Влияние добавок на основе синтетических восков на адгезионные свойства битумного вяжущего

Введение. В настоящее время в дорожном строительстве с целью уменьшения энергозатрат и снижения вредных выбросов все более широко применяют технологии теплых асфальтобетонных смесей. Одним из способов понижения температуры приготовления асфальтобетонной смеси является применение добавок на основе природных и синтетических восков. В связи с этим актуальным является изучение влияния восковых добавок на свойства битумного вяжущего как основы асфальтобетонной смеси. Сцепление вяжущего с минеральным заполнителем является важнейшим свойством, определяющим долговечность асфальтобетонного покрытия. Цель данной статьи– изучение влияния добавок на основе синтетических восков на адгезионные свойства битумного вяжущего.

Материалы и методы. Представлены характеристики исследованных добавок на основе синтетических восков: Вискодор ПВ-2, Sasobit и Licomont BS-100. Для моделирования процессов старения вяжущего был использован метод прогрева в тонком слое по ГОСТ 18180 с увеличенным до 9 ч временем термостатирования. Для оценки адгезии исходного и модифицированного битумного вяжущего, а также вяжущего после старения, был применен метод кипячения в воде каменного материала, покрытого битумом, и оценка внешнего вида в соответствии с ГОСТ 11508. Изучение механизма сцепления битумного вяжущего с минеральным заполнителем проводилось посредством спектрального анализа.

Результаты и обсуждение. Произведен анализ влияния добавок на основе синтетических восков на сцепление битумного вяжущего с минеральным материалом. Выявлено изменение адгезионных свойств модифицированного исследуемыми добавками битума при термоокислительном старении. Проведено сравнение ИК-спектров исходного и модифицированного битума до и после взаимодействия с каменным материалом и определены различия в механизмах влияния вводимых добавок на сцепление с минеральным заполнителем. Установлено, что добавка Вискодор ПВ-2 значительно улучшает адгезию битума. При этом эффект улучшения адгезии указанной добавкой сохраняется и после термоокислительного старения, хотя несколько снижается. Импортные добавки Sasobit и LicomontBS-100 оказывают меньшее влияние на адгезионные свойства битума.

Заключение. Полученные результаты показывают, что применение добавок на основе синтетических восков улучшает адгезионные свойства битума, что положительно отразится на долговечности дорожного покрытия. Так как отечественная добавка Вискодор ПВ-2 превосходит по эффекту улучшения адгезионных свойств известные добавки Sasobit и Licomont BS-100, внедрение в производство исследуемой добавки взамен дорогостоящих импортных позволит одновременно улучшить качество асфальтобетонного покрытия и уменьшить его стоимость.

1. Yadykina V.V., Akimov A. E., Trautvain A.I, Kholopov V.S. Influence of DAD-TA temperaturereducing additive on physical and mechanical properties of bitumen and compaction of asphalt concrete. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. No. 327. pр. 1–5. DOI 10.1088/1757-899X/327/3/032006.

2. Kenneth A., Yaw A.T. Warm-Mix Asphalt and Pavement Sustainability: A Review. Open Journal of Civil Engineering. 2016. № 6. P. 84–93. DOI:10.4236/ojce.2016.62008.

3. Лессинч В.П., Бегей А.А. Расширение строительного сезона при устройстве асфальтобетонного покрытия за счет использования теплого асфальтобетона на основе твердых углеводородов // Вестник Луганского государственного университета им. Владимира Даля. 2023. № 1(67). С. 101–106.

4. Kalgin Yu.I., Alshahwan A., Panevin N.I. Structural and Mechanical Properties of Modified Hot and Warm Mix Asphalt Concrete. Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2023. No. 2(58). P. 71–75. DOI 10.36622/VSTU.2023.2.58.008.

5. Алшахван А., Калгин Ю.И. Обзор технологий приготовления тёплых асфальтобетонных смесей // Молодой ученый. 2019. № 32(270). С. 102–107.

6. Ядыкина В.В., Михайлова О.А. Влияние температуропонижающих добавок на основе синтетических восков на свойства битума // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2023. № 3. С. 8–18. DOI 10.34031/2071-7318-2022-8-3-8-18.

7. Смирнов Д.С.,Броднева В.Е., Лобанова А.С. Анализ опыта применения теплых асфальтобетонных смесей // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. № 4(50). С. 455–461.

8. Rezaeizadeh H.M., Valenzuela W., Rezagholilou A. New Models for the Properties of Warm Mix Asphalt with Sasobit. CivilEng. 2022. Vol. 3, No. 2. P. 347–364. DOI 10.3390/civileng3020021.

9. Remisova E. Effect of additives on reducing temperature during asphalt mixtures production. 17th international multidisciplinary scientific geoconference SGEM 2017, Albena, Bulgaria, 2017. Vol. 17. P. 123–130. DOI 10.5593/sgem2017/62/S26.016.

10. Киндеев О.Н., Высоцкая М.А., Курлыкина А.В. Наполненные битумные композиции в строительной индустрии // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2023. Т. 50, № 1. С. 194–206. DOI 10.21822/2073-6185-2023-50-1-194-206.

11. Zhang H., Zhang H., Ding H. Thermal stress calculation of wax-based warm mix asphalt considering thermorheologically complex behavior. Construction and Building Materials. 2023. Vol. 368. P. 130488. DOI 10.1016/j.conbuildmat.2023.130488.

12. QiuYa., Xie Q., Ding H., Xuan W. A novel method for determining the wax precipitation temperature in wax-based warm mix asphalt. International Journal of Pavement Engineering. 2023. Vol. 24, No. 2. DOI 10.1080/10298436.2023.2287143.

13. Дюрягина А.Н., Бызова Ю.С., Саликова Н.С. Изучение влияния модификаторов на процессы смачивания минеральных наполнителейи гидрофобность битумных пленок // Химический журнал Казахстана. 2022. № 3(79). C. 28–38. DOI 10.51580/2022-3/2710-1185.77.

14. Pstrowska K., Gunka V., SidunIu Adhesion in Bitumen aggregate System: Adhesion Mechanism and Test Methods. Coatings. 2022. Vol. 12, No. 12. p. 1934. DOI 10.3390/coatings12121934.

15. Dyuryagina A.N., Degert A.I., Lutsenko A.A., Shirina T.V. Current state of the methods for determining the adhesive and cohesive properties of road bitumen // Химический журнал Казахстана. 2023. No. 4(84). pp. 101–117. DOI 10.51580/2023-4.2710-1185.44.

16. Peng Ch., Yang H., You Zh. Investigation of Adhesion Performance of Wax Based Warm Mix Asphalt with Molecular Dynamics Simulation. Materials. 2022. Vol. 15, No. 17. P. 5930. DOI 10.3390/ma15175930.

17. Пыриг Я.И., Галкин А.В. Сравнительная оценка влияния энергосберегающих добавок на свойства битума // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2020. № 90. С. 114–124. DOI 10.30977/BUL.2219-5548.2020.90.0.114.

18. Высоцкая М.А., Шеховцова С.Ю., Обухов А.Г., Есипова Ю.Ю. Устойчивость модифицированных вяжущих на основе окисленных и остаточных битумов к термодеструкции // Вестник СибАДИ. 2017; 6(58): 140–147. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2017-6(58)-140-147

19. Шестаков Н.И., Хохлова Н.В., Приходько А.Ю. Влияние термостабилизирующих добавок на адгезионные свойства битумов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2024. № 2(782). С. 52–62. DOI 10.32683/0536-1052-2024-782-2-52-62.

20. Ядыкина В.В., Холопов В.С., Михайлова О.А. Изменение свойств битума, модифицированного температуропонижающими добавками // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2022. № 3(155). С. 100–104.

21. Silva H.M.R.D., Oliveira, J.R.M. Peralta J., Zoorob S.E. Optimization of warm mix asphalts using different blends of binders and synthetic paraffin wax contents. Construction and Building Materials. 2010. № 9. Pр. 1621–1631. DOI 10.1016/j.conbuildmat.2010.02.030

22. Sigwarth T., Büchner J., Wistuba M. P. BioDegradable Wax to Modify Asphalt Binder for Warm Mix Asphalt. Sustainability. 2022. Vol. 14, No. 16. P. 10219. DOI 10.3390/su141610219.

23. Jamshidi A., Hamza M.O., You Z. Performance of Warm Mix Asphalt containing Sasobit: State-of-theart. Construction and Building Materials. 2013. №. 38. Pр. 530–553. DOI 10.1016/j.conbuildmat.2012.08.015.

24. Zhao G. Workability ofSasobit Warm Mixture Asphalt. 2012 International Conference on Future Energy, Environment, and Materials. 2012. № 16. Pр. 1230–1236. DOI:10.1016/j.egypro.2012.01.196.

25. Tong B., Song, X., Shen, J., Jiang, T., Chen, J., Niu, J. Effect of Sasobit warm mix on micro properties of asphalt with different degrees of regeneration // Frontiers in Materials. 2022. № 9. DOI 10.3389/fmats.2022.950550.

26. Weigel S., Stephan D., The prediction of bitumen properties based on FTIR and multivariate analysis methods// Fuel. 2017. Vol. 208. Pp. 655–661. DOI 10.1016/j.fuel.2017.07.048.

27. Yue M., Yue J., Wang R., Xiong Y. Evaluating the fatigue characteristics and healing potential of asphalt binder modified with Sasobit and polymers using linear amplitude sweep test// Construction and Building Materials. 2021. Vol. 289. P. 123054. DOI 10.1016/j.conbuildmat.123054.

28. Шарафиева Р.Р., Умарова Н.Н., Сопин В.Ф. Применение методов ИК-спектроскопии и хемометрики в анализе имидазолинов// Вестник Технологического университета. 2023. Т. 26, № 6. С. 62–65. DOI 10.55421/1998-7072-2023-26-6-62.

29. Аюпов Л.И., Потапова Р.И., Казакулов Д.А., Хакимуллин Ю. Н. Исследование составов дорожных поверхностно-активных веществ // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. № 3(45). С. 178–188.