Влияние наноструктурного модификатора из автомобильных покрышек на потребительские свойства битума
Автор: Кетов Александр Анатольевич, Красновских Марина Павловна, Калинина Елена Васильевна, Офрихтер Вадим Григорьевич, Татьянников Даниил Андреевич
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Применение наноматериалов и нанотехнологий в строительстве
Статья в выпуске: 3 т.15, 2023 года.
Бесплатный доступ
Введение. Крекинг резины отработанных покрышек совместно с органическими растворителями приводит к девулканизации резины и диспергированию материала до наноразмерных частиц. Процесс может быть осуществлен в проточном реакторе. Полученные наномодификаторы совместимы с битумом и предсказуемо изменяют технические характеристики битумного вяжущего. Предложены различные практические решения по использованию полученных модифицированных битумных вяжущих в дорожном строительстве и для укрепления грунтов. Методы и материалы. Предложено использовать метод совместного с органическими растворителями крекинга резины для получения наноноструктурного модификатора битума. Полученный наноструктурный модификатор исследован методами анализа размеров наночастиц и растворимости в толуоле. Для битумных вяжущих, полученных с применением наномодификаторов, определены стандартные для битумов характеристики, такие как глубина проникновения иглы, температура размягчения, температура хрупкости и растяжимость. Результаты и обсуждение. Установлено, что в ходе предложенного процесса образуется наноструктурный модификатор, совместимый с битумом. Показано, что добавление наномодификатора к битуму позволяет направленно изменять свойства получаемого битумного вяжущего, улучшает потребительские свойства битумного вяжущего и расширяет области его применения. Предлагается применить полученный продукт для гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений в составе гидроизоляционных мастик. Заключение. Совместный с органическими растворителями крекинг резины в проточном реакторе позволяет получить наноструктурный модификатор, совместимый с битумом. Полученный продукт обладает улучшенными свойствами в сравнении с исходным битумом, что расширяет область его применения. Предлагается применение полученного продукта для изготовления гидроизоляционных мастик. Предложенные технические решения позволяют снизить экологическую нагрузку отходов автомобильных покрышек.
Наноструктурный модификатор, битум, автомобильные покрышки
Короткий адрес: https://sciup.org/142238063
IDR: 142238063 | УДК: 665.775 | DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-3-267-273
Influence of nanostructural modifier from automobile tires on consumer properties of bitumen
Introduction. Used tire rubber cracking with organic solvents leads to rubber devulcanization and dispersion of the material to nanosized particles. The process can be carried out in a flow reactor. The obtained nanomodifiers are compatible with bitumen and predictably change the bituminous binder technical characteristics. Various practical solutions have been proposed for the use of the resulting modified bituminous binders in the road construction and strengthening soil foundations. Methods and materials. It has been proposed to use a method of joint cracking of rubber with organic solvents to obtain a nanostructured modifier of bitumen. The obtained nanostructural modifier has been studied by the methods of analyzing the sizes of nanoparticles and solubility in toluene. For the bituminous binders obtained with the use of nanomodifiers, standard characteristics for bitumen, such as needle penetration depth, softening temperature, brittleness temperature and extensibility have been determined. Results and discussion. It is established that during the proposed process, a nanostructural modifier compatible with bitumen is formed. It is shown that the addition of a nanomodifier to bitumen makes it possible to purposefully change the properties of the resulting bitumen binder, improve the consumer properties of the bitumen binder and expand its application areas. It is proposed to use the obtained product as a component of waterproofing mastics for waterproofing the underground parts of buildings and structures. Conclusion. Joint cracking of rubber with organic solvents in a flow reactor allows obtaining a nanostructural modifier compatible with bitumen. The resulting product has improved properties compared to the original bitumen, which expands its scope of application. It is proposed to use the resulting product for the manufacture of waterproofing mastics. The proposed technical solutions make it possible to reduce the environmental load of automobile tires wastes.
Список литературы Влияние наноструктурного модификатора из автомобильных покрышек на потребительские свойства битума
- Socal da Silva L., de Camargo Forte M. M., de Alencastro Vignol L., Cardozo N. S. M. Study of rheological properties of pure and polymer-modified Brazilian asphalt binders. Journal of Materials Science. 2004; 39(2): 539–546. https://doi:10.1023/b:jmsc.0000011509. 84156.3b
- Polacco G., Berlincioni S., Biondi D., Stastna J., Zanzotto L. Asphalt modification with different polyethylenebased polymers. European Polymer Journal. 2005; 41(12): 2831–2844. https://doi:10.1016/j.eurpolymj.2005.05.034
- Готовцев В.М., Шатунов А.Г., Румянцев А.Н., Сухов В.Д. Нанотехнологии в производстве асфальтобетона // Фундаментальные исследования. 2013. № 1–1. С. 191–195. https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=30925
- Клюев С.В., Клюев А.В. Техногенное сырье – эффективный заполнитель для фибробетонов // Успехи современной науки. 2015. № 1. С. 33–35.
- Романов П.С., Пантелова Х.М. Применение нанотехнологий в дорожном строительстве в России // Территория науки. 2016. № 4. С. 63–67.
- 6 Tang N., Huang W., Xiao F. Chemical and rheological investigation of high-cured crumb rubber-modified asphalt. Construct. Build. Mater. 2016; 123: 847-854. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.131
- Боев Е.В., Исламутдинова А.А., Аминова Э.К. Получение закрепителя для гидроизоляционных дорожных битумов // Нанотехнологии в строительстве. 2021. Т. 13, № 5. С. 319–327. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2021-13-5-319-327
- Красновских М.П., Чудинов С.Ю., Слюсарь Н.Н., Пугин К.Г., Вайсман Я.И. Производство наноструктурного модификатора битумов при переработке автомобильных покрышек // Нанотехнологии в строительстве. 2022. Т. 14, № 6. С. 501–509. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-6-501-509
- Munera J. C., Ossa E. A. Polymer modified bitumen: Optimization and selection. Materials & Design. 2014; 62: 91–97. https://doi.org/doi:10.1016/j.matdes.2014.05.009
- Гордеева И.В., Мельников Д.А., Горбатова В.Н., Резниченко Д.С., Наумова Ю.А. Исследование влияния процесса модификации на групповой состав битума и модификаторов методом Фурье-ИК спектроскопии // Тонкие химические технологии. 2020. 15(2). С. 56–66. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-2-56-66
- Никольский В. Г., Дударева Т. В., Красоткина И. А., Зверева У. Г., Бекешев В. Г., Рочев В. Я., Каплан А. М., Чекунаев Н. И., Внукова Л. В., Стырикович Н. М., Гордеева И. В. Разработка и свойства новых наномодификаторов для дорожного покрытия // Химическая физика. 2014. Т 33, № 7. С. 87–93.
- Behnood A., Modiri Gharehveran M. Morphology, Rheology and Physical Properties of Polymer-Modified Asphalt Binders. European Polymer Journal. 2019; 112: 766-791. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2018.10.049
- Босник В.Б., Вайсман Я.И., Кетов А.А., Красновских М.П., Рудакова Л.В. Перспективные направления получения битумоподобных материалов на основе отходов синтетических полимеров // Экология и промышленность России. 2020. Т. 24, № 5. С. 34–39. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2020-5-34-39
- Руководство по устройству холодной асфальтовой гидроизоляции и безрулонных кровель: П 13-73 ВНИИГ. Энергия, 1973. 76 с.
- Тыртышов Ю.П., Печеный Б.Г., Курбатов В.Л., Ещенко А.И. Оптимизация составов, технологии приготовления битумных паст и мастик // Строительные материалы. 2013. № 1. С. 70–72.
- Chen M., Javilla B., Hong W., Pan C., Riara M., Mo L., Guo M. Rheological and Interaction Analysis of Asphalt Binder, Mastic and Mortar. Materials. 2019; 12: 128. https://doi.org/10.3390/ma12010128
- Малянова Л.И. Модифицированный асфальтобетон с отходами дробления известняков в дорожных одеждах // Строительные материалы. 2018. № 7. С. 24–27. https://10.31659/0585-430Х-2018-761-7-24-27
- Liu Z., Wang H., Gong X., Cui P., Wei H. Stiffening and Toughening of Asphalt Mastic Induced by Bitumen–Mineral Selective Molecular Adsorption and Nanostructural Reconstruction. Sustainability. 2023; 15: 4398. https://doi.org/10.3390/su15054398
- Dong Z., Liu Z., Wang P., Gong X. (2017). Nanostructure characterization of asphalt-aggregate interface through molecular dynamics simulation and atomic force microscopy. Fuel; 189: 155–163. https://doi:10.1016/j.fuel.2016.10.077
- Carpani C., Bocci E., Prosperi E., Bocci M. Evaluation of the rheological and performance behaviour of bitumen modified with compounds including crumb rubber from waste tires. Construction and Building Materials. – 2022; 361: 129679. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129679
