификатора 10 % получено ПБВ, которое имеет следующие свойства: глубина проникания иглы при 25 °С равна 100·0,1 мм, при 0 °С – 59·0,1 мм, растяжимость при 25 °С составляет 41 см, при 0 °С – 45 см, температура размягчения 61 °С, температура хрупкости минус 25 °С, температурный интервал работоспособности равен 86 °С, эластичность при 25 и 0 °С составляет соответственно 87 и 88 % [2, 9].

Характер зависимостей изменения свойств ПБВ от содержания полимера и пластификатора, приготовленных на битумах марок БНД 40/60, БНД 60/90 и БНД 90/130, аналогичен. Различия заключаются лишь в абсолютных значениях показателей свойств.

На свойства ПБВ значительное влияние оказывает структурный тип битума. Степень структурированности ПБВ повышается с увеличением степени структурированности исходного битума, причем наиболее заметно при переходе от исходных битумов II типа (марки БН)

кIII типу (марки БНД) и при больших содержаниях полимера.

Всвязи с тем, что ПБВ содержит три компонента, различающихся по плотности, они склонны к расслоению в условиях выдерживания при высоких температурах. Изменение свойств битума и ПБВ различных составов было изучено в процессе расслоения и старения при 160 °С в течение 5, 8, 24 и 72 ч [2]. Испытания показали, что за счет расслоения показатели свойств изменяются значительно сильнее, чем при старении. Устойчивость к старению ПБВ с пластификатором практически не отличается от битумов, а устойчивость к расслоению по некоторым показателям выше. В связи с этим рекомендовано перемешивание ПБВ с периодичностью 2 – 3 ч в процессе хранения при рабочих температурах.

Изучение влияния физико-механических свойств ПБВ различных марок на свойства полимерасфальтобетонов разных типов структуры показало, что по сравнению с асфальтобетонами на битумах полимерасфальтобетоны характеризуются меньшей чувствительностью к изменению температуры, повышенной динамической устойчивостью, сдвигоустойчивостью и деформативностью при низких температурах, более высокой морозостойкостью и устойчивостью к старению [2].

208

В СибАДИ разработаны составы и технология приготовления ПБВ в тригональной смесительной установке [22] применительно к условиям г. Нефтеюганска. Суровые климатические условия г. Нефтеюганска (абсолютный минимум температуры минус 50 °С, температура наиболее холодных суток минус 47 °С) требуют использования в асфальтобетоне ПБВ, температура хрупкости которых должна соответствовать средним минимальным зимним температурам воздуха района строительства.

Расчетные зимние температуры асфальтобетонного покрытия без снежного покрова при абсолютном минимуме температур и температуры в наиболее холодные сутки будут составлять минус 35,5 и минус 33 °С соответственно [10]. Следовательно, температура хрупкости ПБВ должна составлять минус 35 °С, чтобы при достижении этих температур ПБВ сохраняло работоспособность и способствовало релаксации напряжений, возникающих в асфальтобетоне от комплексного воздействия изменения температур и многократного динамического воздействия от колес транспорта.

Полимерно-битумное вяжущее готовили в лабораторном смесителе с регулируемой системой обогрева и перемешивающим устройством – пропеллерной мешалкой. Температура приготовления ПБВ составляла 150 – 160 °С, продолжительность смешения компонентов

– 3 ч. Для получения ПБВ использовали битум II типа структуры марки БН 60/90 ООО «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез», полимер ДСТ 3001 ОАО «Воронежсинтезкаучук» и индустриальное масло марки И- 40А ОАО «Новокуйбышевский НПЗ».

Содержание в вяжущих ДСТ составляло 2,5 – 4,5 %, индустриального масла – 10 – 20 % по массе. Были получены однородные по- лимерно-битумные вяжущие марок ПБВ 90, ПБВ 130, ПБВ 200. Как видно из приведенных в табл. 3.2 данных, у вяжущих марок ПБВ 200 и ПБВ 130 показатели температур хрупкости отвечают климатическим условиям района строительства, глубина проникания иглы и растяжимость при 0 °С почти вдвое превосходят нормы, установленные стандартом на эти вяжущие.

При любом содержании ДСТ и И-40А важнейший показатель техники безопасности при производстве работ – температура вспышки – соответствует нормативным требованиям. По показателям температуры размягчения, растяжимости, эластичности, а также по изменению температуры размягчения после прогрева имеется значительный запас качества.

212

Таблица 3.2

Физико-механические свойства полимерно-битумных вяжущих на основе полимера ДСТ- 30-01

Полимерно-битумные вяжущее, содержащее 4,5 % по массе ДСТ и 10 % масла И-40А, соответствует марке ПБВ 90. Такое вяжущее имеет высокие показатели пластичности, эластичности, теплостойкости и низкотемпературной трещиностойкости. Исключение составляют показатели сцепления ПБВ с природным кварцевым песком. На основании полученных данных для практического использования бы-

213

ли рекомендованы ПБВ, содержащие: 76,5 – 82 % битума, 3,0 – 3,5 % ДСТ, 15,0 – 20,0 % по массе индустриального масла.

Зависимости показателей физико-механических свойств ПБВ от его состава приведены на рис. 3.4 – 3.9.

Рис. 3.4. Зависимость глубины проникания иглы при 25 °С (а)

и0 °С (б) от содержания ДСТ и пластификатора в ПБВ:

– 10% И-40А; – 15% И-40А; ▲ – 20% И-40А

214