Модифікація дорожніх бітумів епоксидом ріпакової олії

Abstract

Дисертація присвячена модифікуванню дорожніх бітумів епоксидом ріпакової олії, який отримують з дешевої відновлюваної сировини. В ході роботи удосконалено спосіб отримання епоксидованої ріпакової олії, що дозволило зменшити кількість стадій процесу, збільшити концентрацію реактантів, як наслідок збільшити вихід продукту. Розроблено спосіб і визначено оптимальні умови модифікування дорожніх бітумів епоксидом ріпакової олії. Встановлено, що модифікування дорожніх бітумів з допомогою ЕРО веде до покращення властивостей модифікованого бітуму незалежно від його марки (температура розм’якшення, адгезія, пенетрація, дуктильність та ін.). Зокрема, при низьких концентраціях ЕРО (2-5%) підвищується температура розм’якшення на 4-5 градусів, знижується пенетрація з 95 м10–4 до 87-92 м10–4, а при підвищенні його концентрації до 7-10% - зростає пенетрація з 95 м10–4 до 128 м10–4 і дуктильність (>150 см для бітуму марки БНД 90/130) та знижується температура розм’якшення. Адгезія модифікованих бітумів при цьому практично не змінюється. Встановлено, що введення 3% ЕРО в бітум підвищує міцність асфальтобетону на його основі за температури 293 К в 1,5 рази, та в 2 рази за температури 323 К, порівняно з асфальтобетоном на основі бітуму без добавки. Підвищується також і коефіцієнт водостійкості асфальтобетону від 0,91 до 0,97. Розрахунок собівартості ЕРО та асфальтобетонних сумішей на його основі, проведений виробничо-технічним відділом ЛКП ШРП Шевченківського району м.Львова вказує, що він може успішно конкурувати з сучасними імпортними модифікаторами. Низкое качество дорожных битумов, неудовлетворительные трещино-стойкость, эластичность, адгезия - является одной из главных причин прежде-временного разрушения дорожных покрытий. Решить данную проблему улучшения качества битумов можно способом модификации их эпоксидными соединениями на основе возобновляемого сырья. Диссертация посвящена модифицированию дорожных битумов эпоксидом рапсового масла, который получают из дешевого возобновляемого сырья. В ходе работы усовершенствован способ получения эпоксидированого рапсового масла, что позволило уменьшить количество стадий процесса, увеличить концентрацию реагентов, как следствие увеличить выход продукта. Разработан способ и определены оптимальные условия модифицирования дорожных битумов эпоксидом рапсового масла. Установлено, что модифицирование дорожных битумов с помощью ЕРМ ведет к улучшению свойств модифицированного битума независимо от его марки (температура размягчения, адгезия, пенетрация, дуктильность и др.). В частности, при низких концентрациях ЕРО (2-5%) повышается температура размягчения на 4-5 градусов, снижается пенетрация с 95 м10–4до 87-92 м10–4, а при повышении его концентрации до 7 - 10% - возрастает пенетрация с 95 м10–4 до 128 м10–4 и дуктильность (> 150 см для битума марки БНД 90/130) и снижается температура размягчения. Адгезия модифицированных битумов при этом практически не меняется. Установлено, что введение 3% ЕРМ в битум повышает прочность асфальтобетона на его основе при температуре 293 К в 1,5 раза, и в 2 раза при температуре 323 К, по сравнению с асфальтобетоном на основе битума без добавки. Повышается также коэффициент водостойкости асфальтобетона от 0,91 до 0,97. Расчет себестоимости ЕРМ и асфальтобетонных смесей на его основе, проведен производственно-техническим отделом ЛКП ШРП Шевченковского района Львова указывает, что он может успешно конкурировать с современными импортными модификаторами. Характеристики, в части прочности, асфальтобетонной смеси, которая была изготовлена с использованием модифицированного битума ЕРМ, намного выше (почти в 2 раза) по сравнению с подобными существующими смесями, позволяет соблюдать межремонтных сроков автодорог с нежестким дорожным покрытием, которые оговорены в Государственных стандартах Украина. The thesis is devoted to the bitumen modification by the epoxide of rapeseed oil (ERO), which is produced from cheap renewable resources. In this work was improved the method of producing of epoxidized rapeseed oil, thus reducing the number of process steps, increase the concentration of the reagents and consequently increase the yield. It was created method and optimal conditions for bitumen modification by the epoxide of rapeseed oil. It was established that bitumen modification using ERO leads to improved properties of modified bitumen regardless of its brand (softening temperature, adhesion, penetration, ductility, etc.). In particular, at low concentrations of ERO (2-5%) softening temperature increases on 4-5 degrees, penetration reduces from 95 m 10–4 to 87-92 m 10–4, but at higher concentrations (ERO up to 7 - 10%) - penetration increased from 95 m 10–4 to 128 m 10–4 and ductility (> 150 cm for bitumen brand BND 90/130) and softening temperature reduced. But adhesion of modified bitumen stays whisout changes. Introduction of 3% ERO to the bitumen increases strength of asphalt concrete at its base at the temperature of 293 K in 1.5 times and in 2 times at the temperature of 323 K, compared with asphalt concrete based on bitumen without additives. Increases water resistance and coefficient of asphalt concrete from 0.91 to 0.97. Calculation of cost of ERO and asphalt concrete mixtures based on it, organized by production and technical department LME RRC of Shevchenko region in Lviv, indicates that it can successfully compete with modern imported modifiers.