Лукашевич Виктор Николаевич, докт. техн. наук, профессор
634003, г. Томск, пл. Соляная, 2
Viktor N. Lukashevich, DSc, Professor
2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk
Лукашевич Ольга Дмитриевна, докт. техн. наук, профессор
634003, г. Томск, пл. Соляная, 2
Olga D. Lukashevich, DSc, Professor
2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk
Актуальность. Все более актуальной становится проблема замедления старения асфальтобетонных дорожных покрытий, поскольку именно их состояние определяет межремонтные сроки и долговечность автомобильных дорог.
Органические вяжущие в битумоминеральных композициях (БМК) начинают подвергаться старению уже на стадии их изготовления. Этот процесс происходит на протяжении всего жизненного цикла асфальтобетона. Сложные физико-химические превращения происходят в первую очередь в адсорбционно-сольватных пленках битума на поверхности зерен минеральных материалов. Идут процессы дальнейшей полимеризации компонентов нефтяного вяжущего, сопровождающиеся увеличением их молекулярных масс в последовательности: масла → смолы → асфальтены. Повышение концентрации асфальтенов предложено называть асфальтеногенезом. Этот термин означает уменьшение содержания низкомолекулярных и увеличение высокомолекулярных фракций; рост вязкости битумных пленок, повышение их хрупкости при отрицательных температурах и, как следствие, усиление трещинообразования, разрушение дорожной одежды еще до наступления установленных нормативами сроков службы.
Целью работы являлось исследование процессов старения БМК во временном континууме под влиянием природно-климатических факторов путем контроля содержания асфальтенов в материале конструктивного слоя. Поскольку асфальтены являются практически стопроцентным концентратом парамагнитных центров, интенсивность асфальтеногенеза можно оценивать по изменениям концентрации парамагнитных центров. Таким образом, концентрация парамагнитных центров в БМК может выступать в качестве косвенного показателя степени старения БМК.
Материалы и методы исследования. В качестве минеральных компонентов использовались гранит и известняк. Вяжущим веществом служил битум марки БНД 90/130, а роль дисперсной арматуры играли полиамидные волокна, адсорбат – сырая нефть Первомайского месторождения (Томская обл.). Изменения концентрации парамагнитных центров в образцах БМК оценивались методом ЭПР на приборе RADIOPAN SE/X-25-44 с рубиновыми стержнями.
Результаты. В работе развита идея оценивания степени асфальтеногенеза по количеству парамагнитных центров в БМК. Обоснована возможность модифицирования поверхности минеральных материалов в процессе приготовления БМК путем введения в их состав полимерной дисперсной арматуры из отрезков обработанных химических волокон, пропитанных нефтепродуктами. Предложенное техническое решение позволяет снизить интенсивность асфальтеногенеза, а следовательно, и старение битумоминеральных композиций.
The problem of reducing the aging intensity of asphalt concrete pavements, which determines periods between repairs and road durability, is becoming increasingly urgent. Organic binders in bitumen-mineral compositions (BMC) start ageing already during their manufacture. This process occurs throughout the entire life cycle of asphalt concrete. Complex physicochemical transformations occur first of all, in adsorption-solvation films of bitumen on the grain surface of mineral materials. Further polymerization of oil binder components is accompanied by an increase in their molecular weight in the following order: oils → resins → asphaltenes. It is proposed to call the increase in the asphaltene concentration asphaltene genesis. This term means a decrease in the content of low-molecular fractions and an increase in high-molecular fractions; growth in viscosity of bitumen films, increase in their brittleness at negative temperatures and, as a consequence, increase in the crack formation, destruction of road surface even before the service life established by standards. It is proposed to estimate the degree of asphaltene by the quantity of paramagnetic centers in BMC.
Purpose: The aim of the work is to study the BMC ageing under the influence of natural and climatic factors by control the content of asphaltenes in the structural layer. Since asphaltenes are one hundred percent concentrate of paramagnetic centers, the intensity of the asphaltene formation can be estimated by changes in the concentration of paramagnetic centers. Thus, the concentration of paramagnetic centers in the BMC can act as an indirect indicator of BMC aging.
Methodology/approach: Granite and limestone were used as mineral components. BND 90/130 bitumen served as a binder, while polyamide fibres acted as dispersed reinforcement and crude oil from the Pervomaisky field (Tomsk Region) served as an adsorbate. Changes in the concentration of paramagnetic centres in BMC samples were evaluated using the EPR method on a RADIOPAN SE/X-25-44 device with ruby rods.
Research findings: The surface modification of mineral materials is shown during the BMC preparation by an introduction of polymer dispersed reinforcement in the BMC composition from sections of processed chemical fibers impregnated with oil products. The proposed solution allows decreasing the intensity of asphaltene formation, and, consequently, aging of bitumenmineral compositions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.