Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

A COMPREHENSIVE BINDER OF LOW MOLECULAR WEIGHT POLYMERS

Egorushkin A.V. 1 Egorushkin V.O. 1 Endzhievskaya I.G. 1 Vasilovskaya N.G. 1
1 FSAEI HPE "Siberian Federal University of Civil Engineering Institute"
Проведены исследования по подбору состава вяжущего для применения в составе цветных полимербетонов. За основу вяжущего принята нефтеполимерная смола, где в качестве пластификатора использовалось индустриальное масло. Учитывались следующие характеристики вяжущего: визуальная оценка вяжущего, глубина проникания иглы в мм, температура размягчения по кольцу и шару в 0С, растяжимость в см. При введении индустриального масла в разогретую до рабочей температуры нефтеполимерную смолу прозрачность комплексного вяжущего заметно снизилась, при этом были достигнуты характеристики, схожие с характеристиками дорожного битума. Изучалась возможность применения готового вяжущего в качестве связующего для цветных полимербетонов, однако рассматриваемое вяжущеепри нормальной температуре имеет текучую консистенцию, его применение в составе цветных полимербетонов невозможно. Состав вяжущего был модифицирован путем введения нефтеполимерной смолы, при этом были достигнуты физико-механические свойства, схожие со свойствами дорожного битума. В связи с определенным коэффициентом прозрачности всех компонентов, прозрачность вяжущего, отвечающего характеристикам дорожного битума, визуально выше всех подобранных составов.
The research on the selection of the binder for use in the composition of the colored polymer concrete. The basis of the binder is done petroleum resin, wherein the plasticizer used as an industrial oil. Consider the following characteristics of the binder: visual assessment of the binder, the depth of penetration of the needle in mm, the softening temperature of the ring and ball at 0C, extensibility in cm. With the introduction of industrial oil in a preheated to operating temperature petroleum resin transparency of complex binder significantly decreased, while were achieved characteristics similar to those of bitumen. Exploring the possibility of application of the finished binder as the binder for colored polymer concretes, however considered binder at normal temperature has a fluid consistency, its use in the composition of the colored polymer concrete is impossible. The composition of binder has been modified by the introduction of a petroleum resin, were achieved with mechanical properties similar to the properties of bitumen. In connection with determining the coefficients of all the components of transparency, transparency binder corresponding to the characteristics of bitumen, above all visually selected compositions.
colored polymer concrete.
colorless binder
petroleum resin
Одной из важнейших целей Государственной программы «Развитие транспортной системы», подготовленной во исполнение пункта 2 Указа Президента Российской Федерации от 7 мая 2012 года № 596 «О долгосрочной государственной экономической политике», является  повышение комплексной безопасности и устойчивости транспортной системы[5].

Безопасность дорожного движения из многочисленных факторов ее обеспечения также обуславливается наличием круглогодичной качественной дорожной разметки, в том числе длявыделенияпешеходных переходов, полос движения и, в свете новыхпоправок в правилах дорожного движения о новых преференциях для велосипедистов, велосипедных полос движения.Однако дорожная разметка на основе лакокрасочных материалов и холодных пластиков в условиях северных регионов страны является недолговечной, особенно в осенне-весенний период. Применение цветных полимербетонов для устройства дорожной разметки может увеличить долговечность последней и обеспечить комплексную безопасность на автомобильных дорогах.

Следует заметить, что цветные дорожные полимербетонынаходят все большее применение в градостроительстве по всему миру.

Главная проблема таких покрытий состоит вправильном выборевяжущего. Имеются исследования по применению в качестве связующего широко распространенного битума.Однако он имеет темную, непрозрачную структуру.Цвет битума сильно влияет на яркость и цветность полимербетонов. Его применение в цветных полимербетонах практически невозможно по причине присутствия в его составе густо-черных, непрозрачных компонентов [4].

Гораздо лучшие результаты получаются при использовании в составе цветных полимербетоновсветлых термопластичных полимеров. Наиболее подходящим для этих целей являются нефтеполимерные смолы (НПС)[3]. Цветность НПС по йодо-метрической шкале равна 80. Рабочая температура смолы составляет 106 0С. Однакоэти смолыпри отрицательных температурах имеютвысокую хрупкость, которая приводит к ускоренному трещинообразованию полимербетонных покрытий.

Проведены исследования по применению модифицированной НПС в качестве вяжущего, способного заменить традиционный битум в полимербетонных смесях.

Нефтеполимерная смола пластифицировалась индустриальным маслом (ИМ) в количестве 10, 20, 30, 40 % сверх 100% массы НПС. График зависимости свойств от количественного содержания пластификатора представлен на рис.1 (а,б).

 

А

Б

Рис.1. Зависимость свойств НПС от содержания пластификатора: а) температура размягчения; б) глубина проникания иглы

Физико-механические характеристики вяжущего исследовались на соответствие требованиям ГОСТ 22245 в сравнении с характеристиками битума БНД 90/130, используемого для производства асфальтобетона в 2–3 климатических зонах [2].

При проведении испытания по определению температуры размягчения по КиШ комплексного вяжущего, при 10% содержании пластификатора, стальной шарик продавил образец пластифицированной смолы в латунном кольце при t=+600C[1].

Увеличение содержания пластификатора в НПС заметно изменило физико-механические характеристики комплексного связующего, рис. 1.

Из полученных данных следует, что физико-механические характеристики пластифицированного вяжущего (состав А) – КиШ и пенетрация– отвечают требованиям ГОСТ 22245 при содержании пластификатора в количестве 30 %, при этом стальной шарик также продавил испытываемый образец.

Индустриальное масло за счет темного цвета в значительной степени влияет на конечнуюокраску вяжущего. При введении ИМ в НПС прозрачность комплексного вяжущего по визуальной оценке заметно снизилась.

Исследовалось вяжущее (состав В),в основе которого заложенанефтеполимерная смола. В тонком слое «состав В» прозрачнее, в сравнении с НПС, пластифицированной индустриальным маслом.

Свойства«состава В» изучались для возможности его применения в цветных полимербетонахи сравнивались с основными физико-механическими характеристиками битума БНД 90/130 (табл. 1).

Таблица 1. Результаты экспериментальных исследований состава «В»

 

БНД 90/130

Состав В

Глубина проникания иглы, 0,1 мм, при t=+250С

91 – 130

257

Температура размягчения по кольцу и шару, 0С, не ниже

43

20

Растяжимость при t=+250С, см, не менее

65

>100

Из проведенного исследования следует, что «состав В»при нормальной температуре имеет текучую консистенцию, что делает невозможным его применение в качестве полимера в цветных полимербетонах. Для применения последнего в качестве вяжущегоего необходимо модифицировать.

Возможность модификации «состава В» исследовалась путем введения НПС в разных количествах. В разогретый до рабочей температуры «состав В» вводилась нефтеполимерная смола в количествах 10, 20 и 30 % от массы состава, при этом свойства комплексного вяжущего значительно изменились, рис. 2 (а,б).

 

А

Б

Рис. 2. Зависимость свойств вяжущего от количественного содержания НПС: а) температура размягчения; б) глубина проникания иглы

Из проведенных испытаний следует, что характеристикам битума соответствует комплексное вяжущее (состав С) с содержанием НПС в количестве 23% со следующими показателями: КиШ – 440С, глубина проникания иглы при t=+250C – 110. Показатели растяжимости при t=+250С составляет >100 см.

При визуальном сравнении полученных проб «состава С» с «составом А» (НПС, пластифицированная ИМ в количестве 30%), «состав С» имеет более прозрачную структуру, что поспособствует использованию природного цвета минерального заполнителя в цветных полимербетонах.

Минеральный заполнитель также играет немаловажную роль в составе цветного полимербетона. Например, использование мраморной крошки позволяет сохранить цветность при длительном воздействии транспортана участках автомобильных дорог из полимербетонов.

Для получения более насыщенных цветов конечного продукта  необходимо провести исследования по введению красящих пигментов в состав вяжущего с учетом цвета минерального заполнителя.

Рецензенты:

Назиров Р.А.,д.т.н., профессор, советник ректора, по совместительству заведующий кафедрой проектирования зданий и экспертизы недвижимости Инженерно-строительного института, ФГАОУ «Сибирский федеральный университет», г.Красноярск;

Бурученко А.Е., д.т.н., профессор, зав.кафедрой физики, ФГАОУ «Сибирский федеральный университет», г.Красноярск.