Вивчення непаливного застосування похідних бурого вугілля для модифікації бітумів

Abstract

У статті показані дослідження з вивчення непаливного застосування похідних бурого вугілля для модифікації бітумів. В роботі використовували бітум нафтовий дорожній марки БНД 60/90 з температурою спалаху у відкритому тиглі 260 °С, температурою розм’якшення (за методом кільця і кулі) 48 °С, смолу після буровугільної термодеструкції та відходи гумової крихти та порошку. Виходячи з того, що найбільш актуальні технології непаливного використання бурого вугілля стосується напрямів, спрямованих на одержання воску, гуманних препаратів, адсорбентів, одержання цінних похідних у вигляді смол, ГР та ін., було проведено оцінка саме непаливного застосування похідних бурого вугілля для модифікації бітумів. Аналіз результатів експериментів показав, що досліджувані показники якості зразків композицій, до складу яких входять відходи гумового порошку мають підвищений комплекс, як термо-фізичних, так і фізико-механічних характеристик. Це пов'язано, очевидно, з тим, що в результаті термодеструкції гумового порошку процес набухання відбувається швидше, порівняно з гумовою крихтою розміром 2,5–4,5 мм. Однак процес деструкції та диспергування в обох випадках відбувається, природно, не повністю, а в обсязі набряклих гумових частинок знаходяться смоли та поліароматичні компоненти, що впливають на значення як термо-фізичних , так і фізико-механічних характеристик. Таким чином, встановлено, що оптимальній склад для створення ефективних полімер-модифікованих бітумів з підвищеним комплексом термо-фізичних і фізико-механічних характеристик – 40 % мас гумового порошку та 5 % мас. смоли бурого вугілля після термодеструкції. Показано, що результати лабораторних досліджень довели перспективність використання смоли бурого вугілля після термодеструкції для модифікації дорожніх бітумів. Узагальнюючи дослідження напряму непаливного використання похідних бурого вугілля у вигляді рідких продуктів - гудронових смол бурого вугілля після термодеструкції для модифікації бітумних матеріалів варто відмітити помірність одержаних результатів в порівнянні з існуючими напрямами одержання полімер-модифікованих бітумів. Про модифікації бітумів первинними та вторинними полімерами вдається значно вище покращити їх адгезій ні та експлуатаційні характеристик в порівнянні зі смолами бурого вугілля після термодеструкції. Застосування смол бурого вугілля після термодеструкції набагато менш ефективне з приводу покращення еластичності, термостійкості та зниження крихкості бітумних композицій в порівнянні з застосуванням термопластичних та термоеластомерних модифікаторів при одержані полімер-модифікованих бітумів.The article shows research into the non-fuel use of brown coal derivatives for the modification of bitumen. The work used petroleum road grade bitumen BND 60/90 with a flash point in an open crucible of 260 °C, a softening temperature (using the ring and ball method) of 48 °C, resin after lignite thermal destruction and rubber waste. and powder. Based on the fact that the most relevant technologies for the non-fuel use of brown coal concern areas aimed at obtaining wax, humane preparations, adsorbents, obtaining valuable derivatives in the form of resins, GR, etc., an assessment was made of the non-fuel use of brown coal derivatives for modification bitumen. Analysis of the experimental results showed that the studied quality indicators of the composition samples, which include waste rubber powder, have an increased complex of both thermophysical and physical-mechanical characteristics. This is obviously due to the fact that, as a result of thermal destruction of rubber powder, the swelling process occurs faster compared to crumb rubber with a size of 2.5–4.5 mm. However, the process of destruction and dispersion in both cases does not occur completely, of course, and the volume of edematous rubber particles contains resins and polyaromatic components that affect the value of both thermophysical and physical-mechanical characteristics. Thus, it has been established that the optimal composition for creating effective polymer-modified bitumens with an increased complex of thermo-physical and physical-mechanical characteristics is 40 % by weight of rubber powder and 5 % by weight. brown coal resins after thermal destruction. It is shown that the results of laboratory studies have proven the prospects of using brown coal tar after thermal destruction for the modification of road bitumen. Summarizing research into the direction of non-fuel use of brown coal derivatives in the form of liquid products – tar resins of brown coal after thermal destruction for the modification of bitumen materials, it should be noted that the results obtained are moderate in comparison with existing directions for the production of polymer-modified bitumens. Modification of bitumen with primary and secondary polymers makes it possible to significantly improve their adhesion and performance characteristics compared to brown coal resins after thermal destruction. The use of brown coal resins after thermal destruction is much less effective in improving the elasticity, heat resistance and reducing the fragility of bitumen compositions compared to the USE of thermoplastic and thermoelastomer modifiers in the production of polymer-modified bitumens.