<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2071-7318</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">29870</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Строительство и архитектура</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Construction and architecture</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Строительство и архитектура</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">THE EFFECT OF TYPE OF PLASTICIZER ON THE PROPERTIES OF BITUMEN  AND POLYMER-BITUMEN BINDERS</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ВЛИЯНИЕ ВИДА ПЛАСТИФИКАТОРА НА СВОЙСТВА БИТУМА  И ПОЛИМЕРНО-БИТУМНЫХ ВЯЖУЩИХ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Киндеев</surname>
       <given-names>О.Н. </given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kindeev</surname>
       <given-names>O.N. </given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Высоцкая</surname>
       <given-names>М. А.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Vysotskaya</surname>
       <given-names>M. A.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>roruri@rambler.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Шеховцова</surname>
       <given-names>С.Ю. </given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Shehovcova</surname>
       <given-names>S.Yu. </given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова</institution>
     <country>RU</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov</institution>
     <country>RU</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>1</volume>
   <issue>1</issue>
   <fpage>26</fpage>
   <lpage>30</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/29870/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/29870/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>В данной работе произведена оценка влияния различных пластификаторов на показатели свойств битума, определено необходимое их количество для разжижения вяжущего. Проведен анализ качественных характеристик образцов полимерно-битумных вяжущих (ПБВ), приготовленных с использованием различных пластификаторов и полимеров. Установлено влияние пластификатора на склонность к старению и расслаиванию ПБВ.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>In this work, we evaluated the effect of different plasticizers on the properties of bitumen and determination of their necessary quantity to liquefy the binder. The analysis of the qualitative characteristics of samples of polymer-bitumen binder (PBB) prepared using different plasticizers and polymers. The influence of plasticizer on the propensity to aging and delamination of the PBB.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>полимерно-битумные вяжущие</kwd>
    <kwd>пластификатор</kwd>
    <kwd>старение</kwd>
    <kwd>расслоение</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>polymer-bitumen binders</kwd>
    <kwd>plasticizer</kwd>
    <kwd>ageing</kwd>
    <kwd>delamination</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p> Введение. Времена, когда дорожная отрасль была отстающим звеном в экономической цепочке страны остались, к счастью, позади. Сегодня – это динамично и интенсивно прогрессирующий производственный сегмент РФ, который с каждым годом набирает обороты и темпы развития. Увеличивается протяженность дорог с твердым покрытием, появляются новые технологии и материалы, ужесточаются требования к качеству и долговечности автомобильных дорог. В свете этого, все чаще в проектную документацию на строительство и реконструкцию автомобильных дорог включаются полимерно-битумные вяжущие (ПБВ), для устройства покрытий из полимерасфальтобетонных смесей. Это связано с тем, что использование этого вяжущего позволяет уменьшить возникновение пластических деформаций и тем самым продлить срок службы покрытия [1–2]. Актуальность и востребованность данного вида вяжущего на дорожно-строительном рынке РФ активизировали многочисленные исследования в этом направлении [1–6]. Безусловно, что наиболее целесообразно и эффективно для приготовления ПБВ применять битумы с пенетрацией 130–200 и 200–300 мм-1, в этом случае не требуется пластификация, но это, к сожалению, не всегда возможно. И связано это не только с несовершенством битумов, производимых российскими нефтеперерабатывающими заводами (НПЗ). Есть золотое правило торговли, в соответствии с которым, «клиент – всегда прав!». А вот выполнить пожелания заказчика, варьируя исключительно соотношением битум/полимер, бывает невозможно. И, в этом случае,  для достижения качественных показателей модифицированного вяжущего необходимым условием становится использование пластификатора.  При этом, любой дополнительный компонент в составе ПБВ это не только удорожание продукции, но и нарушение «хрупкого» равновесия в системе «битум-полимер», поэтому к выбору пластификатора надо подходить здравомысляще и аккуратно. Основная часть. В работе, для постановки эксперимента был использован битум БНДУ 60 ОАО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез», показатели свойств, которого представлены в табл. 1, и полимеры:  Кратон D 1101 и отечественный аналог SBS L 30-01 A. Из представленной таблицы видно, что битум полностью соответствует требованиям нормативного стандарта. Таблица 1Физико-механические показатели битума БНДУ 60/90НаименованиепоказателейСТО АВТОДОР 2.1-2011Фактические результатыМетоды испытаний  Глубина прониканияиглы 0,1 мм,  при 25 ºС                        при 0 ºС &gt;51–70&gt;13 6423 ГОСТ 11501  Растяжимость,см,  при 25 ºС       при 0 ºС &gt;70Не нормируется Определение обязательно 1002,4 ГОСТ 11505ГОСТ 11505  Температура  размягчения  ºС ,&gt; 5154ГОСТ 11506 Температура хрупкости,  ºС&gt; -15-15ГОСТ 11507   Очевидно, что получить эффективное ПБВ 60 из битума с пенетрацией  64 мм-1 не возможно. Будет наблюдаться недостаток легких фракций для набухания и растворения полимера в вяжущем. В связи с этим встал актуальный вопрос о необходимости использования пластификатора. В качестве пластификаторов рассматривались: мазут М-100, масло индустриальное И-40, Азол 1101 и Унипласт.В общем виде, эффективность растворения полимера в битуме зависит от: - молекулярной массы полимера;- размера частиц полимера;- вязкости исходного битума и его группового состава;- температурного режима приготовления ПБВ;- продолжительности перемешивания вяжущего.В работе было принято, что молекулярная масса, температурный режим приготовления и продолжительность перемешивания ПБВ величины неизменные. Варьирование происходило за счет вязкости пластифицированного битума и полимера. Подбор составов ПБВ и исследование их свойств, производили по стандартной методике.Для оценки влияния различных пластификаторов на показатели свойств битума и определения необходимого их количества для разжижения вяжущего пластификатор вводился в количестве от 0 до 5 %, дальнейшее увеличение было не целесообразно с экономической точки зрения. Затем определялась вязкость битума, температура размягчения и потеря массы после прогрева. Полученные данные представлены в табл. 2, 3.  Таблица 2Динамика изменения условной вязкости битума от вида и содержания пластификатораВид пластификатораСодержание пластификатора в битуме, %012345Мазут М-100 (1)647581859197Масло И-40 (2)6877808096Азол 1101 (3)6677828696Унипласт (4)77879510095 Таблица 3Динамика изменения массы битума с пластификатором  после прогреваВид пластификатораСодержание пластификатора в битуме, %012345Мазут М-100 (1)0,40,40,40,50,60,6Масло И-40 (2)0,60,80,81,21,6Азол 1101 (3)0,40,40,70,90,9Унипласт (4)0,40,50,60,70,8   Исследуемые пластификаторы не оказали значительного влияния на температуру размягчения разжиженного битума, однако «лидером» в серии пластификаторов стало масло индустриальное. Для битума, пластифицированного маслом индустриальным характерна максимальная потеря массы после прогрева.Пластификатор не должен быть летучим. Наличие значительного количества летучих компонентов, в составе вяжущего определяет высокую скорость их испарения при прогреве, что является показателем склонности вяжущего к старению и способствует значительному изменению температуры размягчения.Минимальные показатели были получены при использовании мазута М-100 и пластификатора №4. Этот же пластификатор показал наилучший пластифицирующий эффект битума при содержании 3–4 %.Основная цель первого этапа эксперимента, путем разжижения битума выйти на его пенетрацию при температуре 25 оС в интервале 85–90 мм -1, при которой становится возможным набухание, растворение и гомогенизация полимера.В процессе интерпретации полученных результатов, за оптимальное содержание пластификатора в битуме принято: Мазут М-100 – 3,5 %;  Масло И-40 – 4,5%;  Азол – 3,5%;  Унипласт  4 – 2,5%. Установленные концентрации пластификатора были использованы для дальнейшего подбора состава ПБВ-60. Оптимальные составы ПБВ, соответствующие соотношению «цена-качество», и показатели их свойств представлены в табл. 4.  Таблица 4Показатели свойств подобранных составов ПБВ 60Показатели свойствТребованияГОСТSBS L 30-01AКратон D 1101соотношение пластификатор / полимерМазут3,5/3,2Азол3,5/3,2Унипласт3,0/3,2Азол3,5/3,2Масло И-404,5/3,2Унипласт3,0/3,2Глубина прониканияиглы 0,1 мм, при 25 ºСпри 0 ºСне менее6032 6332 6533 7035 6432 6434 6332Растяжимость, см. при 25 ºС при 0 ºС2511321238155513281426134012Температура размягчения, ºСне ниже  54656365686469Температура хрупкостипо Фраасу, ºСне выше  -20-22-21-23-21-24-21ОднородностьоднороднооднороднооднороднооднороднооднороднооднороднооднородноЭластичность, % при 25 ºСпри 0 ºС8070847182738674807282738172   Как видно из табл. 4, при использовании полимера SBS L 30-01 A наиболее эффективные составы получены при работе с пластификатором №1. Если рассматривать серию экспериментов с полимером Кратон D 1101, то необходимо отметить, что при использовании индустриального масла был получен наиболее эффективный состав ПБВ 60 с позиции стандартных показателей качества. Очевидно, это связано с его значительным содержанием. Использование мазута в качестве пластификатора не позволило получить кондиционное вяжущее.Не зависимо от вида полимера, получить вяжущие, отвечающие совокупности полезных свойств, удалось при использовании в качестве  пластификатора «Азол» и «Унипласт», что связано с  отсутствием в их составе минеральных масел и наличием органической кислоты, позволяющей им эффективно, в совокупности с битумом, растворять полимер. Известно [3], что растворение с предварительным набуханием характерно только для веществ с достаточно большой молекулярной массой, при значительной разнице в скоростях диффузии смешиваемых веществ. Набухание отличается от обычного смешивания тем, что этот процесс односторонний. Молекулы растворителя проникают в свободное пространство между звеньями изогнутых цепей макромолекул полимера, раздвигая сначала отдельные участки, а затем макромолекулы. В то время, как полимер поглощает растворитель, макромолекулы СБС не успевают переместиться в жидкую фазу. После того, как цепи макромолекул достаточно отодвинуты друг от друга и ослаблено взаимодействие между ними, начинается диффузия макромолекул в фазе растворителя. Интенсивность и качество протекающих процессов определяют на выходе товарные свойства ПБВ.Переход на новые требования к качеству используемых в дорожной отрасли материалов, обуславливает необходимость соответствия их не только отечественным стандартам [9], но и европейским требованиям [10]. В частности, для ПБВ, становятся неотъемлемыми показатели расслоения и старения, табл. 5, особенно если речь идет о системе, в которой дополнительно присутствует пластификатор. При изучении стабильности свойств, приготовленных и исследуемых ПБВ, после нахождения в тубе, максимальное расслаивание наблюдается у образцов, приготовленных с использованием масла индустриального и полимера Кратон D 1101. Дефективность состава прослеживается не только при изучении расслаиваемости в тубе, но и при изучении устойчивости к старению, которая определялась по методу TFOT, старение в тонкой пленке.Наименьшей склонностью к проявлению дефектов характеризуются образцы, приготовленные на Унипласте  и Азоле. В этом случае, расслоение и разница в показателях минимальны, не зависимо от полимера. Наивысшую склонность к деструктивным процессам (расслоению, старению) показали образцы, приготовленные с использованием масла индустриального, что в полной мере согласуется с данными табл. 2, 3, и является неопровержимым доказательством опасности его использования при приготовлении ПБВ с точки зрения потери качества продукции.   Таблица 5Склонность к деструкции  подобранных составов ПБВ 60Наименование показателяТребования ГОСТ,ENSBS L 30-01AКратон D 1101соотношение пластификатор / полимерМазут 3,5/3,2Азол3,5/3,2Унипласт3,0/3,2Азол3,5/3,2Масло И-404,5/3,2Унипласт3,0/3,2Расслаиваемость в тубеТ хр, ºС-      - верх туба-22-21-21-21-26-23- низ туба-23-21-22-22-18-22Т р, ºС5      - верх туба656465675868- низ туба636263696667Устойчивость к расслаиванию:- ∆температуры хрупкости, ºС - ∆ температуры размягчения, -5120212128811∆ температуры размягчения после прогрева, ºС53322126Устойчивость к старению метод ТFOTизменение массы, %-0,60,80,90,91,50,8температуры размягчения, ºС -2335113              Выводы. Как видно, наличие пластифицирующих компонентов в вяжущем, в ряде случаев, является необходимым условием на пути получения качественного ПБВ. Однако, стоит отметить, что именно пластификатор вносит основной вклад в процессы деструкции, проявляющиеся в виде расслоения и старения, оценку которой производили по изменению массы вяжущего и температуры размягчения после прогрева. Поэтому, одним из основополагающих требований к пластификаторам должно выступать свойство – максимально долго сохранять ими показатели, в идеальном исполнении до окончания срока использования композиции. Таким образом, можно заключить, что при разработке составов ПБВ необходимо тщательно подходить к выбору совокупности системы «битум-полимер – пластификатор»  так как существует вероятность их несовместимости, либо использовать специальные приемы, направленные на уменьшение их конкурирующей между собой способности. </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Quintero L.S., L. E. Sanabria, Analysis of Colombian Bitumen Modified With a Nanocomposite // Journal of Testing and Evaluation (JTE). 2012.  Volume 40. Issue 7. PP. 93-97.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Quintero L.S., L. E. Sanabria, Analysis of Colombian Bitumen Modified With a Nanocomposite // Journal of Testing and Evaluation (JTE). 2012.  Volume 40. Issue 7. PP. 93-97.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Marina Vysotskaya, Kuznetsov Dmitriy, Rusina Svetlana, Evgenia Chevtaeva Experience and Prospects of Nanomodification Using in Production of Composites Based on Organic Binders  // 5th International Conference NANOCON 2013 - Brno, Chech Repablik, EU.  October 16 th -18 th 2013.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Marina Vysotskaya, Kuznetsov Dmitriy, Rusina Svetlana, Evgenia Chevtaeva Experience and Prospects of Nanomodification Using in Production of Composites Based on Organic Binders  // 5th International Conference NANOCON 2013 - Brno, Chech Repablik, EU.  October 16 th -18 th 2013.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Полякова В.И., Полякова С.В. Особенности получения и применения полимерно-битумных вяжущих в дорожном строительстве // Дороги и мосты.  2013. № 3. С. 277-298</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Polyakova V.I., Polyakova S.V. Osobennosti polucheniya i primeneniya polimerno-bitumnyh vyazhuschih v dorozhnom stroitel'stve // Dorogi i mosty.  2013. № 3. S. 277-298</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Лукаш Е.А., Кузнецов Д.А., Бабанин М.В. Эффективные асфальтобетонные смеси с использованием модифицированных наполнителей. Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 57-60.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Lukash E.A., Kuznecov D.A., Babanin M.V. Effektivnye asfal'tobetonnye smesi s ispol'zovaniem modificirovannyh napolniteley. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2013. № 6. S. 57-60.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Высоцкая М.А., Фёдоров М.Ю. Разработка наномодифицированного наполнителя для асфальтобетонных смесей. Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 61-65.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vysockaya M.A., Fedorov M.Yu. Razrabotka nanomodificirovannogo napolnitelya dlya asfal'tobetonnyh smesey. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2013. № 6. S. 61-65.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Высоцкая М.А., Русина С.Ю. О перспективах использования нанотрубок при приготовлении полимер-битумного вяжущего // Дороги и мосты.  2014. №2.  С.171-187.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vysockaya M.A., Rusina S.Yu. O perspektivah ispol'zovaniya nanotrubok pri prigotovlenii polimer-bitumnogo vyazhuschego // Dorogi i mosty.  2014. №2.  S.171-187.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Хозин В. Г.,  Низамов Р.К.  Полимерные нанокомпозиты строительного назначения // Строительные материалы. 2009. №8. С. 32-35.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Hozin V. G.,  Nizamov R.K.  Polimernye nanokompozity stroitel'nogo naznacheniya // Stroitel'nye materialy. 2009. №8. S. 32-35.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Аюпов, Д.А., Мурафа А.В. Модифицированные битумные вяжущие строительного назначения // Строительные материалы. 2009.  №8. С. 50-51.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ayupov, D.A., Murafa A.V. Modificirovannye bitumnye vyazhuschie stroitel'nogo naznacheniya // Stroitel'nye materialy. 2009.  №8. S. 50-51.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">ГОСТ Р 52056-2003. Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров.  Введ. 01.01.2004.  М.: Изд-во стандартов, 2003. 23 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">GOST R 52056-2003. Vyazhuschie polimerno-bitumnye dorozhnye na osnove bloksopolimerov.  Vved. 01.01.2004.  M.: Izd-vo standartov, 2003. 23 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">EN 133399 Определение стабильности модифицированных битумов. Введ. 01.01.2015.  М.: Изд-во стандартов, 2013. 12 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">EN 133399 Opredelenie stabil'nosti modificirovannyh bitumov. Vved. 01.01.2015.  M.: Izd-vo standartov, 2013. 12 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
