Анализ влияния вторичных полимеров на свойства полимер-модифицированного битума
Просмотры: 9 / Загрузок PDF: 13
DOI:
https://doi.org/10.32523/2616-6771-2025-150-1-66-81Ключевые слова:
битум, вторичный полипропилен, полимерные добавки, полимерно-битумные вяжущие материалы, модификацияАннотация
В данной работе исследуется модификация битума вторичным полипропиленом с точки зрения химических взаимодействий, структурных изменений и улучшения эксплуатационных характеристик битумно-полимерной системы. Рассматриваются процессы растворения и диспергирования полимера в битумной матрице, а также влияние молекулярной структуры полипропилена на реологические, термические и механические свойства полученного композита.
Описаны ключевые стадии подготовки битумно-полимерных композиций, включая термостабилизацию, гомогенизацию, определение оптимального соотношения компонентов и методы их смешивания. Проведен анализ изменений физико-химических характеристик модифицированного битума: температуры размягчения и глубины проникновения иглы при 25°C.
Результаты исследования показали, что введение вторичного полипропилена способствует увеличению термостойкости, повышению вязкости и улучшению адгезионных свойств битума. Это позволяет расширить его применение в составе асфальтобетонных покрытий, улучшая их долговечность и устойчивость к климатическим факторам.
Дополнительно изучены различные концентрации полимерной добавки (от 2% до 6%) и их влияние на структурные изменения битумного вяжущего. Полученные данные свидетельствуют о том, что оптимальная концентрация полипропилена обеспечивает улучшенные эксплуатационные свойства, снижая пластическую деформацию и повышая механическую прочность.
Применение вторичного полипропилена позволяет не только повысить качество дорожных покрытий, но и решить проблему утилизации полимерных отходов, снижая нагрузку на окружающую среду. Это открывает перспективы для дальнейших исследований в области полимерной модификации битума и разработки более экологичных и долговечных асфальтобетонных материалов.
Дополнительно рассмотрены механизмы взаимодействия полипропилена с битумной матрицей, включая влияние молекулярной массы, степени кристалличности и термической стабильности полимера.
Проведен сравнительный анализ свойств битума, модифицированного различными видами вторичных полимеров, что позволило выявить наилучший вариант для применения в дорожном строительстве.
Скачивания
Библиографические ссылки
Al-Abdul Wahhab, H. I., Dalhat, M. A., & Habib, M. A. (2017). Storage stability and high-temperature performance of asphalt binder modified with recycled plastic. Road Materials and Pavement Design, 18(sup1), 1117–1134. https://doi.org/10.1080/14680629.2016.1207554
Behl, A., Sharma, G., & Kumar, G. (2014). A sustainable approach: Utilization of waste PVC in asphalting of roads. Construction and Building Materials, 54, 113–117. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2013.12.050
Behnood, A., Modiri Gharehveran, M. (2019). Morphology, rheology, and physical properties of polymer-modified asphalt binders. European Polymer Journal, 112, 766–791. https://doi.org/10.1016/J.EURPOLYMJ.2018.10.049
Brasileiro, L., Moreno-Navarro, F., Tauste-Martínez, R., Matos, J., & Rubio-Gámez, M. del C. (2019). Reclaimed polymers as asphalt binder modifiers for more sustainable roads: A review. Sustainability, 11(3), 646. https://doi.org/10.3390/SU11030646
, Celauro, C., Saroufim, E., Mistretta, M. C., & La Mantia, F. P. (2020). Influence of short-term aging on mechanical properties and morphology of polymer-modified bitumen with recycled plastics from waste materials. Polymers, 12(9), 1985. https://doi.org/10.3390/POLYM12091985
Dalhat, M. A., & Al-Abdul Wahhab, H. I. (2017). Performance of recycled plastic waste modified asphalt binder in Saudi Arabia. International Journal of Pavement Engineering, 18(4), 349–357. https://doi.org/10.1080/10298436.2015.1088150
Dalhat, M. A., & Al-Adham, K. (2023). Review on laboratory preparation processes of polymer-modified asphalt binder. Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), 10(2), 159–184. https://doi.org/10.1016/J.JTTE.2023.01.002
García-Morales, M., Partal, P., Navarro, F. J., Martínez-Boza, F., Gallegos, C., González, N., González, O., & Muñoz, M. E. (2004). Viscous properties and microstructure of recycled EVA-modified bitumen. Fuel, 83(1), 31–38. https://doi.org/10.1016/S0016-2361(03)00217-5
García-Travé, G., Tauste, R., Moreno-Navarro, F., Sol-Sánchez, M., & Rubio-Gámez, M. C. (2016). Use of reclaimed geomembranes for modification of mechanical performance of bituminous binders. Journal of Materials in Civil Engineering, 28(7), 04016021. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001507
Geyer, R., Jambeck, J. R., & Law, K. L. (2017). Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances, 3(7), e1700782. https://doi.org/10.1126/sciadv.1700782/suppl_file/1700782_sm.pdf
Hossain, N., Zaini, J., Mahlia, T. M. I., & Azad, A. K. (2019). Elemental, morphological and thermal analysis of mixed microalgae species from drain water. Renewable Energy, 131, 617–624. https://doi.org/10.1016/J.RENENE.2018.07.082
Ishag Obi, N., Najib Razali, M., & Hamid Nour, A. (2022). The potentials of emulsified modified bitumen (EMB) for coating and insulation: An overview. Materials Today: Proceedings, 57, 1288–1295. https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2021.11.598
Joohari, I. B., & Giustozzi, F. (2020). Chemical and high-temperature rheological properties of recycled plastics-polymer modified hybrid bitumen. Journal of Cleaner Production, 276, 123064. https://doi.org/10.1016/J.JCLEPRO.2020.123064
Karmakar, S., & Roy, T. K. (2020). Influence of plastic waste on chemical and mechanical properties of modified bitumen used in the bituminous mix for flexible pavement. Journal of Materials in Civil Engineering, 33(1), 04020440. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0003545
Khan, I. M., Kabir, S., Alhussain, M. A., & Almansoor, F. F. (2016). Asphalt design using recycled plastic and crumb-rubber waste for sustainable pavement construction. Procedia Engineering, 145, 1557–1564. https://doi.org/10.1016/J.PROENG.2016.04.196
Lee, S., Park, Y. K., & Lee, J. (2023). Upcycling of plastic and tire waste toward use as modifier for asphalt binder. Energy & Environment, 35(4), 510–524. https://doi.org/10.1177/0958305X231173999
Maharaj, R., Maharaj, C., & Hosein, A. (2018). Performance of waste polymer modified road paving materials. Journal of Elastomers & Plastics, 34(1), 19–33. https://doi.org/10.1177/147776061803400102
Mazurek, G., Šrámek, J., & Buczyński, P. (2022). Composition optimisation of selected waste polymer-modified bitumen. Materials, 15(24), 8714. https://doi.org/10.3390/MA15248714
Nizamuddin, S., Boom, Y. J., & Giustozzi, F. (2021). Sustainable polymers from recycled waste plastics and their virgin counterparts as bitumen modifiers: A comprehensive review. Polymers, 13(19), 3242. https://doi.org/10.3390/POLYM13193242
Plastics-the facts 2016: An analysis of European plastics production, demand and waste data. (n.d.).
Sarang, G., Lekha, B. M., Krishna, G., & Ravi Shankar, A. U. (2016). Comparison of stone matrix asphalt mixtures with polymer-modified bitumen and shredded waste plastics. Road Materials and Pavement Design, 17(4), 933–945. https://doi.org/10.1080/14680629.2015.1124799
Syrmanova, K. K., Botashev, E. T., Tleuov, D. B., Suleimenova, M. T., Eshankulov, A. A., & Kaldybekova, Z. B. (2017). Research of oil road bitumen modification with low density polyethylene. Oriental Journal of Chemistry, 33(1), 470–477. https://doi.org/10.13005/OJC/330155
Tahmoorian, F., Samali, B., & Yeaman, J. (2018). Evaluation of structural and thermal properties of rubber and HDPE for utilization as binder modifier. In Modified Asphalt. https://doi.org/10.5772/INTECHOPEN.75535
Wang, J., Yuan, J., Xiao, F., Li, Z., Wang, J., & Xu, Z. (2018). Performance investigation and sustainability evaluation of multiple-polymer asphalt mixtures in airfield pavement. Journal of Cleaner Production, 189, 67–77. https://doi.org/10.1016/J.JCLEPRO.2018.03.208
Yang, Q., Lin, J., Wang, X., Wang, D., Xie, N., & Shi, X. (2024). A review of polymer-modified asphalt binder: Modification mechanisms and mechanical properties. Cleaner Materials, 12, 100255. https://doi.org/10.1016/J.CLEMA.2024.100255
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 A. Syzdyk, G. Seitenova, E. Zhakmanova, L. Tolymbekova (Author)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
