Реологические свойства и групповой химический состав окисленного битума в присутствии волокнистых материалов различной структуры

Изучены реологические свойства окисленного битума в присутствии волокнистых материалов на основе целлюлозы и хризотил-асбеста, используемых в качестве стабилизирующих добавок при производстве щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей. Установлено, что надмолекулярная структура волокон, характеризующая взаимодействие между макромолекулами, в значительной степени определяет эффективность их структурирующего действия для окисленного битума. Так, введение целлюлозного волокна приводит к повышению способности коллоидной структуры битума к одновременному возникновению упругой и пластической составляющих деформации, что обусловлено равномерным распределением волокна в дисперсионной среде битума вследствие проникновения углеводородных компонентов в межфибриллярное пространство целлюлозы и разрывам водородных связей между гидроксильными группами. В то же время наличие прочных структурных связей между макромолекулами хризотил-асбеста препятствует формированию прочной армирующей сетки в маслах битума и, как следствие, значения структурно-реологических параметров Pk1, Pk2 и Pm композиции битум–хризотил-асбест в 1,5–2 раза ниже по сравнению со значениями для композиции битум/целлюлоза. Результаты исследования группового состава и структурно-реологических свойств битумных композиций после прогрева при Т = 163 °С свидетельствуют о более высокой стабильности битумно-целлюлозной структуры к процессам термоокислительной деструкции по сравнению со структурой, сформированной в присутствии хризотил-асбеста. Методом тонкослойной хроматографии установлено, что концентрация масел в композиции битум–хризотил-асбест выше по сравнению с композицией битум–целлюлоза, свидетельствуя о том, что ослабление реологических свойств и термостабильности в присутствии хризотил-асбеста не связано с особенностями микроструктуры его волокон, склонной, по мнению ряда исследователей, к избирательной диффузии масел в капилляры фибрилл. 

1. Соломенцев, А. Б. Оценка битумоудерживающей способности стабилизирующих добавок для щебеночно-мастичного асфальтобетона в асфальтовяжущем / А. Б. Соломенцев, И. А. Баранов // Строительство и реконструкция. – 2010. – №4 (30). – С. 53–58.

2. Лукша, О. В. Структурно-реологические свойства целлюлозно-битумных композиций / О. В. Лукша // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2005. – № 5. – С. 66–68.

3. Смирнов, М. М. Асфальтобетонные смеси с добавкой асбоволокна / М. М. Смирнов // Автомобильные дороги. – 1991. – № 1. – С. 18–19.

4. Микроструктура целлюлозы и ее изучение методом релаксации ЯМР / Ю. Б. Грунин [и др.] // Высокомол. соед. Сер. А. − 2012. − Т. 54, № 3. − С. 397–405.

5. Урюпин, О. Н. Структура нанопроволок InSb в каналах хризотилового асбеста / О. Н. Урюпин, Н. Ф. Картенко, Н. Ю. Табачкова // Физика и техника полупроводников. – 2014. – Т. 48, вып. 7. − С. 1002–1006.

6. Лукашевич В. Н. Увеличение срока службы асфальтобетонных покрытий за счет двухстадийного введения органических связующих в процессе производства асфальтобетонных смесей / В. Н. Лукашевич // Строительные материалы. − 2003. − № 1. − C. 24–25.

7. Dialer, K. Über die Beziehung von molekulargewicht und viskosität bei polyvinilacetaten / K. Dialer, W. Stabentheiner // Die Makromolekulare Chemie. – 2003. – Vol. 2, iss. 3. – P. 271–278. https://doi.org/10.1002/macp.1948.020020305

8. Rheological analysis of bitumens by shear rheometer: effect of the thermal history on the results / V. Mouillet [et al.] // Proceedings of the 3rd Eurasphalt and Eurobitume Congress Held Vienna, May 2004. – Vienna, 2004. – Vol. 2. – С. 1411–1420.

9. Прогнозирование старения полимерных композиционных материалов / С. И. Иванов [и др.] // Журн. прикл. химии. – 2006. – Т. 79, вып. 10. – С. 1731–1733.