Влияние состава окисленного битума на получение стабильных битумных вяжущих, модифицированных вторичным полиэтиленом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На примере товарного битума марки БНК-У 45/190, модифицированного вторичным полиэтиленом низкой плотности в количестве 7 мас%, показано, что увеличение длительности перемешивания полимерно-битумного вяжущего от 90 до 600 мин повышает стабильность полимерно-битумных вяжущих с одновременным изменением степени сегрегации полимеробогащенной фазы от 200 до 50%. При этом при прочих равных условиях перемешивание в течение 600 мин битумов марок БНК 40/180 и БНД 90/130 с вторичным полиэтиленом низкой плотности приводит к образованию полностью расслаивающейся (степень сегрегации полимеробогащенной фазы 183%) и практически стабильной (степень сегрегации полимеробогащенной фазы 5%) смесей соответственно. Какой-либо связи между композиционными параметрами, рассчитанными по данным компонентного состава битумов, и степенью сегрегации полимерно-битумных вяжущих не выявлено. Низкая совместимость вторичного полиэтилена низкой плотности с битумом может быть связана с низким содержанием в битуме нафтеновых структур и с повышенным содержанием в нем фрагментов простых эфиров. Стабильные полимерно-битумные вяжущие могут быть получены при модификации битумов с повышенным содержанием твердых парафинов.

Об авторах

Ю. М. Ганеева

Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова

Казанского научного центра РАН, 420088, г. Казань, ул. Арбузова, д. 8

Е. Е. Барская

Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова

Казанского научного центра РАН, 420088, г. Казань, ул. Арбузова, д. 8

Г. Р. Фазылзянова

Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова

Email: gul.fazilzyanova@yandex.ru
Казанского научного центра РАН, 420088, г. Казань, ул. Арбузова, д. 8

Е. С. Охотникова

Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова

Казанского научного центра РАН, 420088, г. Казань, ул. Арбузова, д. 8

А. А. Фирсин

Казанский национальный исследовательский технологический университет

420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, д. 68

В. И. Морозов

Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова

Казанского научного центра РАН, 420088, г. Казань, ул. Арбузова, д. 8

Т. Н. Юсупова

Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова

Казанского научного центра РАН, 420088, г. Казань, ул. Арбузова, д. 8

Список литературы

  1. Goikoetxeaundia G., Fernandez M., Munoz M.E., Santamaria A. Rheology applied to investigate roofing membranes: The case of an ecological alternative // Appl. Rheol. 2009. N 19. ID 62305. http://doi.org/10.3933/ApplRheol-19-62305
  2. Xiaohu Lu, Ulf Isacsson. Modification of road bitumens with thermoplastic polymers // Polym. Testing. 2000. V. 20. N 1. P. 77–86. https://doi.org/10.1016/S0142-9418(00)00004-0
  3. Ali Topal. Evaluation of the properties and microstructure of plastomeric polymer modified bitumens // Fuel Processing Technol. 2010. V. 91. N 1. P. 45–51. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2009.08.007
  4. Ouyang C., Wang S., Zhang Y., Zhang Y. Low-density polyethylene/silica compound modified asphalts with high-temperature storage stability // J. Appl. Polym. Sci. 2006. V. 101. N 1. P. 472–479. https://doi.org/10.1002/app.23029
  5. Navarro F. J. Partal P., García-Morales M., Martín-Alfonso M. J., F. Martínez Boza, C. Gallegos, Bordado J. C. M., Diogo A. C. Bitumen modification with reactive and non-reactice (virgin and recycled) polymers: A comparative analysis // J. Ind. Eng. Chem. 2009. V. 15. N 4. P. 458–464. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2009.01.003
  6. Michele P., Paolino C., Valeria L., Shahin E., Bagdat T., Cesare Oliviero R. Bitumen and bitumen modification: A review on latest advances // Appl. Sci. 2019. V. 9. N 4. ID 742. https://doi.org/10.3390/app9040742
  7. Yousefi Ali A. Polyethylene dispersions in bitumen: The effects of the polymer structural parameters // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 90. N 12. P. 3183–3190. https://doi.org/10.1002/app.12942
  8. Fawcett A. H., McNally T., McNally G.M., Andrews F., Clarke J. Blends of bitumen with polyethylenes // Polymer. 1999. V. 40. N 23. P. 6337–6349. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00779-4
  9. Polacco G., Filippi S., Merusi F., Stastna G. A review of the fundamentals of polymer-modified asphalts: Asphalt/polymer interactions and principles of compatibility // Adv. Colloid Interface Sci. 2015. V. 224. P. 72–112. https://doi.org/10.1016/j.cis.2015.07.010
  10. Behnood A., Gharehveran M. M. Morphology, rheology and physical properties of polymer-modified asphalt binders // Eur. Polym. J. 2018. V. 112. P. 766–791. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2018.10.049
  11. Chee C. Y., Azahari H., Rehan M. Modification of bitumen characteristic by using recycled polyethylene // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2014. V. 604. N 1. P. 33–40. https://doi. org/10.1080/15421406.2014.967652
  12. Angelone S., Martinez F., Cauhape Casaux M. A comparative study of bituminous mixtures with recycled polyethylene added by dry and wet processes // RILEM Bookseries. 2015. V. 11. P. 583–584. https://doi.org/10.1007/978-94-017-7342-3_47
  13. Costa L. M. B., Silva H. M. R. D., Peralta J., Oliveira J. R. M. Using waste polymers as a reliable alternative for asphalt binder modification — Performance and morphological assessment // Constr. Build. Mater. 2019. V. 198. P. 237–244. https://doi. org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.279
  14. Nizamuddin S., Jama M. L., Gravina R., Giustozzi F. Recycled plastic as bitumen modifier: The role of recycled linear low-density polyethylene in the modification of physical, chemical and rheological properties of bitumen // J. Cleaner Prod. 2020. V. 266. ID 121988. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121988
  15. Javadi N. H. S., Hajimohammadi A., Heydari S., Ng J. J. K. C., Kypreos J.E., Khalili N. Investigating the applicability of storage stability test for waste plastic modified bitumen: Morphological analyses // Constr. Build. Mater. 2024. V. 441. ID 137451. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.137451
  16. Liang M., Xin X., Fan W., Zhang J., Jiang H., Yao Z. Comparison of rheological properties and compatibility of asphalt modified with various polyethylene // Int. J. Pavement Eng. 2019. V. 22. N 1. P. 11–20. https://doi.org/10.1080/10298436.2019.1575968
  17. Фазылзянова Г. Р., Охотникова Е. С., Ганеева Ю. М., Юсупова Т. Н., Фролов И. Н., Карабут Ю. Л. Сорбционные свойства вторичных полиэтиленов и их термическое поведение в смеси с маслом // Высокомолекуляр. соединения. Сер. А. 2022. Т. 64. № 6. С. 433–440. https://doi.org/10.31857/S2308112022700201 [Fazylzyanova G. R., Okhotnikova E. S., Ganeeva Yu. M., Yusupova T. N., Frolov I. N., Karabut Yu. L. Sorption properties of recycled polyethylenes and their thermal behavior in the mixture with oil // Polym. Sci. Ser. A. 2022. V. 64. N 6. P. 633–640. https://doi.org/10.1134/s0965545x22700353].
  18. Xu F., Zhao Y., Li K. Using waste plastics as asphalt modifier: A review // Materials. 2022. V. 15. N 1. ID 110. https://doi.org/10.3390/ma15010110
  19. Genet M. B., Sendekie Z. B., Jembere A. L. Investigation and optimization of waste LDPE plastic as a modifier of asphalt mix for highway asphalt: Case of Ethiopian roads // Case Stud. Chem. Environ. Eng. 2021. V. 4. ID 100150. https://doi.org/10.1016/j.cscee.2021.100150
  20. Mouratidis A., Manthos E. Plastic waste in dense asphalt mixes for road pavements // Insight — Civil Eng. 2024. V. 7. N 2. ID 658. https://doi.org/10.18282/ice.v7i2.658
  21. Javadi N. H. S., Heydari S., Hajimohammadi A. Evaluating effectiveness of multi-component waste plastic bags on bitumen properties: Physical, rheological, and aging // Polymers. 2024. V. 16. N 12. ID 1669. https://doi.org/10.3390/polym16121669
  22. Shi Yin, Rabin T., Feng Shi, Robert A. Shanks, Mark Combe, Tony C. Mechanical reprocessing of polyolefin waste: A review // Polym. Eng. Sci. 2015. V. 55. N 12. P. 2899–2909. https://doi.org/10.1002/pen.24182
  23. Langwieser J., Schweighuber A., Felgel-Farnholz A., Marschik C., Wolfgang B., Fischer J. Determination of the influence of multiple closed recycling loops on the property profile of different polyolefins // Polymers. 2022. V. 14. N 12. ID 2429. https://doi.org/10.3390/polym14122429
  24. Nouali M., Ghorbel E., Derriche Z. Phase separation and thermal degradation of plastic bag waste modified bitumen during high temperature storage // Constr. Build. Mater. 2020. V. 239. ID 117872. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117872
  25. Heydari S., Hajimohammadi A., Javadi N. H. S., Khalili N. The use of plastic waste in asphalt: A critical review on asphalt mix design and Marshall properties // Constr. Build. Mater. 2021. V. 309. ID 125185. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.125185
  26. Al-Hadidy A. I., Yi-Qiu T. Effect of polyethylene on life of flexible pavements // Constr. Build. Mater. 2009. V. 23. N 3. P. 1456–1464. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.07.004
  27. Desidery L., Lanotte M., Devasahayam S. Effect of waste polyethylene and wax-based additives on bitumen performance // Polymers. 2021. V. 13. N 21. ID 3733. https://doi.org/10.3390/polym13213733
  28. Piromanski B., Chegenizadeh A., Mashaan N., Nikraz H. Study on HDPE effect on rutting resistance of binder // Buildings. 2020. V. 10. N 9. ID 156. https://doi.org/10.3390/buildings10090156
  29. Фазылзянова Г. Р., Охотникова Е. С., Ганеева Ю. М. Стабильность полимерно-битумных вяжущих: влияние условий приготовления и оценка скорости расслаивания // Академический форум молодых ученых стран большой Евразии «Континент Науки». Сборник тезисов докладов. М., 2023. С. 270–271.
  30. Фазылзянова Г. Р., Охотникова Е. С., Барская Е. Е., Ганеева Ю. М., Юсупова Т. Н. Оценка совместимости модельных и товарных битумов переменного состава и вторичных полиэтиленов // ЖПХ. 2024. Т. 97. № 9–10. С. 621–632. https://doi.org/10.31857/S0044461824090032
  31. Колбановская А. С., Михайлов В. В. Дорожные битумы. М.: Транспорт, 1973. С. 264.
  32. Фирсин А. А. Модификация битумов вторичными полимерами: Дисс. на соискание уч. ст. канд. хим. наук. Казань, 2024. С. 101.
  33. Paliukaite M., Vaitkus A., Zofka A. Evaluation of bitumen fractional composition depending on the crude oil type and production technology // The 9th Int. Conf. «Environmental Engineering». Vilnius, May 22–24, 2014. URL: http://enviro.vgtu.lt (дата обращения: 14.04.2025).
  34. Tagirzyanov M. I., Yakubov M. R., Romanov G. V. A study of the processes related to coagulation of asphaltenes by electronic spin resonance // J. Can. Petrol. Technol. 2007. V. 46. N 9. P. 1–5. https://doi.org/10.2118/2004-045

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025