автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Композиционное органическое вяжущее с применением техногенных продуктов переработки резинотехнических изделий для строительства и ремонта асфальтобетонных покрытий

На правах рукописи

н

САЧКОВА АЛИСА ВАДИМОВНА

КОМПОЗИЦИОННОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЯЖУЩЕЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОГЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Специальность 05.23.05-Строительные материалы н изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК 2013

Белгород-2013

005542603

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет (БГТУ) им. В.Г.Шухова»

Научный руководитель

Кандидат технических наук, профессор

Духовный Георгин Самуилович

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор

Руденский Андрей Владимирович

Кандидат технических наук, Слепая Белла Матвеевна

Ведущая организация

«Брянская государственная инженерно-технологическая

академия» (ФГБОУ ВПО «БГИТА»)

Зашита состоится «24» декабря 2013г. В 12-30 на заседании диссертационного совета Д212.014.01 в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г.Шухова по адресу:

308012,г.Белгород,ул.Костюкова, 46, БГТУ, ауд.242 главного корпуса, тел/факс(4722)55-71 -39, Е-таП:гес1@тЛе1.ги

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белгородского государственного технологического университета им. В.Г.Шухова.

Автореферат разослан «24» ноября 2013г.

Ученый секретарь

диссертационного совета д-р тех. наук, проф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность данной работы обусловлена необходимостью повышения надежности работы асфальтобетонных покрытий в широком диапазоне эксплуатационных температур. Одним из основных методов решения этой проблемы является применение битумов, модифицированных полимерами типа СБС, в качестве которых в Российской Федерации наиболее широко используются отечественный ДСТ-30-01 и импортные Kraton 1011, Luprene LG и др. Однако высокая стоимость и технологические сложности введения полимеров сдерживают их широкое производственное применение. Поэтому возможность использования альтернативных модификаторов органического вяжущего, с акцентом на применение техногенных продуктов, в том числе и продуктов измельчения отработанных шин (резиновая крошка), являются весьма актуальной инженерно-экономической задачей.

Диссертационная работа выполнялась в рамках задания НК - 686 П «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению» на проведение научных исследований по тематическому плану научно-исследовательских работ, финансируемых из средств федерального бюджета по разделу 1.3.1 Бюджетной классификации РФ по теме: «Переработка и утилизация техногенных образований и отходов»,и гранта БГТУ им. В.Г.Шухова на проведение.научных исследований на 2013 год в рамках программы стратегического развития на 2012-2016 гг.

Цель работы - с учетом особенностей свойств резиновой крошки и исходного битума, разработать состав, технологии производства и применения резинобитумного вяжущего (РБВ) в составе асфальтобетонных смесей, обеспечивающие надежную работу асфальтобетонных покрытий в широком интервале температур.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследование влияния особенностей химического состава и структуры резины отработанных шин на свойства резиновой крошки, используемой в качестве модификатора;

- разработка методики оценки степени структурированности резиновой крошки;

- направленное регулирование свойств композиционного резинобитумного вяжущего при модификации битума резиновой крошкой, с учетом степени структурированности резины;

- получение асфальтобетона с расширенным температурным интервалом его надежной работы за счет применения РБВ;

- разработка нормативной документации для апробации результатов теоретических и экспериментальных исследований в производственных условиях.

Научная новизна. Предложено объяснение механизма воздействия компонентов модификатора на свойства композиционного резинобитумно-го вяжущего. При температурном воздействии происходит частичная де-вулканизация резиновой крошки в масляных фракциях битума, что повышает эластичность дисперсионной среды. Модификатор сочетает в себе свойства, как термопластов, так и термоэластопластов. Сочетание данных свойств предполагает взаимодействие термоэластопластов с ароматическими соединениями мальтеновой части битума, а термопластов, кроме этого, и с нафтеновыми и парафино-нафтеновыми соединениями, что приведет'к повышению эластичности и структурной прочности дисперсионной среды.

Выявлен характер влияния особенностей химического состава, методов измельчения шин и степени структурированности резины на конечные свойства крошки, используемой в качестве модификатора. Разработаны методы оценки степени структурированности резиновой крошки. Исследован состав и характер взаимодействия органического вяжущего и активного наполнителя резиновой крошки, который представляет собой волласто-нит (Са381309), являющийся инертным материалом и содержащий в своем составе до 6% цинка. Разность потенциалов цинка и органического вяжущего дополнительно структурирует битум. Высокая степень дисперсности частиц наполнителя, размер которых соизмерим с размерами асфальтено-вых комплексов и расстояниями между ними, позволяет им, встраиваясь в асфальтеновый каркас битума, повышать структурную прочность резино-

битумного вяжущего.

Показано, что приготовление щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей с использованием РБВ позволяет отказаться от применения стабилизирующих добавок и значительно улучшает экологические параметры процесса модификации асфальтобетонной смеси. Отмечено улучшение нормируемых показателей асфальтобетона на основе РБВ по сравнению с исходным битумом и полимербитумным вяжущим, что обеспечивает повышение траспортно-эксплуатационных характеристик и работоспособность асфальтобетонных покрытий.

Практическая значимость. Установлены количественные соотношения компонентов композиционного резинобитумного вяжущего, обеспечивающие оптимальные свойства РБВ.

Разработана технология приготовления РБВ с возможностью корректировки технологических параметров, в зависимости от особенностей структурного типа битума и степени структурированности резиновой крошки.

Доказано повышение эксплуатационных свойств асфальтобетонных покрытий при применении резинобитумного вяжущего, по сравнению с исходным битумом и полимербитумным вяжущим в более широком диапазоне эксплуатационных температур.

Внедрение результатов исследований. Для производственного внедрения результатов диссертационной работы разработаны нормативные документы: «Производство композиционного резинобитумного вяжущего. Технические условия»; методические рекомендации «Устройство слоев покрытий из резиноасфальтобетона на основе композиционного резинобитумного вяжущего».

Результаты исследования апробированы в производственных условиях на автомобильной дороге «Владимир-Муром-Арзамас» Владимирской области.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы» и инженеров по специальности 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство», 271501 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей».

Подана заявка на получение патента на изобретение «Композиционное резинобитумное вяжущее» №2013113648, дата приоритета 26.03.2013.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на региональных, всероссийских и международных научно-практических и научно-технических конференциях: Международная конференция «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных объектов»,Санкт-Петербург, 2011; Международная научно-практическая конференция «Молодежь и научно-технический прогресс», Губкин, 2011; Международная научно-практическая конференция молодых ученых, Белгород, 2011; Международная научно-практическая конференция БГТУ, Белгород, 2011; Двенадцатая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов», Москва , 2011; Международная молодежная научная конференция «XXXVIII Гага-ринские чтения», Москва, 2012 (3 место); научно-практическая конференция «Белгородская область: вчера, сегодня, завтра», Белгород, 2012.Принято участие конкурсах:"Ш-м Международном конкурсе идей 1<3-СЬеш" по инновационным решениям в области производства и применения нефтехимических продуктов, Москва, 2012; «Участник молодежного научно-инновационного конкурса - 2012», «Участник молодежного научно-инновационного конкурса - 2013», Международная научная конференция «Эффективные композиты для архитектурной геоники», Международная научно-практическая конференция «Инновационные материалы, технологии и оборудования для строительства современных транспортных сооружений».

Публикации. По теме диссертации опубликовано двенадцать научных работ, в том числе две статьи в научных журналах, рекомендованных к

публикации ВАК РФ.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений. Содержит 152 страниц машинописного текста, включающего 40 рисунков и фотографий, 23 таблиц, библиографический список из 161 наименований, 4 приложения.

На защиту выносятся:

механизм структурообразования композиционного резинобитум-ного вяжущего;

характер влияния особенностей химического состава, степени структурированности модификатора, технологии его измельчения и структурного типа исходного битума на конечные свойства композиционного резинобитумного вяжущего;

состав композиционного резинобитумного вяжущего, модифицированного продуктами переработки резинотехнических изделий;

- технологии приготовления резиноасфальтобетонной смеси и устройства асфальтобетонных слоев покрытий с применением РБВ;

— результаты внедрения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Учитывая огромную территорию Российской Федерации, характеризующуюся широким интервалом эксплуатационных температур, одним из направлений в повышении транспортно-эксплуатационных свойств асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог является модификация битума для расширения температурного интервала их надежной работы. Поиск наиболее эффективных модификаторов, отработка оптимальных рецептур модифицированного битума, полимерно-битумных эмульсий, а также анализ целесообразности их использования, начатый в 50-е гг. прошлого столетия, продолжается и по сей день.

Широкое использование полимербитумных вяжущих в практике дорожного строительства отвечает целям государственной целевой программы «Развитие транспортной системы России» рассчитанной до 2030 года, так как его применение дает возможность увеличивать межремонтные сроки, а высвобождающиеся средства направлять на строительство новых трасс.

Значительный вклад в теорию создания композиционных вяжущих внесли: Колбановская A.C., Гохман Л.М., Слепая Б.М., Руденская И.М., Ру-денский A.B., Радовский Б.С., Золотарев В.А., Илиополов С.К., Гридчин

A.M., Никольский В.Г., Подольский В.П., Лесовик B.C., Духовный Г.С., Кутьин Ю.А., Ядыкина В.В., Rozeveld S.J., Loeber L., Brule В. При этом наиболее широкое применение получили: термоэластопласты (ДСТ, LG Chem, Kraton), термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол, этилен-винилацетат (EVA), термопластичные каучуки (полиуретан, олеиновые сополимеры).

Проведенные в 60-х годах в СССР исследования по возможности применения дробленой резины изношенных шин для повышения работоспособности асфальтобетонных покрытий, получили особую актуальность в 21 веке, что продиктовано стремительным ростом автомобилизации.

При этом требования действующих нормативных документов к резиновой крошке для дорожного строительства распространяются только на гранулометрический состав (не более 20% крупнее 0,63 мм) и отсутствие примесей корда, и не учитывают особенности химического состава и степени структурированности резин, измельченных по различным технологиям, что оказывает значительное влияние на конечные свойства крошки.

Поэтому очевидно, что использование резиновой крошки без учета различий сырья и технологий измельчения и, до настоящего времени, приводит к непредсказуемым результатам при строительстве конструктивных слоев дорожных одежд, сочетающих совместную работу битума и резиновой крошки.

Исходя из этого, в данной работе обосновано применение резиновой крошки (в качестве модификатора), полученной по технологии высокотемпературного сдвигового измельчения, основанной на одновременном воздействии на материал интенсивного сжатия, деформирования сдвигом и нагрева. При этом средний размер крошки составляет 5-50 микрон.

Особенности резины, измельченной по данной технологии, позволяют прогнозировать активное взаимодействие крошки с мальтеновой частью битума, а также упрочнение коагуляционного каркаса из асфальтенов, за счет встраивания в структуру битума частичек резин, размер которых соизмерим с размерами асфальтеновых комплексов и расстояниями между ними.

Для изучения влияния химического состава и структурных особенностей резины, полученной измельчением шин различных производителей, исследованы партии резиновой крошки «Унирем», произведенных по идентичной технологии для различных объектов дорожного строительства Белгородской области.

Химический состав резиновой крошки был исследован согласно ГОСТ 28665-90 «Резина Идентификация. Метод инфракрасной спектрометрии».

Установлено, что химический состав резиновой крошки различных партий, преимущественно, состоит из дивинистирольного каучука.

Поэтому очевидно, что основное влияние на свойства резиновой крошки как модификатора органического вяжущего оказывают вид и количество активного наполнителя, а также степень растворимости резиновой крошки в мальтеновой части битума. Повышение жесткости и прочности структуры резиновой крошки происходит за счет различного содержания активного наполнителя (для различных партий резиновой крошки от 16,8 до 26,6%). Степень же растворимости резиновой крошки отражает процесс частичной девулканизации резины за счет разрыва поперечных серных связей й частичного перехода полимера из пространственной в линейную структуру, что повышает эластичность РБВ.

Для комплексной оценки данных показателей нами введено понятие «относительная степень вулканизации», в численном выражении равное отношению количества наполнителя к количеству резиновой крошки, перешедшей в раствор органического растворителя (по значению коэффициента рефракции близкому к масляным фракциям битума (форм. 1)), а также разработаны методики определения этих показателей.

(1)

где С - относительная степень вулканизации; Н - количество наполнителя, %; Р - растворимость в органическом растворителе, %.

Как видно из рис.1 , количество наполнителя для различных партий резиновой крошки существенно различается.

30 -,--

1 Ш __

ММ 20,4

-148-И-Ж

■ Прокаленный ||| —

Партия 1 Партия 2 Партия 3 Партия 4

Рис. 1 - Показатели количества наполнителя в резиновой крошке для различных

партий

Результаты определения растворимости резиновой крошки (рис. 2) свидетельствуют об изменении этого показателя от 2 до 4% для резин различных партий, измельченных по идентичной технологии.

3,7 4 3,9

2,2

I Растворимость, %

Партия Партия Партия Партия 12 3 4

Рис. 2 - Показатели растворимости резин различных партий 26.6

:.3— Зависимость степени относительной вулканизации резиновой крошки от количества активного наполнителя

Установлено (рис.3), что с увеличением количества активного наполнителя в измельченной резине снижается растворимость крошки, что объясняется увеличением степени структурированности каучука.

Результаты исследований гранулометрического и химического состава наполнителя резиновой крошки представлены на рис.4, и в табл.1.

Рис. 4 - Степень дисперсности активного

наполнителя

Таблица 1

Химический состав наполннтеля резиновой крошки

Элементы, % 81 Са 7.11 А1 Б Ре N3 К

23.40 23.89 5.70 1.32 0.82 0.92 0.98 0.71 0.3

Оксиды, % ЭЮг СаО гпо А12Оэ ЭОз Ре203 Ыа20 к2о

50.05 33.41 7.09 2.50 2.05 1.54 1.41 0.96 0.36

Полученные данные по определению химического состава наполнителя (табл.1) указывают на то, что в нем преобладает инертный минерал Са3(8Ь09) -волластонит, однако наличие примесей цинка (в связи с разностью потенциалов цинка и органического вяжущего), очевидно, приводит к повышению структурной прочности (когезии) резинобитумного вяжущего. Это подтверждается более высоким показателем когезии резинобитумного вяжущего по сравнению с немодифицированным битумом и полимерби-тумным вяжущим на 55% и 40% соответственно. Поэтому следует ожидать повышенную колеестойкость асфальтобетона с применением резинобитумного вяжущего.

При определении технологических параметров приготовления резинобитумного вяжущего за оптимальную температуру была принята температура 160°С, что соответствует температуре приготовления асфальтобетонной смеси, так как ее повышение вызывает ускоренное старение битума и деструктивные процессы в модификаторе, что, учитывая высокую степень дисперсности резиновой крошки, может привести к процессам пиролиза и образованию сажи.

Время перемешивания при приготовлении РБВ (от 2 до 4 часов) и концентрация резиновой крошки для получения резинобитумного вяжущего, учитывающего климатические условия районов строительства асфальтобетонных покрытий, корректируются в зависимости от степени относительной вулканизации резиновой крошки и структуры битума, что возможно на локальных установках, входящих в единый технологический комплекс асфальтобетонного завода.

Хотя резина, в отличие от ДСТ, представляет собой сшитый полимер (рис.5), взаимодействие между макромолекулами каучука и мальтеновой частью битума приводят не только к образованию сетчатой структуры композиционного вяжущего, но и за счет частичного растворения крошки в процессе приготовления РБВ к образованию полимерных нитей, что улучшает деформативность вяжущего.

Рис.5 - Макроструктура полимербитумного (а) и резинобитумного (б)

вяжущих

Результаты сравнительных исследований свойств полученного резинобитумного вяжущего, модифицированного 20% крошки (с условной вязкостью 40 дмм) с нормативными требованиями к полимербитуму ПБВ 40 и резинобитумному вяжущему БИТРЭК 40/60 приведены в табл.2. Для РБВ дополнительно определена температура нормальной работы битума в жаркий период по методике «Биреграуе» на реометре динамического сдвига ОвЫ, в режиме контролируемого напряжения. Данный прибор применяется для определения как вязкого, так и упругого поведения путем измерения комплексного модуля сдвига (в*) и фазового угла (£7) органических вяжущих.

Таблица 2

Сравнительные характеристики резинобитумного вяжущего

№ п/п Наименование показателя ГОСТ Р52056 ПБВ 40 БИТРЭК 40/60 РБВ

1 Глубина проникания иглы, ОД мм при 25°С: при 0°С 40-60 25 40-60 не норм. 41 29

2 Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже 56 58 67

3 Растяжимость, при 25°С, см, не менее: при 0°С 15 8 не норм. 3 15 10

4 Температура хрупкости, °С, не выше -15 не норм. не норм.

5 Температура вспышки, °С, не ниже 230 230 230

6 Адгезия Образец 2 не норм. Образец 2

7 Температура нормальной работы битума в жаркий период без образования колеи (без учета старения), °С 65

Анализ данных показывает, что резинобитумное вяжущее превосходит требования нормативных документов как для полимербитумных вяжущих, так и требования к вяжущему БИТРЭК. При этом показатель температуры хрупкости не нормируется для резинобитумных вяжущих, что объясняется гетерогенностью системного сочетания резиновая крошка-битум.

Учитывая, что при идентичном гранулометрическом составе асфальтобетона его свойства, в основном, определяются особенностями свойств применяемого вяжущего, были проведены сравнительные исследования свойств щебеночно-мастичного асфальтобетона на немодифицированном исходном битуме (БНД), полимербитуме (ПБВ) и резинобитумном вяжущем (РБВ) в широком диапазоне эксплуатационных температур.

Теплостойкость для асфальтобетона характеризовалась прочностными показателями при 20°С и 50°С, а также коэффициентами внутреннего трения и сцеплением при сдвиге (рис.6-7).

5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00

4,53

__3^85_

Йе*

> Предел прочности при сжатии, МПа, при 20 °С

| Предел прочности при сжатии, МПа, при 50 °С

ЩМА на БНД ЩМА на ПБВ ЩМА на РБВ Рис.6 - Прочностные показатели ЩМА-15 на различных вяжущих

1,50 1,00 0,50 0,00

0,94

0,97

0,97

- (^Д

ЩМА на БНД ЩМА на ПБВ ЩМА на РБВ

! сцепление при сдвиге при 50 "С, МПа, не менее

> коэффициент внутреннего трения, не менее

Рис. 7 - Показатели внутреннего трения и сцепления при сдвиге для ЩМА-15 на различных вяжущих

Предел прочности при сжатии при 50°С асфальтобетона при применении РБВ на 43% и на 28% выше, чем при применении битума БНД и ПБВ соответственно. Это свидетельствует о более надежной работе асфальтобетонных покрытий с применением РБВ в условиях повышенных летних температур. Сцепление при сдвиге для ЩМА на РБВ на 100% и 44% превышает показатели ЩМА на битуме БНД и полимербитуме соответственно, что позволяет прогнозировать повышенную колеестокость асфальтобетонных покрытий с применением резинобитумного вяжущего.

По методике Суперпейв для региона 4 ДКЗ экстремально высокая температура на поверхности асфальтобетонного покрытия составляет 64°С, в то время как стандартные испытания асфальтобетона, характеризующие его высокотемпературные свойства, производятся при температуре 50 °С. Поэтому при этих температурах и проводились сравнительные исследования колеестойкости щебеночно-мастичных асфальтобетонов и асфальтобетонов типа В с применением различных вяжущих (БНД и РБВ). Результаты испытаний приведены в табл.3.

Таблица 3

Колеестойкость асфальтобетонов различных типов_

Тип асфальтобетона Температура испытания и показатели колеестойкости

+50 °С +64 °С

интенсивность нарастания колеи. мм/1000 глубина колеи, мм интенсивность нарастания колеи, мм/1000 глубина колеи, мм

Тип В БНД 0,900 10,50 3,500 Более 16

Тип В РБВ 0,210 4,65 0,340 7,10

ЩМА БНД 0,060 3,00 2,850 Более 16

ЩМА РБВ 0,030 1,90 0,035 2,40

ЩМА ПБВ 0,030 2,10 0,041 2,70

Из представленных данных видно, что при проведении испытаний асфальтобетона типа В при температуре 50°С интенсивность колееобразова-ния и глубина колеи асфальтобетона на БНД более чем в два раза выше, чем на РБВ. При повышении температуры до 64°С интенсивность колееоб-разования и глубина колеи у асфальтобетона на РВБ растет незначительно, а на битуме БНД интенсивность колееобразования возрастает практически в 4 раза и глубина колеи превышает критическую для данного прибора, что в десятки раз больше, чем при применении резинобитумного вяжущего. Это позволяет прогнозировать работу асфальтобетонного покрытия на ре-зинобитумном вяжущем без образования колеи в течение 15 лет, что более чем в 7 раз превышает срок службы покрытия на битуме БНД.

Сравнение интенсивности нарастания и глубины колеи ЩМА на РБВ и ПБВ при 50°С показывает, что значения этих показателей различаются незначительно, а при увеличении температуры до 64°С интенсивность нарастания колеи в ЩМА на ПБВ превышает аналогичный показатель по сравнению с РБВ на 15%.

Низкотемпературные свойства вяжущего сравнивались по показателям нормируемым ГОСТ 52056-2003 (табл.4). При этом определение температуры хрупкости для резинобитумных вяжущих не представляется возможным, ввиду гетерогенности системы битум-резиновая крошка, а сам показатель температуры хрупкости не отражает адекватно поведение вяжущего

в покрытии. Дополнительно, для сравниваемых вяжущих, проводилось определение низкотемпературной деформативности при температуре -17°С (температуре хрупкости исходного битума) - рис.8.

Таблица 4

Низкотемпературные свойства резинобитумного вяжущего

Показатель БНД ПБВ РБВ Норматив

Температура хрупкости, "С -17 -19 - ГОСТ 11507

Глубина проникания иглы, 0,1 мм, при 0°С 20 24 29 ГОСТ 11501

Растяжимость, см, при 0°С 7 9 10 ГОСТ 11501

¡20

в Рис. 8 - Сравнительный график деформаций и восстановления различных вяжущих при температуре -17°С

Левая часть графика свидетельствует о повышенной деформативности резинобитумного вяжущего. Измерение деформаций после снятия нагрузки (правая часть графика) показывает, что доля остаточной деформации для РБВ составляет 16% от максимальной деформации, для ПБВ - 30%, для БНД - 43 %. Анализ полученных данных, показывает, что при значительно меньших остаточных деформациях, кривая восстановления РБВ имеет более острый угол наклона, что свидетельствует о большей скорости уменьшения упругих деформаций.

Однако, окончательные выводы о деформативности вяжущего при низкой температуре, характеризующей значение температуры трещинообразо-вания, могут быть сделаны только с учетом технологического и эксплуатационного старения органических вяжущих, так как изменение группового химического состава в результате старения вызывает нарастание хрупкости вяжущего, что приводит к разрушению асфальтобетонных покрытий.

Для определения показателей характеризующих старение композиционного резинобитумного вяжущего, проведены исследования в соответствии с технологическим регламентом американской системы «Биреграуе», план внедрения которой в практику дорожного строительства России планируется Рос Авто Дором в 2014 году. Отличительной чертой технических условий «Биреграуе» является то, что, в отличие от условных показателей действующих ГОСТов, методика «8иреграуе» полностью моделирует условия работы вяжущих в составе асфальтобетона. Старения вяжущих

определяется на трех критических стадиях всего срока службы вяжущего. Испытания исходного вяжущего, представляют первую стадию при его транспортировке и хранении, вторая стадия соответствует технологическому старению вяжущего в процессе приготовления асфальтобетонной смеси и строительства асфальтобетонного покрытия, а третья стадия имитирует эксплуатационное старение вяжущего.

По методологии «Superpave» следует, что для III и IV ДКЗ РФ вяжущее должно соответствовать марке PG 64-28 (64°С - наиболее высокая температура IV ДКЗ и -28°С - наиболее низкая температура III ДКЗ). Полученные по данной методике показатели резинобитумного вяжущего сравнивались с нормативными для марки PG 64-28 (табл.6).

Для определения низкотемпературных свойств вяжущего после эксплуатационного старения использован реометр для испытания балочки на изгиб BBR, определяющий значения отрицательной температуры трещино-образования. Для РБВ эта температура составляет -43°С, тогда как требования для III ДКЗ предусматривают -28°С.

Таблица 6

Свойства резинобитумного вяжущего_

Наименование показателя Требования для битума PG 64-28 Резинобитумное вяжущее

ОЯК (температура нормальной работы битума в жаркий период без образования колеи), С Не менее 64 для 1УДКЗ 65

08Я (после печи КТРО, имитирующей технологической старение битума), С Не менее 64 64

1)8К (после РАУ, имитирующий старение в процессе эксплуатации на 8-10 Не более 22 11

1! В К (устойчивость к трещинообразова-нию при отрицательных температурах ), Не выше -28 для III ДКЗ -43

Температурный интервал работы 92 108

Результаты исследований РБВ по технологическому регламенту «Superpave» показывают:

- композиционное резинобитумное вяжущее практически не подвержено технологическому старению, а показатель эксплуатационного старения значительно ниже нормируемого. Это можно объяснить тем, что каучук в высокоориентированном состоянии существенно затрудняет диффузию кислорода из внешней среды и тормозит окислительные процессы;

- РБВ обладает широким температурным интервалом надежной работы (от -43°С до +65°С), что на 16°С превышает нормативные требования для битума марки PG 64-28.

4,00 3,00 2,00 1,00 0,00

-|-3^2- 3,01 1

■

■ Трещиностойкость при температуре 0 °С, МПа:

ЩМА на БНД ЩМАнаПБВ ЩМАнаРБВ Рис.9 - Трещиностойкость ЩМА-15 на различных вяжущих

Обеспечение устойчивой работы асфальтобетона на основе РБВ в условиях низких температур подтверждается сравнительными данными по тре-щиностойкости (рис.9), определенными по ГОСТ 31015-2002, а также модулями деформации асфальтобетона типа В при минимальной расчетной температуре покрытия (-28 °С) и температуре хрупкости исходного вяжущего (-17 °С).

Таблица 5

Тип асфальтобетона Модуль деформации, МПа

-28 °С -17 °С

Тип В БНД 22000 2700

Тип В ПБВ 30000 4300

Тип В РБВ 8800 2200

Анализ данных (рис.9, табл.5) показывает, что при низких температурах трещинностойкость ЩМА на РБВ при -17 °С превышает значение показателей ЩМА на ПБВ и БНД на 32% и 41% соответственно, а модуль деформации при -17 °С и особенно при -28 °С в несколько раз ниже.

Физико-механические свойства ЩМА-15 идентичного гранулометрического состава с применением сравниваемых вяжущих представлены в табл.7.

Таблица 7

Физико-механические показатели ЩМА-15_

Наименование показателя Значение показателя для

ЩМА-15 ШМА-15 ЩМА-15 ГОСТ 31015-

на БНД на ПБВ на РБВ 2002

1 2 3 4 5

Предел прочности при сжатии,

МПа, не менее:

при температуре 20 °С 3,17 3,85 4,53 2,2

при температуре 50 °С 1,10 1,28 1,44 0,65

Продолжение табл. 7

1 2 3 4 5

Сдвигоустойчивость: коэффициент внутреннего трения, не менее 0,94 0,97 0,97 0,93

сцепление при сдвиге при температуре 50 "С, МПа, не менее 0,19 0,25 0,36 0,18

Трещиностойкость — предел прочности на растяжение при расколе при температуре 0 °С, МПа: 3,22 3,01 2,87 2,5-6,0

Показатель стекания, не более, % 0,14 0,12 0,10 0,20

Водостойкость при длительном водонасышении 15 сут, не менее 0,86 0,89 0,93 0,85

Данные табл.7 показывают превышение значений стандартных показателей ЩМА на РБВ по сравнению с требованиями ГОСТ и соответствующих показателей для ЩМА на ПБВ и БНД.

Сравнительные исследования экологической безопасности, показывают, что при приготовлении асфальтобетонных смесей на основе резинобитум-ного вяжущего, выделение объемной и массовой доли СО (угарного газа), на 80% меньше, по сравнению с технологией введения резиновой крошки в непосредственно на разогретые каменные материалы.

Разработаны: технологическая схема установки для приготовления композиционного резинобитумного вяжущего, технические условия на приготовление композиционного резинобитумного вяжущего и методические рекомендации по устройству слоев покрытий из резиноасфальтобетона.

Экономическая эффективность применения композиционного резинобитумного вяжущего определяется:

- снижением стоимости материалов для приготовления РБВ по сравнению с традиционным ПБВ, в связи со значительно более низкой ценой крошки по сравнению с полимером и исключением стабилизирующих добавок при приготовлении ЩМА, за счет структурирующих свойств модификатора;

- повышением транспортно-эксплуатационных показателей асфальтобетонных покрытий, что приводит к увеличению межремонтных сроков;

- устойчивостью к технологическому и эксплуатационному старению резинобитумного вяжущего, что продлевает нормативные сроки службы покрытия.

Для промышленной апробации полученных результатов построен опытный участок асфальтобетонного покрытия с применением композиционного резинобитумного вяжущего при реконструкции дороги «Владимир-

Муром-Арзамас». Ведется мониторинг состояния покрытия опытного участка.

Разработаны методические рекомендации «Устройство слоев покрытий из резиноасфальтобетона на основе композиционного резинобитумного вяжущего» и «Производство композиционного резинобитумного вяжущего. Технические условия».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Выявлен характер влияния особенностей химического состава и степени структурированности резины, полученной по технологии высокотемпературного сдвигового измельчения, на конечные свойства резиновой крошки, используемой в качестве модификатора. Исследован состав и характер взаимодействия резиновой крошки и структурных компонентов органического вяжущего.

2. Предложено объяснение механизма воздействия компонентов резинового модификатора на свойства композиционного резинобитумного вяжущего.

3. Разработаны методики оценки степени структурированности резиновой крошки.

4. Подтверждена возможность получения композиционного резинобитумного вяжущего, обеспечивающего надежную работу асфальтобетона в широком диапазоне эксплуатационных температур.

5. Разработан состав щебеночно-мастичного асфальтобетона с применением резинобитумного вяжущего, обеспечивающий строительство асфальтобетонных покрытий с повышенной колеестойкостью, трещиностой-костью и устойчивостью к процессам старения.

6. Показано, что введение резиновой крошки непосредственно в составе резинобитумного вяжущего позволяет отказаться от применения стабилизирующих добавок и значительно улучшить экологическую обстановку при производстве асфальтобетонных смесей.

7. Для внедрения результатов работы при строительстве, ремонте и реконструкции автомобильных дорог разработаны следующие документы: «Технологический регламент на производство композиционного резинобитумного вяжущего»; методические рекомендации «Устройство слоев покрытий из резиноасфальтобетона на основе композиционного резинобитумного вяжущего».

8. Для апробации полученных результатов построен опытный участок при реконструкции автомобильной дороги «Владимир-Муром-Арзамас» Владимирской области.

9. Экономическая эффективность внедрения обусловлена: снижением стоимости производства модифицированного вяжущего и асфальтобетонной смеси, за счет отказа от стабилизирующих добавок и снижения стоимости модификатора на основе резиновой крошки, по сравнению с полимерами типа СБС, что составляет 3335 р./1 т вяжущего;

- увеличением межремонтных сроков асфальтобетонного покрытия, что в расчете на 1 год составит 237,15 т.р./км.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Духовный Г. С. Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных объектов [текст]/ Г.С.Духовный, Н.В.Хоружая, А.В.Карпенко (А.В.Сачкова)// Международная конференция «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных объектов». - С-Петербург: изд-во ПГУПС, 2011. - С. 8994.

2 Духовный Г.С. Модификация битумных эмульсий отходами резиновой промышленности [текст]/ Г.С.Духовный, А.В.Карпенко (А.В.Сачкова)//Международная научно-практическая конференция «Молодежь и научно-технический прогресс» 4.1 - Губкин: изд-во БГТУ, 2011. -С. 301-303.

3 Карпенко A.B. Битумная эмульсия, модифицированная резиной крошкой [электронный ресурс]/ А.В.Карпенко (А.В.Сачкова), Г.С.Духовный// «Образование, наука, производство». Электронный сборник статей V Международного студенческого форума, БГТУ им. В.Г.Шухова, Белгород: издательство БГТУ, 2011.

4. Духовный Г.С. Использование отходов резиновой промышленности как модификатор битума [электронный ресурс]/ Г.С.Духовный, А.В.Карпенко (А.В.Сачкова), С.А.Шумакова// Международная научно-практическая конференция молодых ученых - Белгород: издательство

БГТУ, 2011. _

5 Духовный Г.С. Предпосылки и перспективы применения резиноби-тумного вяжущего [текст]/ Г.С.Духовный, А.В.Карпенко (А.В.Сачкова)// Инновационные материалы и технологии: сборник докладов Международной научно-практической конференции, БГТУ. - Белгород: Изд-во БГТУ,

2011. — Ч.З. — С. 267-269.

6. Хоружая Н.В. Влияние низкотемпературных свойств гидроизоляционной мастики на основе комплексного органоминерального вяжущего на долговечность транспортных сооружений [текст]/ Н.В. Хоружая, Г.С.Духовный, А.В.Карпенко (А.В.Сачкова)// Двенадцатая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов», Москва:

Изд-во МИИТ, 2011 - С. 6-8.

7. Карпенко A.B. Резинобитумные вяжущие, основные показатели и перспективы использования [текст]/ А.В.Карпенко (А.В.Сачкова), Г.С.Духовный, С.И.Мирошниченко// Вестн. БГТУ им. В.Г.Шухова. - 2012. — №1. — С. 22-24.

8. Карпенко A.B. Перспективы применения резинобитумного вяжущего в современном дорожном строительстве [текст]/ А.В.Карпенко (А.В.Сачкова), Г.С.Духовный, А.О.Короткова// XXXVIII Гагаринские чте-

ния. Научные труды Международной молодежной научной конференции в 8 томах. Том 1 - М.: МАТИ, 2012. - С.54-55.

9. Хоружая Н.В. Гидроизоляционные полимербитумные эмульсии для надежной защиты конструкций в транспортном строительстве [текст]/ Н.В.Хоружая, Г.С.Духовный, A.B. Карпенко (А.В.Сачкова)// Мир дорог №59 - С-Петербург: ООО Издательский дом «Мир», 2012. - С. 78-79.

\0.Хоружая Н.В. Гидроизоляционные материалы для защиты искусственных сооружений [текст]/ Н.В.Хоружая, Г.С.Духовный, A.B. Карпенко (А.В.Сачкова)// Мир дорог №61 - С-Петербург: ООО Издательский

дом «Мир», 2012. - С. 26-27.

И.Сачкова A.B. Повышение трещиностойкости асфальтобетонных покрытий [текст]/ А.В.Сачкова, Г.С.Духовный// Мир транспорта №1 (45). -

Москва,2013.-С. 60-63.

12.Духовный Г.С. Получение вяжущего с расширенным температурным интервалом надежной работы, модифицированного резиновой крошкой [текст]/ Г.С.Духовный, А.В.Сачкова// Инновационные материалы, технологии и оборудование для строительства современных траспортных сооружений: сб.докладов Междунар. науч.-практ. Конф. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2013. -Т.1. - С. 166-169.

САЧКОВА Алиса Вадимовна

КОМПОЗИЦИОННОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЯЖУЩЕЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОГЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

05.23.05-Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать ¿1 Я. (3%

Усл.печ.л.1,0

Заказ

Формат 60' 841/16 Тираж 100 экз

Отпечатано в БГТУ им. В.Г.Шухова Белгород, ул. Костюкова 46

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г.Шухова»

КОМПОЗИЦИОННОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЯЖУЩЕЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОГЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Специальность 05.23.05-Строительные материалы и изделия

На п] описи

042014 5 5 6 и

САЧКОВА АЛИСА ВАДИМОВНА

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Г.С.Духовный

Белгород-2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................................................................5

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА......................................................................................................................11

1.1 Общие понятия о структуре и свойствах полимербитумных

вяжущих................................................................................................................................................................14

1.2 Альтернативные модификаторы битума..............................................................................19

1.3 Получение модификатора на основе резинового порошка..........................24

1.3.1 Состав сырья для получения модификатора на основе резиновой

крошки..........................................................................................................................................................................25

1.3.2 Современные технологии переработки шин..................................................29

1.3.3 Модификаторы на основе резиновой крошки..................................................33

1.4 Выводы........................................................................................................................................................36

2 ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.... 38

2.1 Обоснование выбора материалов для исследований............................................38

2.2. Характеристика применяемых материалов..................................................................39

2.3 Методы исследования....................................................................................................................44

2.3.1 Оценка физико-механических свойств сырьевых компонентов... 46

2.3.2. Методы исследования резиновой крошки......................................................46

2.3.3 Методы исследований свойств резинобитумного вяжущего..............48

2.3.4 Исследования свойств асфальтобетона с применением резиновой крошки................................................................................................................................................54

2.3.5 Оценка экологической безопасности резинобитумного вяжущего 56

2.4 Выводы..........................................................................................................................................................57

3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВОЗМОЖНОГО НАПРАВЛЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЯЖУЩЕГО, ПУТЕМ ЕГО МОДИФИКАЦИИ РЕЗИНОВОЙ КРОШКОЙ......................................................................................................................................................58

3.1 Теоретические предпосылки возможного направленного

регулирования свойств органического вяжущего, путем его модификации полимерами............................................................................... 58

3.2 Влияние основных факторов, влияющих на эксплуатационные характеристики композиционного резинобитумного вяжущего............. 60

3.2.1 Структурный типа исходного битума....................................................................63

3.2.2 Структурный тип исходного битума....................................................................69

3.3 Теоретическое обоснование возможного регулирования свойств композиционного резинобитумного вяжущего и асфальтобетона на его основе...................................................................................... 71

3.4 Выводы.............................................................................. 74

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ РЕЗИНОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО И АСФАЛЬТОБЕТОНА НА ЕГО ОСНОВЕ.................................................................................. 76

4.1 Определение особенностей свойств резиновой крошки для производства резинобитумного вяжущего......................................... 76

4.2 Обоснование состава и характеристик резинобитумного вяжущего... 85

4.3 Структурообразующие свойства резинобитумного вяжущего в щебеночно-мастичном резиноасфальтобетоне на его основе................... 96

4.4. Высокотемпературные свойства резинобитумного вяжущего и щебеночно-мастичного резиноасфальтобетона на его основе.................. 97

4.5. Низкотемпературные свойства резинобитумного вяжущего и щебеночно-мастичного резиноасфальтобетона на его основе................... 102

4.6. Свойства резинобитумного вяжущего с учетом технологического и эксплуатационного старения.......................................................... 107

4.7 Определение экологической безопасности резинобитумного вяжущего.................................................................................... 110

4.8 Сравнительные характеристики резинобитумного вяжущего........... 112

4.9 Сравнительные свойства щебеночно-мастичного резиноасфальтобетона.................................................................... 114

4.10 Выводы..............................................................................................................................................117

5 АПРОБАЦИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ........................................118

5.1. Технология приготовления композиционного резинобитумного

вяжущего..................................................................................................................................................................118

5.2 Подбор состава и технология производства работ при строительстве

конструктивных слоев из резиноасфальтобетона......................................................121

5.3 Строительство опытного участка..........................................................................................123

5.4 Технико-экономическое обоснование применения композиционного резинобитумного вяжущего на производстве........................125

5.5 Выводы по главе..................................................................................................................................128

Основные выводы........................................................................................................................................130

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................'..........................................................................132

ПРИЛОЖЕНИЯ......................................................................................................................................................148

Введение

Актуальность данной работы обусловлена требованиями применения в дорожном строительстве асфальтобетонных покрытий с расширенным температурным интервалом их надежной работы в широком диапазоне эксплуатационных температур. Основным методом решения этой проблемы является модификация битума полимером. На сегодня, практически, безальтернативным «модификатором» битума являются полимеры типа СБС (стирол-бутадиен-стирол), очень высокая стоимость которых, а зачастую и необходимость введения пластификаторов, являются причинами, сдерживающими их широкое производственное применение. Поэтому возможность использования альтернативных модификаторов органического вяжущего, с акцентом на применение техногенных продуктов являются весьма актуальной инженерно-экономической задачей.

Если говорить о масштабах такого явления, как шинные отходы в России, то, оценочно, на сегодняшний день объем изношенных шин составляет около 850 тысяч тонн в год. При этом объем механической переработки шин в России не превышает 7% от общего объема ежегодных шинных отходов, а еще до 20% изношенных шин сжигается. Оставшийся объем приходится на захоронение. При этом к 2015 году объем ежегодно образующихся в России шинных отходов может достичь уже 935 тысяч тонн в год. Поэтому возможность крупномасштабного использования продуктов переработки шин в дорожной отрасли имеет не только экономическое, но и экологические перспективы.

Ранее проводились исследования по модификации асфальтобетонной смеси резиновой крошкой, но они преимущественно ограничивались введением ее непосредственно при смешении минеральных материалов. В последнее время велись исследования по применению резиновой крошки в качестве модификатора вяжущего, однако предлагаемые способы используют многостадийные технологии приготовления вяжущего в присутствии

химических агентов и катализаторов, что существенно усложняет получение вяжущего и увеличивает его стоимость.

Диссертационная работа выполнялась в рамках задания НК - 686 П «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению» на проведение научных исследований по тематическому плану научно-исследовательских работ, финансируемых из средств федерального бюджета по разделу 1.3.1 Бюджетной классификации РФ по теме: «Переработка и утилизация техногенных образований и отходов»,и гранта БГТУ им. В.Г.Шухова на проведение научных исследований на 2013 год в рамках программы стратегического развития на 2012-2016 гг.

Цели и задачи работы.

С учетом особенностей свойств резиновой крошки и исходного битума, разработать состав, технологии производства и применения резинобитумного вяжущего (РБВ) в составе асфальтобетонных смесей, обеспечивающие надежную работу асфальтобетонных покрытий в широком интервале температур.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследование влияния особенностей химического состава и структуры резины отработанных шин на свойства резиновой крошки, используемой в качестве модификатора;

- разработка методики оценки степени структурированности резиновой крошки;

- направленное регулирование свойств композиционного резинобитумного вяжущего при модификации битума резиновой крошкой, с учетом степени структурированности резины;

- получение асфальтобетона с расширенным температурным интервалом его надежной работы за счет применения РБВ;

- разработка нормативной документации для апробации результатов теоретических и экспериментальных исследований в производственных условиях.

Научная новизна работы.

Предложено объяснение механизма воздействия компонентов резинового модификатора на свойства композиционного резинобитумного вяжущего. При температурном воздействии происходит частичная девулканизация резиновой крошки в масляных фракциях битума, что повышает эластичность дисперсионной среды. Резиновая крошка сочетает свойства, как термопластов, так и термоэластопластов. Сочетание данных свойств предполагает взаимодействие термоэластопластов с ароматическими соединениями мальтеновой части битума, а термопластов, кроме этого, и с нафтеновыми и парафино-нафтеновыми соединениями, что приведет к повышению эластичности и структурной прочности дисперсионной среды.

Выявлен характер влияния особенностей химического состава, методов измельчения шин и степени структурированности резины на конечные свойства резиновой крошки, используемой в качестве модификатора. Разработаны методы оценки степени структурированности резиновой крошки. Исследован состав и характер взаимодействия органического вяжущего и активного наполнителя резиновой крошки, который представляет собой волластонит (Са381309), являющийся инертным материалом и содержащий в своем составе до 6% цинка. Разность потенциалов цинка и органического вяжущего дополнительно структурирует битум. Высокая степень дисперсности частиц наполнителя, размер которых соизмерим с размерами асфальтеновых комплексов и расстояниями между ними, позволяет ему, встраиваясь в асфальтеновый каркас битума, повышать структурную прочность резинобитумного вяжущего.

Показано, что приготовление щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей с использованием РБВ позволяет отказаться от применения стабилизирующих добавок и значительно улучшает экологические параметры процесса модификации асфальтобетонной смеси. Отмечено улучшение нормируемых показателей асфальтобетона на основе РБВ по сравнению с исходным битумом и полимербитумным вяжущим, что обеспечивает повышение траспортно-эксплуатационных характеристик и работоспособность асфальтобетонных покрытий.

Практическая значимость работы.

Установлены количественные соотношения компонентов композиционного резинобитумного вяжущего, обеспечивающие оптимальные свойства РБВ.

Разработана технология приготовления РБВ с возможностью корректировки технологических параметров, в зависимости от особенностей структурного типа битума и степени структурированности резиновой крошки.

Доказано повышение эксплуатационных свойств асфальтобетонных покрытий при применении резинобитумного вяжущего, по сравнению с исходным битумом и полимербитумным вяжущим в более широком диапазоне эксплуатационных температур.

Внедрение результатов исследований.

Для производственного внедрения результатов диссертационной работы разработаны нормативные документы: «Производство композиционного резинобитумного вяжущего. Технические условия»; методические рекомендации «Устройство слоев покрытий из резиноасфальтобетона на основе композиционного резинобитумного вяжущего».

Результаты исследования апробированы в производственных условиях на автомобильной дороге «Владимир-Муром-Арзамас» Владимирской области.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы» и инженеров по специальности 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство», 271501 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей».

Подана заявка на получение патента на изобретение «Композиционное резинобитумное вяжущее» №2013113648, дата приоритета 26.03.2013.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на региональных, всероссийских и международных научно-практических и научно-технических конференциях: Международная конференция «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных объектов»,Санкт-Петербург, 2011; Международная научно-практическая конференция «Молодежь и научно-технический прогресс», Губкин, 2011; Международная научно-практическая конференция молодых ученых, Белгород, 2011; Международная научно-практическая конференция БГТУ, Белгород, 2011; Двенадцатая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов», Москва ,2011; Международная молодежная научная конференция «XXXVIII Гагаринские чтения», Москва, 2012 (3 место); научно-практическая конференция «Белгородская область: вчера, сегодня, завтра», Белгород, 2012.Принято участие конкурсах:"Ш-м Международном конкурсе идей К^-СЬет" по инновационным решениям в области производства и применения нефтехимических продуктов, Москва, 2012; «Участник молодежного научно-ицновационного конкурса - 2012», «Участник молодежного научно-инновационного конкурса - 2013», Международная научная конференция «Эффективные композиты для архитектурной геоники», Международная научно-практическая конференция «Инновационные

материалы, технологии и оборудования для строительства современных транспортных сооружений».

Публикации.

По теме диссертации опубликовано двенадцать научных работ, в том числе две статьи в научных журналах из списка ВАК РФ.

Структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений. Содержит 152 страниц машинописного текста, включающего 40 рисунков и фотографий, 23 таблиц, библиографический список из 161 наименований, 4 приложения.

На защиту выносятся:

- механизм структурообразования композиционного резинобитумного вяжущего;

- характер влияния особенностей химического состава, степени структурированности модификатора, технологии его измельчения и структурного типа исходного битума на конечные свойства композиционного резинобитумного вяжущего;

- состав композиционного резинобитумного вяжущего, модифицированного продуктами переработки резинотехнических изделий;

- технологии приготовления резиноасфальтобетонной смеси и устройства асфальтобетонных слоев покрытий с применением РБВ;

- результаты внедрения.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Высокий рост интенсивности, увеличение нагрузок от автотранспорта предъявляют все более высокие требования к качеству асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и к их транспортно-эксплуатационным характеристикам. В условиях широкого интервала знакопеременных температур (что характерно для территории РФ) возможно применение битума модифицированного полимером.

Одним из направлений в повышении транспортно-эксплуатационных свойств покрытий дорожных одежд является модификация битума различными полимерными добавками, направленными на расширение температурного интервала работы. Поиск наиболее эффективных модификаторов, отработка оптимальных рецептур модифицированного битума, полимерно-битумных эмульсий, а также анализ целесообразности их использования по тому или иному назначению, начатый в 50-е гг. прошлого столетия, продолжается и по сей день. Главным ориентиром для принятия технических решений являются результаты постоянно обобщаемого практического опыта [1-25].

Использование ПБВ отвечает целям государственной целевой программы "Развитие транспортной системы России", согласно которой к 2030 г. в стране должно появиться не менее 20 тыс. км современных дорог [26]. Существующая практика использования традиционных битумов для дорожного строительс