Состав и свойства резинобитумных вяжущих материалов

Резинобитумные вяжущие неоднородны по фазовому и химическому составу и по своей структуре являются типичными композиционными материалами, полезные свойства которых определяются свойствами его составляющих и их взаимодействием в общей системе.

Битумнорезиновое композиционное вяжущее определяется как однородная смесь окисленного дорожного битума (или смеси битумов) с достаточно мелкодисперсной крошкой из резин общего назначения, подвергнутая специальной химической обработке в процессе приготовления. В отличие от обычных битумов, новые вяжущие, сочетающие полезные свойства двух различных компонентов (главным образом, резины), неоднородны по фазовому и химическому составу и по своей природе относятся к классу композиционных материалов.

При наличии вышеназванной химически сшитой молекулярной структуры вяжущего, имеющиеся как в битуме, так и в резине опасные и токсичные соединения, по-видимому, заключены в полимерную сетку и химически связаны, поэтому их выделение затруднено. Санитарно-гигиенические испытания подтверждают, что вяжущие такой структуры выделяют значительно меньшее количество токсичных веществ, чем битум и отвечают самым жестким экологическим требованиям.

Химическая технология, по которой такие вяжущие производятся, основана на добавлении в смесь битума с резиновой крошкой специальных реагентов-катализаторов, регулирующих радикальные процессы деструкции и сшивки каучуковых цепей резины и высокомолекулярных компонентов битума. Происходит это при создании в объеме битума и на поверхности частиц резиновой крошки условий для химически инициированной ступенчатой радикальной полимеризации в режиме «живых» цепей. В результате частицы резины объединяются как между собой, так и с высокомолекулярными компонентами битума в гетерогенную, армирующую, полимерную пространственную структуру с помощью достаточно прочных химических связей. Стабильность всей дисперсной гетерогенной системы, высокую и долговременную адгезию вяжущего обеспечивают полярные молекулярные группы, также вводимые в большом количестве в химическую структуру материала в процессе его приготовления.

Приготовление резинобитумных вяжущих (РБВ) осуществляют двумя способами [24]:

1. Резиновую крошку предварительно растворяют в пластификаторе, приготавливая раствор требуемой концентрации, который затем вводят в битум. Перемешивание компонентов до однородного состояния происходит в специальной установке при температуре 150-170ºС. В качестве пластификаторов для РБВ применяют индустриальные масла марок И-20А, И-30А, И-40А, И-50А, сырье для производства нефтяных вязких дорожных битумов по ТУ 38 101582 или их смеси.

2. Все компоненты РБВ, согласно установленным составам, перемешивают в одной емкости до однородной массы. При наличии в составе РБВ пластификатора его вводят в битум при температуре 120-140ºС, перемешивают до однородного состояния. Затем при постоянном нагреве и перемешивании порционно добавляют резиновую крошку при температуре от 145-190ºС. При отсутствии в составе РБВ пластификатора битумы нагревают до 160-170 ºС, а затем порционно вводят резиновую крошку. При постоянном перемешивании доводят температуру смеси до 165-180 ºС.

Существует два метода модификации асфальтобетонных смесей [25]:

1.Введение резиновой крошки в минеральную часть. Отдозированную весовым способом резиновую крошку вводят в смесительную установку на разогретые не ниже 190 °С каменные материалы. Смесь перемешивается в течение 40-60 с. Далее в смесительную установку подают минеральный порошок, резиновую крошку и битум.

2.По второму методу каменный материал нагревают до 180-200 °С, в него вводят активированный минеральный порошок, готовят резинобитумное вяжущее в мешалках принудительного действия и в нужном количестве добавляют в нагретую смесь минеральных материалов заданного зернового состава и перемешивают. Соотношение вязкого битума марок БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90 и резиновой крошки определяют экспериментальным методом. Температура готовой смеси должна быть 165-180 °С.