Дослідження дорожніх нафтових бітумів модифікованих малеїновим ангідридом.
Автор: Фединчук Ірина Вікторівна
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Будівництво та цивільна інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Бітум є одним з основних компонентів асфальтобетонних сумішей, який відіграє важливу роль у створенні взаємозв’язку між компонентами асфальту по відношенню до факторів навколишнього середовища. Переважна більшість проблем асфальтобетонних сумішей обумовлена низькими фізичними і хімічними властивостями. В наш час найперспективнішим напрямком підвищення якості в’яжучих, з метою одержання дорожнього покриття з високими експлуатаційними характеристиками є їх модифікування. З усього різноманіття модифікуючих добавок особливої уваги заслужив малеїновий ангідрид(МА), він широко використовується як модифікатор бітуму. Взаємодія МА і бітуму характеризується складними механізмами кополімеризації з молекулами бітуму. Відомо, що смолисто-асфальтенові речовини з яких в основному складаються бітуми, можуть взаємодіяти з малеїновим ангідридом за реакцією ДільсаАльдера: Попередньо експериментально підтверджена можливість реалізації такого методу, при цьому відбувається збільшення температури розм’якшення і адгезії одержаних дорожніх бітумів. За 170°С протягом 1 год із вмістом малеїнового ангідриду 2 % мас. на бітум проведено хімічне модифікування гудрону. В процесі модифікування значно зростає температура розм’якшення бітуму з 38 до 48 °С, пенетрація зменшується з 232 до 78 0,1?мм, суттєво покращуються адгезійні властивості дорожнього бітуму (адгезія до поверхні скла збільшується з 35 до 91 %, адгезія до щебеню з 2 до 5 балів). Також при модифікуванні нафтових залишків малеїновим ангідридом спостерігалось інтенсивне спінення суміші, тому плануються дослідження одержання так званих «спінених» бітумів для дорожнього будівництва. Таким чином, на основі всього вище сказаного, видно, що дослідження процесу модифікування дорожнього нафтового бітуму малеїновим ангідридом є актуальним в цілому і, зокрема, особливо цікавим є вивчення комплексного впливу даного модифікатора на якісні характеристики бітуму. Модифікування нафтових бітумів передбачає введення в їх склад додатків, які забезпечують покращення експлуатаційних характеристик. На перший погляд просте завдання ускладнюється через відсутність розуміння усіх параметрів та умов процесу модифікування. Тобто, є важливо зрозуміти вплив (позитивний/негативний/нейтральний) малеїнового ангідриду на весь спектр показників якості бітумного матеріалу. Зокрема в цій роботі було визначено оптимальні умови (вміст модифікатора, температура, тривалість) процесу модифікування та одержання модифікованих дорожніх бітумів, що відповідають чинним нормативним документам. Для встановлення оптимального вмісту модифікатора в бітумі було вивчено вплив співвідношення бітум-модифікатор на фізико-механічні властивості бітумних композицій при фіксованих інших параметрах модифікації (часу і температури) Для вивчення впливу температури на властивості бітуму модифіковано ВERO, було зафіксовано усі параметри процесу окрім температури. Процес модифікування проводили в інтервалі температур 110-190 °C. Для вивчення впливу часу на властивості бітуму модифіковано ВERO проведено дослідження зі зміною часу від 15 до 180 хв. Отриманий модифікований бітум аналізували за такими показниками: пенетрація, температура розм’якшення, адгезія до каменю, температура крихкості. Об’єкт дослідження: окиснений дорожній бітум. Предмет дослідження: Встановлення показників якості модифікації бітумів малеїновим ангідридом. Ключові слова: бітум, малеїновий ангідрид, модифікація. Herrington, P.R.; Wu, Y.; Forbes, M.C. Rheological Modification of Bitumen with Maleic Anhydride and Dicarboxylic Acids. Fuel1999, 78, 101-110. Wang T. Reaction kinetics of methanol and maleic anhydride / Tiangui Wang, Yanmin Shen // Advanced Materials Research. - 2011. - vols. 233-235. - pp. 1623- 1627. B. G. Trivedi, B. M. Culbertson, Maleic Anhydride (Plenum Press, 1982). Kang, Y.; Wang, F.; Chen, Z. Reaction of Asphalt and Maleic Anhydride: Kinetics and Mechanism. Chem. Eng. J. 2010, 164, 230-237. Gunka, V.; Prysiazhnyi, Yu.; Hrynchuk, Yu.; Sidun, I.; Demchuk, Yu.; Shyshchak, O.; Bratychak, M. Production of Bitumen Modified with Low-Molecular Organic Compounds from Petroleum Residues. 2. Bitumen Modified with Maleic Anhydride. Chem. Chem. Technol. 2021, 15, 443-449. Kang, Y.; Wang, F.; Chen, Z. Reaction of Asphalt and Maleic Anhydride: Kinetics and Mechanism. Chem. Eng. J. 2010, 164, 230-237. Zhu Jiqing. Polymer Modification of Bitumen: Advances and Challenges / Jiqing Zhu, Bjorn Birgisson, Niki Kringos // European Polymer Journal. – 2014. – Vol. 54 Tarasov R. V. Modification of Bitumens by Polymers / R. V. Tarasov, L. V. Makarova, A.A. Kadomtseva // Modern scientific researches and innovations.- 2014. – № 5