Влияние активного порошка дискретно девулканизованной резины на низкотемпературные свойства битума
Автор: Горбатова Виктория Николаевна, Гордеева Ирина Владимировна, Дударева Татьяна Владимировна, Красоткина Ирина Александровна, Никольский Вадим Геннадьевич, Егоров Виктор Михайлович
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов
Статья в выпуске: 1 т.15, 2023 года.
Бесплатный доступ
Введение. Рассмотрены различные методы определения прогнозируемой температуры разрушения битумного вяжущего при низких температурах и дана оценка возможного влияния на результаты химического состава битума, природы модификатора и термоистории испытуемых образцов. Для улучшения низкотемпературных свойств битума предложен порошковый эластомерный модификатор, способный к быстрому распаду на микро- и нанофрагменты при контакте с горячим битумом. Материалы и методы исследования. При температурах до -36оС проведены осцилляционные реологические испытания (4-mm DSR тест) RTFO-состаренных образцов битума БНД 60/90 и модифицированного вяжущего (МВ), содержащего активный порошок дискретно девулканизованной резины (АПДДР), полученный методом высокотемпературного сдвигового измельчения из резины изношенных шин. МВ готовили смешением битума (3 мин; 160оС и 600 об/мин) с 12.5 масс. % АПДДР. Результаты и обсуждение. Исследовано влияние условий проведения испытаний на реологические параметры. Определены структурные переходы в битуме и МВ методами дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и температура растрескивания тех же образцов в статических условиях в тесте ABCD. Выявлено снижение температуры фактического растрескивания образца МВ по сравнению с битумом. Заключение. Показано, что АПДДР в качестве модификатора влияет на структуру битума и снижает температурную чувствительность битума к внешним воздействиям.
Битум, апддр, низкотемпературные трещины, стеклование
Короткий адрес: https://sciup.org/142237357
IDR: 142237357 | DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-1-72-83
Список литературы Влияние активного порошка дискретно девулканизованной резины на низкотемпературные свойства битума
- Partl M.N., Bahia H.U., Canestrari F., etc. Advances in Interlaboratory Testing and Evaluation of Bituminous Materials. The International Union of Laboratories and Experts in Construction Materials, Systems and Structures (RILEM). Switzerland: Springer; 2013.
- Vinogradov G.V., Isayev A.I., Zolotarev V.A., Verebskaya E.A. Rheological properties of road bitumens. Rheol. Acta. 1977; 16: 266–281.
- Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М.: Химия, 1973. 432 с.
- ГОСТ 33133. Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические требования.
- Дубина С.И., Кондрашин В.Г. Качество российских автомобильных дорог // Транспорт Российской Федерации. 2006. 2. 49–50.
- Partl M.N., Bahia H.U., Canestrari F., etc. Advances in Interlaboratory Testing and Evaluation of Bituminous Materials. The International Union of Laboratories and Experts in Construction Materials, Systems and Structures (RILEM). Switzerland: Springer; 2013.
- Vinogradov G.V., Isayev A.I., Zolotarev V.A., Verebskaya E.A. Rheological properties of road bitumens. Rheol. Acta. 1977; 16: 266-281.
- Frolov I.N., Yusupova T.N., Ziganshin M.A., Okhotnikova E.S., Firsin A.A. Features of formation of colloidal disperse structure in oil bitumen. Colloidal Journal. 2016; 78(5): 650–654. https://doi.org/10.7868/S0023291216050062
- Kane M., Djabourov M., Volle J.L., Lechaire J.P., and Frebourg G. Morphology of paraffin crystals in waxy crude oils cooled in quiescent conditions and under flow. Fuel. 2003; 82: 127–135. https://doi.org/10.1016/S0016-2361(02)00222-3
- Musser B.J., Kilpatrik P.K. Molecular characterization of wax isolated from a variety of crude oils. Energy Fuels. 1998; 12(4): 715–725. https://doi.org/10.1021/EF970206U
- Lu X., Langton M., Olofsson P., Redelius P. Wax morphology in bitumen. Journal of Materials Science. 2005; 40: 1893–1900. https://doi.org/10.1007/s10853-005-1208-4
- Фролов И.Н., Юсупова Т.Н., Зиганшин М.А., Охотникова Е.С., Фирсин А.А. Особенности формирования коллоидной дисперсной структуры в нефтяном битуме // Коллоидный журнал. 2016. 78 (5). 650–654. https://doi.org/10.7868/S0023291216050062
- AASHTO T 313. Determining the Flexural Creep Stiffness of Asphalt Binder Using the Bending Beam Rheometer (BBR).
- Jellema E., Scholten E., De Vries S., Soo Kim S., Kluttz B. Comparing cold performance results using fracture toughness test, asphalt binder cracking device, Fraass breaking point and bending beam rheometer. 5th Eurasphalt & Eurobitume Congress. Istanbul. 2012.
- Kim S. Asphalt Binder Cracking Device to Reduce Low-Temperature Asphalt Pavement Cracking. Final Report. Highways for LIFE, Federal Highway Administration, 2010. [Electronic resource]. URL. www.fhwa.dot.gov/hfl/partnerships/asphalt/ez/ez.pdf January 2023.
- Farrar M. Technical White Paper. Determining the Low-Temperature Rheological Properties of Asphalt Binder Using a Dynamic Shear Rheometer (DSR). Fundamental Properties of Asphalts and Modified Asphalts III Product: FP. 2015.
- Büchner J., Wistuba M.P., Remmler T., Wang D. On low temperature binder testing using DSR 4 mm geometry. Materials and Structures. 2019; 52: 113. https://doi.org/10.1617/s11527-019-1412-3
- Kommidi S.R. and Kim Y.-R. Investigation of DSR Test Methods to Determine Binder Low Temperature Properties. A Report on Research Sponsored by Nebraska Department of Transportation. 2019. [Electronic resource] URL. https://trid.trb.org/view/1652812 January 2023.
- Radovsky B.S., Teltaev B.B. Viscoelastic characteristics of bitumen and their assessment by standard indicators. – Almaty: Bilim; 2013.
- Hesp S.A.M., Iliuta S., Shirokoff J.W. Reversive Aging in Asphalt Binders. Energy and Fuels. 2007; 21: 1112–1121. https://doi.org/10.1021/ef060463b
- Berkowitz M., Filipovich M., Sevilla A.B., Hesp S.A.M. Oxidative and Thermoreversible Aging Effects on Performance-Based Rheological Properties of Six Latin American Asphalt Binders. Energy and Fuels. 2019; 33(4): 2604–2613. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.8b03265
- GOST R 58400.9-2019 Petroleum bituminous binder materials. Method for determining the low-temperature properties using a dynamic shear rheometer (DSR).
- Радовский Б.С., Телтаев Б.Б. Вязкоупругие характеристики битума и их оценка по стандартным показателям. Алматы: Білім, 2013. 152с.
- GOST R 58400.11-2019 Petroleum bituminous binder materials. Method for determining the temperature of cracking with the device ABCD.
- Büchner J., Wistuba M.P., Dasek O., Staschkiewicz M., Soenen H., Zofka A., Remmler T. Interlaboratory study on low temperature asphalt binder testing using Dynamic Shear Rheometer with 4 mm diameter parallel plate geometry. Road Materials and Pavement Design. 2022; 23(4): 890–906. https://doi.org/10.1080/14680629.2020.1851291
- ГОСТ Р 58400.9-2019. Материалы вяжущие нефтяные битумные. Метод определения низкотемпературных свойств с использованием динамического сдвигового реометра (DSR).
- ГОСТ Р 58400.8-2019. Материалы вяжущие нефтяные битумные. Метод определения жесткости и ползучести битума при отрицательных температурах с помощью реометра, изгибающего балочку (BBR).
- ГОСТ Р 58400.11-2019. Материалы вяжущие нефтяные битумные. Метод определения температуры растрескивания при помощи устройства ABCD.
- Nikol’skii V., Dudareva T., Krasotkina I., etc. Mechanism of multi-stage degradation in hot bitumen of micronized Elastomeric Powder Modifiers from worn-out tire’s rubber. Polymers. 2022; 14(19): 4112. https://doi.org/10.3390/polym14194112
- Nahar S.N., Schmets A.J.M., Scarpas A., Schitter G. Temperature and thermal history dependence of the microstructure in bituminous materials. European Polymer Journal. 2013; 49(8): 1964–1974. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2013.03.027
- Никольский В.Г., Сорокин А.В., Лобачев В. А., Красоткина И.А. Дударева Т.В. Способ получения высокодисперсного полимерного материала и устройство для его осуществления // Патент РФ 2 612 637. 2017. Заявл. № 2015131481 от 29.07.2015.
- ГОСТ 33140-2014. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения старения под воздействием высокой температуры и воздуха (метод RTFOT).
- Lesueur D., Elwardany M.D., Planche J.-P., Christensen D., King G.N. Methods for determining stresses at key temperatures. Construction and Building Materials. 2021; 293(1–2): 123464. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123464
- Kaplan A.M., Chekunaev N.I. Theoretical Foundations of Grinding Heterogeneous Materials. Theoretical foundations of chemical technology. 2010; 44(3): 354–362.
