sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2019-4-472-485sibadi-915Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАCONSTRUCTION AND ARCHITECTUREМОДИФИКАЦИЯ БИТУМА ТЕХНИЧЕСКИМ УГЛЕРОДОМCARBON MODIFICATION OF BITUMENhttps://orcid.org/0000-0002-9443-0903БеляевК. В.BelyaevK. V.

Беляев Константин Владимирович– кандидат технических наук, доцент кафедры «Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве»

644080, г. Омск, пр. Мира, 5

Konstantin V. Belyaev – Candidate of Technical Sciences, Department of the Operation and Service of Transport and Technological Machines and Systems in Construction

644080, Omsk,5, Mira Ave.

bkv775@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4451-2297ЧулковаИ. Л.ChulkovaI. L.

Чулкова Ирина Львовна – доктор технических наук, директор «Инженерно-строительного института»644080, г. Омск, пр. Мира, 5

Irina L. Chulkova – Doctor of Technical Sciences, Director of the Engineering and Construction Institute

644080, Omsk,5, Mira Ave.

le5@inbox.ruФГБОУ ВО «СибАДИ»РоссияSiberian State Automobile and Highway UniversityRussian Federation201908092019164472485Copyright © Беляев К.В., Чулкова И.Л., 20192019Беляев К.В., Чулкова И.Л.Belyaev K.V., Chulkova I.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/915Введение

Введение. Известно, что причинами преждевременного разрушения асфальтобетонных покрытий являются старение и невысокое качество выпускаемых битумов. В статье рассмотрены применяемые способы улучшения свойств битума. Произведён обзор результатов модификации битума с помощью технического углерода. Показано, что введение технического углерода приводит к структурным изменениям в битуме. На основании проведённого обзора в качестве перспективных модификаторов выделены добавки на основе технического углерода.

Материалы и методы

Материалы и методы. Приведены характеристики применяемых углеродных модификаторов и свойства исходного битума.

Результаты

Результаты. Экспериментально определены основные показатели модифицированного битума. Произведено сравнение влияния трёх добавок технического углерода на свойства битума. Введение активированного технического углерода снижает пенетрацию битума значительнее, чем введение неактивированного, однако при этом ухудшаются показатели старения.

Обсуждение и заключение

Обсуждение и заключение. Установлено, что введением твёрдой добавки можно увеличить вязкость битума при сохранении других характеристик, требуемых стандартами, и таким образом улучшить его тепловую устойчивость. Введение активированного технического углерода в сухом виде не оказывает существенного положительного влияния на свойства битума, в отличие от сортового углерода марки №375.

Introduction

Introduction. The causes of premature destruction of asphalt concrete coatings are aging and low quality of bitumen. The paper describes the methods for improving the bitumen properties. The authors present the review of the bitumen modification by carbon black usage. The usage of carbon black leads to structural changes in the bitumen. Therefore, the authors select carbon black additives as a promising modifiers.

Materials and methods

Materials and methods. The paper showed the characteristics of carbon modifiers and the properties of the initial bitumen.

Results

Results. The authors experimentally determined the main parameters of the modified bitumen and compared the effect of three carbon black additives on the bitumen properties. The usage of activated carbon black significantly reduced the penetration of bitumen than non-activated carbon black, however, the indicators of aging were declined.

Discussion and conclusions. As a result, the solid additive’s usage increases the bitumen viscosity with other standard characteristics’ preservation, and thus improves the bitumen thermal stability. Therefore, the usage of activated carbon black in dry forms does not affect significantly on the bitumen properties in comparison with varietal N 375 grade-carbon.

битумнаноматериалымодификаторытехнический углеродасфальтобетонbitumennanomaterialsmodifierscarbon blackasphalt concreteReferencesГуреев, А.А., Коновалов А.А., Самсонов В.В. Состояние и перспективы развития производства дорожных вяжущих материалов в России // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. 2008. №1. С.12–16.Gureev A. A., Konovalov A. A., Samsonov V. V. Sostojanie i perspektivy razvitija proizvodstva dorozhnyh vjazhushhih materialov v Rossii [State and prospects of the road binders’ production in Russia]. Mir nefteproduktov. Vestnik neftjanyh kompanij. 2008; 1:12–16 (in Russian).Джумаева О.Н., Солодова Н.Л., Емельянычева Е.А. Основные тенденции производства битумов в России // Вестник технологического университета. Изд-во КНИИТУ. 2015. Т. 18, № 20. С. 132–136.Djumaeva O.N., Solodova N.L., Malanicheva E.A. Osnovnye tendencii proizvodstva bitumov v Rossii [Main trends in the production of bitumen in Russia]. Vestnik tehnologicheskogo universiteta. Publishing house of the computer science and informational technologies. 2015; 18(20):132–136 (in Russian).Руденский А.В. Битумные вяжущие улучшенного качества, модифицированные, комплексные, композиционные // Дороги и мосты. 2007. №2. С. 208–214.Rudensky A.V. Bitumnye vjazhushhie uluchshennogo kachestva, modificirovannye, kompleksnye, kompozicionnye [Bitumen binders of improved quality, modified, complex, composite]. Dorogi i mosty. 2007; 2: 208–214 (in Russian).Иноземцев С.С., Королев Е.В. Разработка наномодификаторов и исследование их влияния на свойства битумных вяжущих веществ // Вестник МГСУ. 2013. №10. С.131–139.Inozemtsev S.S., Korolev E.V. Razrabotka nanomodifikatorov i issledovanie ih vlijanija na svojstva bitumnyh vjazhushhih veshhestv. Vestnik MGSU. 2013; 10: 131–139 (in Russian).Акимов А.Е., Ядыкина В.В., Гридчин А.М. Применение токов СВЧ для повышения характеристик дорожных битумов // Строительные материалы. 2010. №1. С.12–14.Akimov A.E., Yadykina V.V., Gridchin A.M. Primenenie tokov SVCh dlja povyshenija harakteristik dorozhnyh bitumov [Application of microwave currents to improve the characteristics of road bitumen]. Stroitel’nye materialy. 2010; 1: 12–14 (in Russian).Золотарев В.А., Маляр В.В., Лапченко А.С. Реологические свойства асфальтополимербетонов при динамическом режиме деформирования // Наука и техника в дорожной отрасли. 2008. №1. С.10–13.Zolotarev V.A., Painter V.V., Lapchenko A.S. Reologicheskie svojstva asfal’topolimerbetonov pri dinamicheskom rezhime deformirovanija [Rheological properties of asphalt polymer concrete under dynamic mode]. Nauka i tehnika v dorozhnoj otrasli. 2008; 1: 10–13 (in Russian).Пивоварова Н.А. Природа влияния постоянного магнитного поля на нефтяные дисперсные системы // Нефтепереработка и нефтехимия. 2004. №10. С.20–25.Pivovarova N.A. Priroda vlijanija postojannogo magnitnogo polja na neftjanye dispersnye sistemy [Nature of the constant magnetic field influence on oil disperse systems]. Neftepererabotka i neftehimija. 2004; 10: 20–25 (in Russian).Ярцев В.П., Долженкова М.В., Петрова Н.В. Влияние наполнителей и нанодобавок на эксплуатационные свойства композитов на основе битума // Вестник ТГТУ. 2014. Т. 20. С. 801–809.Yartsev V.P., Dolzhenkova M.V., Petrova N.I. Vlijanie napolnitelej i nanodobavok na jekspluatacionnye svojstva kompozitov na osnove bituma [Effect of fillers and additives on the performance properties of composites based on bitumen]. Vestnik TGTU. 2014; 20: 801–809 (in Russian).Жуков М.О., Толчков Ю.Н., Михалева З.А. Исследование возможности применения модификаторов на основе углеродных наноструктур в технологии эффективных строительных материалов // Молодой ученый. 2012. №5. С.16–20.Zhukov M.O., Tolchkov Yu.N., Mikhaleva Z.A. Issledovanie vozmozhnosti primenenija modifikatorov na osnove uglerodnyh nanostruktur v tehnologii jeffektivnyh stroitel’nyh materialov [Research of possibility of the modifiers’ application on the basis of carbon nanostructures in technology of effective building materials]. Molodoj uchenyj. 2012; 5: 16–20 (in Russian).Шеховцова С.Ю., Высоцкая М.А. Влияние углеродных нанотрубок на свойства ПБВ и асфальтобетона // Вестник МГСУ. 2015. №11. С.110–119.Shekhovtsova S.Yu., Vysotskaya M.A. Vlijanie uglerodnyh nanotrubok na svojstva PBV i asfal’tobetona [Influence of carbon nanotubes on the properties of PBV and asphalt concrete]. Vestnik MGSU. 2015; 11: 110–119 (in Russian).Кожитов Л.В., Запороцкова И.В., В Козлов.В. Перспективные наноматериалы на основе углерода // Вестник ВолГУ. 2009. Серия 10. Вып. 4. С. 63–85.Kozhitov L.V., Zaporotskova I.V., Kozlov. Perspektivnye nanomaterialy na osnove ugleroda [Promising carbon based nanomaterials]. Vestnik Volga. 2009; 4(10): 63–85 (in Russian).Лесовик В.С., Загороднюк Л.Х., Чулкова И.Л. Закон сродства структур в материаловедении // Фундаментальные исследования. 2014. № 3. Ч. 2. С. 267–271.Lesovik V.S., Zagorodnyuk L.Kh., Chulkova I.L. Zakon srodstva struktur v materialovedenii [Law of affinity structures in materials science]. Fundamental’nye issledovanija. 2014; 3. Part 2: 267–271 (in Russian).Шадрин В.В., Корнев Ю.В., Гамлицкий Ю.А. Изменение свойств резины в результате модификации поверхности частиц углеродного наполнителя // Механика композиционных материалов и конструкций. 2009. №3. С.41– 410.Shadrin V.V., Kornev Yu.V., Gamlitsky Yu.A. Izmenenie svojstv reziny v rezul’tate modifikacii poverhnosti chastic uglerodnogo napolnitelja [Change of rubber properties as a result of modification of the carbon filler particles’ surface]. Mehanika kompozicionnyh materialov i konstrukcij. 2009; 3: 41–410 (in Russian).Абдуллин А.И., Емельянычева Е.А. Использование технического углерода в качестве добавки к дорожным битумам // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 2. С. 275–280.Abdullin A.I., Malanicheva E.A. Ispol’zovanie tehnicheskogo ugleroda v kachestve dobavki k dorozhnym bitumam [Use of carbon black as an additive to road bitumens]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2014; 2(17): 275–280 (in Russian).Левкович Т.И., Беляков А.И., А Билько.Е., Тищенко А.С. О модификации битумов и асфальтобетонных смесей для повышения сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог // Приволжский научный вестник. 2016. №1. С.48–53.Levkovich T.I., Belyakov A.I., And Bilko. E., Tishchenko A.S. O modifikacii bitumov i asfal’tobetonnyh smesej dlja povyshenija sdvigoustojchivosti asfal’tobetonnyh pokrytij avtomobil’nyh dorog [About modification of bitumen and asphalt concrete mixes for increase of shear resistance of asphalt concrete coverings of highways]. Privolzhskij nauchnyj vestnik. 2016; 1: 48–53 (in Russian).Углова Е.В., Бессчетнов Б. В. Длительная трещиностойкость асфальтобетона дорожных покрытий // Вестник ВолГАСУ. 2011. №23 (42). С.103–109.Uglova E. V., Besschetnov B. V. Dlitel’naja treshhinostojkost’ asfal’tobetona dorozhnyh pokrytij [Long-term cracking resistance of asphaltic concrete pavement]. Vestnik VolGASU. 2011; 23 (42): 103–109 (in Russian).Соколов Ю.В. и др. Исследование структуры и свойств концентрированных битумных мастик на основе битумов и технического углерода // Строительные материалы. 2005. № 5. С. 10–11.Sokolov Ju.V. etc. Issledovanie struktury i svojstv koncentrirovannyh bitumnyh mastik na osnove bitumov i tehnicheskogo ugleroda [Research of the structure and properties of concentrated bitumen mastics based on bitumen and carbon black]. Stroitel’nye materialy. 2005; 5: 10–11 (in Russian).Бакланова О.Н. и др. Влияние параметров механической активации на изменение размеров агрегатов, текстуры и функционального состава поверхности технического углерода // Журнал прикладной химии. 2017. Т. 90. Вып. 12. С.1654–1662.Baklanova O.N. etc. Vlijanie parametrov mehanicheskoj aktivacii na izmenenie razmerov agregatov, tekstury i funkcional’nogo sostava poverhnosti tehnicheskogo ugleroda [Influence of parameters of mechanical activation on the change in the size of units, texture and functional composition of the carbon black surface]. Zhurnal prikladnoj himii. 2017; 12(90): 1654–1662 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.