Водо- и морозостойкость щебеночно-мастичного асфальтобетона, приготовленного на битуме, модифицированном сэвиленом

Введение. В настоящее время повышение долговечности дорожных асфальтобетонных покрытий является одной из актуальных задач, решение которой обеспечивает значительный экономический эффект, достигаемый за счет увеличения межремонтных сроков, а также общего срока службы автомобильных дорог. Асфальтобетонные покрытия при длительном увлажнении вследствие ослабления структурных связей могут разрушаться за счёт выкрашивания минеральных зёрен, что приводит к повышенному износу покрытий и образованию выбоин. Вода проникает в микродефекты структуры асфальтобетона, приводя к снижению прочности материала. В результате снижается коррозионная стойкость асфальтобетона. Для повышения качества вяжущего и долговечности асфальтобетонного покрытия, в частности из щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА), используют различные модифицирующие добавки, в том числе полимерные.
В связи с этим перспективным направлением представляется использование полимеров, содержащих активные группы, которые способны обеспечить повышение адгезии к минеральным материалам, в том числе из кислых пород, а следовательно, и водостойкость. Одним из таких является сополимер этилена с винилацетатом (СЭВА).
Материалы и методы. С целью изучения влияния сэвилена на водо- и морозостойкость асфальтобетонных смесей были приготовлены щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси на основе модифицированных сэвиленом битумов. В качестве исходного битума при приготовлении модифицированных вяжущих был использован БНД 70/100 Московского НПЗ. Были проведены испытания щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей на показатель содержания воздушных пустот по ГОСТ Р 58406.8.2019, коэффициент водостойкости по ГОСТ Р 58401.18–2019 и морозостойкость по ГОСТ 12801–98.
Результаты. Установлено, что содержание воздушных пустот образцов асфальтобетона значительно снижается при увеличении концентрации сэвилена, что в дальнейшем будет способствовать более высокой морозостойкости дорожного покрытия. Показано, что применение сэвилена с 22% винилацетата позволяет повысить коэффициент водостойкости асфальтобетонных смесей благодаря наличию полярных молекул в составе этиленвинилацетата, активно взаимодействующих с минеральными составляющими асфальтобетонной смеси. Применение сэвилена улучшает морозостойкость асфальтобетонных образцов. Так, наименьшее снижение прочности в испытаниях на морозостойкость показали образцы с 5% сэвилена.
Установлено, что наибольшей стойкостью к влажностному и температурному воздействию окружающей среды обладают полимерасфальтобетоны на основе вяжущего с сэвиленом, содержащим 22% винилацетата, что соответствует максимальной основности полимера.

1. Синюгина Ю. В., Лакей В. Н., Медведев А. И., Артемов А. А. Моделирование климатических факторов и усталостного разрушения асфальтобетона // Матрица научного познания. 2021. №2–1. С. 70–73.

2. Ашуров Э. Т. Повышение коррозионной устойчивости асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог // Экономика и социум. 2021. № 10(89). С.513–517.

3. Золотарев В. А., Кудрявцева С. В., Агеева Е. Н. Водоустойчивость битумополимерных вяжущих и асфальтополимербетонов на их основе // Вестник ХНАДУ. №34–35. 2006.

4. A. Onishchenko, L. Stolyarova, A. Bieliatynskyi. Evaluation of the durability of asphalt concrete on polymer modified bitumen//E3S Web of Conferences 157, 06005 (2020). DOI: 10.1051/e3sconf/202016403027.

5. Hend Ali Omar, Nur Izzi Md. Yusoff , Muhammad Mubaraki, Halil Ceylan. Effects of moisture damage on asphalt mixtures//Journal of t raffic and transportation engineering (english edition) 2020 ; 7(5) : Pp. 600 -628. DOI: 10.1016/j.jtte.2020.07.001.

6. A.A. Mamun, Md. Arifuzzaman. Nano-scale moisture damage evaluation of carbon nanotubemodified asphalt//Construction and Building Materials 193 (2018). Pp. 268–275. DOI: 10.1016/j.conbuildmat..2018.10.155Scopus.

7. Золотарев В. А., Кудрявцева С. В., Ефремов С. В. Влияние совместного введения полимеров и адгезионных добавок на свойства битумов // Вестник ХНАДУ. № 40. 2008.

8. Золотарев В. А. Битумы, модифицированные полимерами, и асфальтополимербетоны // Дорожная техника. 2009. С. 16–23.

9. Наволокина С. Н., Ядыкина В. В., Гридчин А. М. Щебеночно-мастичный асфальтобетон с использованием битума, модифицированного сэвиленом // Вестник им. В. Г. Шухова. 2021 Т. 6, № 8. С. 8–16.

10. Ядыкина В. В., Наволокина С. Н., Гридчин А. М. Повышение устойчивости щебеночно-мастичного асфальтобетона к колееобразованию за счет использования полимерных модификаторов // Строительные материалы и изделия.2020. № 6, Т. 3. С. 27–34.

11. Bhupendra Singh, Praveen Kumar. Effect of polymer modification on the ageing properties of asphalt binders: chemical and morphological investigation// Construction and Bilding Materials. 2019. № 205. Pp. 633-641. DOI: 10.1016/j.conbuildmat..2019.02.050.

12. Yadykina V. V., Navolokina S. N., Gridchin A. M. The dependence of the modified bitumen properties on the amount of vinyl acetate in the sevilen composition // Materials Science Forum. ISSN: 1662-9752. 2019.Vol. pp 175-180. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.974.175.

13. Ya Liu, Jing Zhang, Ru Chen, Jun Cai, Zhonghua Xi, hongfeng Xie. Ethylene vinyl acetate copolymer modified epoxy asphalt binders: phase separation evolution and mechanical properties// Construction and Bilding Materials. 2017. № 137. Pp. 55-65. DOI: 10/1088/1757-899X/578/1/012080.

14. Бусел А. В. Добавки этилен-винил-ацетата для модифицирования дорожных битумов // Наука и техника в дорожной отрасли. 1999. № 2. С.12–14.

15. Yuliestyan A., Cuadri A.A., GarciaMorales M., Partal P. Influence of polymer melting point and Melt Flow Index on the performance of ethylene-vinyl-acetate modified bitumen for reduced-temperature application // Materials and Design. 2016. № 96. Pp.180-188. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.02.003.

16. Ming Liang, Shisong Ren, Weiyu Fan, Xue Xin, Jingtao Shi, Hui Luo. Rheological property and stability of polymer modified asphalt: effect of various vinyl-acetate structures in EVA copolymers // Construction and Bilding Materials. 2017. № 137. Pp. 367-380. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.01.123.

17. Gordon D. Airey. Rheological evaluation of ethylene vinyl acetate polymer modified bitumens// Construction and Bilding Materials. 2002. № 16. Pp. 473-487. DOI: 10.1016/S0950-0618(02)00103-4.

18. Kezhen Yan, Jinghao Chen, Lingyun You, Shan Tian. Characteristics of compound asphalt modified by waste tire rubber (WTR) and ethylene vinyl acetate (EVA): Conventional, rheological, and microstructural properties//Journal of Cleaner Production 258 (2020) 120732. Pp. 1-14. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.120732.

19. Хузаханов Р. М., Старостина И. А., Стоянов О. В., Русанова С. Н. Характер взаимодействия на границе раздела «сополимер этилена с винилацетатом-металл» // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16, № 11. С. 191–194.