Влияние полиэтилена низкого давления на свойства строительного и дорожного битумов

В настоящее время основная масса (около 65%) тугоплавких битуме для доставки потребителю затариваете в крафт-бумажные мешки и транспортируется в виде болванок массой 50 или 200—250 кг. Такой способ транспортирования битума связан с большими трудностями и приводит к значительным повторам материала на месте использования.

Избежать потерь, битума на месте его потребления позволяет использование в качестве упаковочного материала полиэтилена для последующего транспортирования различными видами транспорта. В таком случае полиэтилен заменяет такие материалы как крафт-бумага, древесина и др., что имеет ряд преимуществ с точки зрения экономии последних, а также лучшей организации затаривания битумов на заводе, транспортирования и переработки на местах применения.

Сказанное послужило основанием для изучения влияния полиэтилена на эксплуатационные свойства битума.

Из литературных источников известно, что совмещение битумов с полимерами не сопровождается химической реакцией. В опытах, проводимых авторами, также наблюдалась инертность полиэтилена по отношению к битуму.

Исследовались нефтяные битумы марок БП 90/10 и БНД 90/130, изготовляемые производственным объединением «Новополоцкнефтеоргсинтез». В качестве упаковочной тары использовали полиэтилен низкого давления (ЛЭНД). Последний в количестве 1—8% (по массе) совмещали с битумами: строительным при температуре 200°С и с дорожным при температуре 175°С. Перемешивали смеси в течение 30 мин. Для полученных композиций определяли температуру размягчения, пенетрацию, растяжимость и другие технологические характеристики.

При изучении строительных битумов было установлено, что с увеличением содержания полимера в композиции битум БН 90/10 — ПЭНД повышается температура размягчения, снижается пенетрация (рис. 1). Наиболее изменение теплостойкости композиции наблюдается в пределах концентрации полимера до 5% (по массе).

При введении полимера в битум ухудшается растворимость его в бензоле. Так, растворимость в бензоле битума с добавкой 1% полимера удовлетворяет требованиям ГОСТа. Б композициях, содержащих более ПЭНД, их растворимость резко снижается: в массе видны конгломераты полимера.

ПЭНД отрицательно влияет также па растяжимость композиции. Если у неходкого битума марки БН 90 10 растяжимость при 25гС равна 3 см. то при добавке 1 % ПЭНД она составляет 1,5 см. что указывает на большую структурированность системы битум — полимер по сравнению с таковой у исходного битума.

Реологические свойства битума марки БН 90/10 и битумно-полпмерных смесей исследовали в интервале температур 70—200°С на консистометре Гепплера и ротационном вискозиметре «Ретест-2». Значения вязкости, найденные методами консистометрин и вискозиметрии, хорошо коррелируют друг с друг гм. коэффициент корреляции составляет 100.

Установлено, что марки Б11 90/10 в интервале температур 70—130 С характер течения сложный: степень аномалия меньше 1. Можно предположить, что в том интервале битум имеет пространственную структуру достаточно, чтобы сопротивляться любому напряжению, не превосходящему предела текучести. При температуре 140СС течение битума приобретает характер повеления Ньютоновской жидкости и структура материала устойчива против действия внешних нагрузок.

При введении в битум ПЭНД и увеличении концентрации последнего повышается температура перехода битума из жидкости в ньютоновскую и составляет для композиции с 1; 3 и 5% (по массе) ПЭНД соответственно 148: 160 и 200°С. Одновременно увеличивается и вязкость материалов: при температуре 140°С и напряжении сдвига 50 Н/м2 вязкость исходного битума и его композиции с 1; 3 и 5% по массе ПЭНД равна соответственно 0,9; 32; 97 и 104,2 Н-с/м2.

Таким образом, с увеличением содержания в битуме полиэтилена у системы битум-полимер возрастает структурировалиость и сопротивление деформациям, снижается пластичность.

В последнее время повысился интерес к выражению термочувствительное битумных материалов через зависимость вязкости от температуры3. Это объясняется тем. что для одних областей применения нужны материалы с небольшой чувствительностью к температуре, для других—такая температурная чувствительность желательна,.

Зависимость вязкости от температуры у битума ма.рки БН 90/10 и композиций с 1:3 и 5% по массе ПЭНД в полулогарифмических координатах представлена на рис. 2. Наибольшей аномалией вязкости, следовательно наименьшей термочувствительностью, обладает битумная композиция, содержащая 5% ПЭНД, что подтверждают приведенные выше экспериментальные данные.

Для изучения влияния полимера па свойства дорожного битума марки БНД 130 содержание ПЭНД в также изменяли в пределах 1—8%

Таким образом, установлено что ПЭНД в исследуемом интервале концентрации влияет на эксплуатационные свойства битумов. Битумы с добавкой ПЭНД до 1 % сохраняют первоначальные свойства в пределах требований ГОСТов. По-видимому, при этой полимер равномерно распределен в битуме в виде тонко-дисперсных частиц. Увеличение содержания ПЭНД в битуме больше 1 % призводит к возрастанию теплостойкости материала п ухудшению его пластичности.

Результаты настоящего лабораторного исследования будут проверены в уело внял эксплуатации материалов, изготовленных из битумов, затаренных в полиэтиленовую пленку. Опытно-промышленное производство битумов в полиэтиленовой упаковке осваивается ПО «Ново-полоцкнефтеоргсинтез» по технической документации, разработанной Новополоцким политехническим институтом