А. М. ИСАКОВ, независимый эксперт
НА ДАННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА В РОССИИ МЫ ПЕРЕЖИВАЕМ ПОИСТИНЕ РЕВОЛЮЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПОДХОДАХ К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ДОРОЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ. В ЧАСТНОСТИ, ПО ВЯЖУЩИМ, С ПОЗИЦИИ ГОСТ Р 58400.2–2019, ОНА ИЗМЕНИЛАСЬ ПРОСТО КАРДИНАЛЬНО. ПРИ ЭТОМ «КЛИМАТИЧЕСКИЙ» ГОСТ Р 58400.1–2019 ДАЕТ ДОСТАТОЧНУЮ СВОБОДУ В ВЫБОРЕ МОДИФИКАТОРОВ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ НУЖНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
Одной из проблем, с которой столкнулись при про изводстве марок PG с низкими температурами хрупкости –34 °С,–40 °С и т. д. стал тот факт, что получить такую низкотемпературную устойчивость вяжущего невозможно без достаточного количества пластификатора. При этом дозировка пластификатора (в зависимости от него самого, а также битума и основного модификатора) может варьироваться в диапазоне от 7% (не ниже –34°С) до 15% (если надо –40°С или даже ниже). Следует учитывать, что часть пластификатора поглощается самим битумом, а часть — полимерным модификатором. Все, что не поглощается, остается в системе в свободной, несвязанной форме. Это приводит к неожиданному эффекту изменения вязкости состава после краткосрочного старения в RTFOT (рис. 1).
То есть получаем обратный эффект, когда вяжущий материал, подвергшийся ускоренному состариванию, становится не жестче, а мягче. При приготовлении рецептур с высоким содержанием пластификатора наблюдалась просадка верхнего предела марки PG с 70 °С до 58 °С. Это приходилось исправлять увеличением дозировки самого дорогостоящего компонента рецептуры СБС-полимера. Примерно на 20–30%.
Если же использовать предварительную регулируемую химическую стабилизацию (РХС) перед вводом основного модификатора, то можно уйти от этого эффекта и даже получить определенные преимущества при фиксации верхней границы марки вяжущего (рис. 2).
РХС позволила не только уйти от эффекта размягчения вяжущего при высокой дозировке пластификатора, но и получить определенный положительный эффект по верхнему пределу температуры. При этом низкотемпературные характеристики остались на должном уровне.
Предварительная регулируемая химическая стабилизация, как ни парадоксально, позволяет стабилизировать некачественный битум при производстве «сложных» марок PG, т. е. с расширенным температурным интервалом эксплуатации. РХС может быть очень полезным предварительным шагом премодификации или даже самостоятельной химической модификацией вяжущего, если к нему не предъявляется повышенных температурных требований.
Следующий положительный экономический эффект можно наблюдать при производстве модифицированных вяжущих по ГОСТ Р 58400.2-2019. Напомню, что данный стандарт регламентирует требования к вяжущим с учетом эксплуатационных нагрузок (за счет многократного нагружения релаксации вяжущего и накопления им остаточной деформации). Для достижения максимального эффекта устойчивости к деформациям необходимо удерживать вяжущий материал по двум основным параметрам: 1) устойчивость к сдвигу; 2) восстановление после приложения нагрузки, или упругая эластичность.
Тут хотелось бы акцентировать внимание на том, что, как было и в ГОСТ Р 52056–2003, ГОСТ Р 58400.2–2019 невозможен без СБС. Только они дают нужную упругую деформацию, не выходя за рамки других требований стандарта, динамической вязкости при 1350С, например. Достичь необходимых результатов можно, как минимум, тремя способами:
- увеличить дозировку СБС-полимера (если он линейной структуры);
- заменить СБС линейной структуры на СБС радиальной структуры, что повышает, при той же дозировке, упругую эластичность, или использовать обе марки СБС в сочетании;
- совместить упругую эластичность СБС с увеличением устойчивости к сдвигу, которую дают пластомеры.
Повышение дозировки здесь дает очень хорошую эластичность, но СБС более слаб на устойчивости к сдвигу, поэтому он должен лучше работать на восстановление после приложения нагрузки, чего можно достичь исключительно увеличивая насыщенность фазы полимера в битуме, т. е., по сути, его дозировку (рис. 4).
Увеличение дозировки эластомеров в вяжущем влечет за собой увеличение динамической вязкости, в т. ч. и при 135 °С, что может выпасть за грань требований стандарта, и вы получите хороший эластичный материал, который, однако, будет очень плохо уплотняться при укладке.
Другим способом достичь нужного результата является совмещение двух (или более) марок полимеров с разными физико-механическими свойствами. Эластомера, для эластичности и восстановления, и пластомера, повышающего устойчивость к приложению нагрузки.
То есть эффект лучшей устойчивости к многократным приложениям нагрузки достигается за счет того, что пластомер подвержен меньшей деформации, но он почти не восстанавливается — восстановление за него делает эластомер, которому при этом требуется меньшая амплитуда восстановления. Это ускоряет и реакцию после снятия нагрузки, и само восстановление. Еще одним из положительных эффектом гибридных рецептур в части применения двух разных марок полимеров является тот факт, что большинство пластомеров при температуре выше 120 °С переходят в жидкую или очень подвижную фазу и являются при этом лубрикантами, т. е. материалами, снижающими вязкость при высоких температурах. (Напомню, что эластомеры, в т. ч. СБС, жидкими не бывают ни при какой температуре.)
Дополнительным положительным эффектом гибридных рецептур является то, что в качестве пластомера могут выступать определенные марки полимерных твердых бытовых отходов (ПТБО). Это позволяет достаточно продуктивно и грамотно использовать «зеленую повестку дня» при строительстве, реконструкции и ремонте дорожных покрытий.
В заключение можно сказать следующее: требования к качеству дорожной сети растут с каждым годом, а Россия ― самая большая страна в мире ― занимает лишь пятое место по протяженности дорог с твердым покрытием. А по протяженности скоростных дорог мы вообще на 38-м месте в мире. Поэтому есть куда стремиться, есть что делать, а чтобы меньше тратить на ремонт и больше ― на создание новых автотрасс, необходимо поднимать качество как материалов, так и технологий строительства.
