Адгезійні властивості бітуму, модифікованого епоксидом рослинного походження у присутності ініціаторів

  • В. Л. Старчевський Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
  • Ю. М. Гринчук Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів https://orcid.org/0000-0001-9023-5900
  • П. А. Маціпура Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
Ключові слова: адгезія, адипінова кислота, малеїновий ангідрид, поліетиленполіамін, епоксид ріпакової олії, нафтовий бітум

Анотація

Модифікація бітумних в'яжучих епоксидними сполуками є ефективною технологією для зміни якісних властивостей дорожніх бітумів, яка дає змогу отримувати якісні, довговічні дорожні конструкції. Проте фізико-механічні властивості модифікувальних епоксидних систем недостатньо вивчено. Проте використання нафтової сировини для виробництва епоксидних смол є досить дороговартісним і не екологічним. Тому в цій роботі запропоновано використовувати для приготування епоксидасфальтів епоксидні сполуки на підставі рослинного походження, зокрема ріпакової олії, для модифікації дорожніх бітумів. Такі епоксиди досить дешеві у виробництві, доступні, екологічні і виготовляють їх з поновлюваної сировини, яку в достатній кількості продукує Україна. Нам вдалося підвищити якісні властивості дорожнього бітуму за допомогою модифікації дорожнього бітуму епоксидом ріпакової олії. Досліджено вплив модифікатора епоксиду ріпакової олії (BERO) на фізико-механічні властивості модифікованого бітуму різними способами для підтвердження позитивного впливу добавки на зчеплювальні властивості бітуму. Вивчено адгезійні властивості модифікованого бітуму до скла та каменю, а також схильність бітумів до відшарування від щебеню впродовж тривалого періоду часу (rolling bottle test). Досліджено ефективність BERО після прогрівання бітуму. Також вивчено зчеплювальні властивості бітуму, модифікованого BERО, залежно від типу затверджувача: адипінової кислоти (АА), малеїнового ангідриду (МА) та поліетиленполіаміну (PEPA). Кращі зчеплювальні властивості з мінеральними матеріалами показав бітум, модифікований композицією BERO+PEPA. Композиції BERO+АА та BERO+МА показали практично однакові результати. Під час досліджень встановлено, що використання АА, МА чи PEPA як ініціатора дає змогу покращувати технологічні парметри процесу модифікування нафтових бітумів. Адгезійні властивості модифікованого бітуму було підтверджено різними сучасними методами аналізу.

Біографії авторів

В. Л. Старчевський, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

д-р техн. наук, професор, кафедра фізичної, аналітичної та загальної хімії

Ю. М. Гринчук, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, доцент, кафедра фізичної, аналітичної та загальної хімії

П. А. Маціпура, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

аспірант, кафедра фізичної, аналітичної та загальної хімії

Посилання

Demchuk, Yuriy, Gunka, Volodymyr, Pyshyev, Serhiy, Sidun, Iurii, Hrynchuk, Yurii, Kucinska-Lipka, Justyna, & Bratychak, Michael. (2020). Chemistry & Chemical Technology, 14(2), 251–256. https://doi.org/10.23939/chcht14.02

Demchuk, Yuriy, Sidun, Iurii, Gunka, Volodymyr, Pyshyev, Serhiy, & Solodkyy, Serhiy. (2018). Effect of Phenol-Cresol-Formaldehyde Resin on Adhesive and Physico-Mechanical Properties of Road Bitumen. Chemistry & Chemical Technology, 12(4), 456–461. https://doi.org/10.23939/chcht12.04.456

DSTU EN 12607-2:2019. (Valid state of: 2019-03-22]. (2019). Bitum ta bitumni viazhuchi. Vyznachennia oporu do tverdinnia pid vplyvom tepla ta povitria. Chastyna 2. Metod TFOT. Kyiv: Derzhstandart Ukrainy. (Natsionalnyi standart Ukrainy). [In Ukrainian].

DSTU EN 12697-11:2018. (Valid state of: 2018-11-08]. (2018). Bitumomineralni sumishi. Metody vyprobuvannia hariachykh asfaltobetonnykh sumishei. Chastyna 11. Vyznachennia zchepliuvanosti mizh zapovniuvachem i bitumom. Kyiv: Derzhstandart Ukrainy, (Natsionalnyi standart Ukrainy). [In Ukrainian].

Gunka, V., Demchuk, Yu., Pyshyev, S., et. al. (2018). The selection of raw materials for the production of road bitumen modified by phenol-cresol-formaldehyde resins. Petroleum and Coal, 60(6), 1199–1206.

Gunka, V., Sidun, I., Solodkyy, S., Vytrykush, N., & Blikharskyy, Z., Koszelnik, P., Mesaros, P. (Eds.). (2019). Hot Asphalt Concrete with Application of Formaldehyde Modified Bitumen. Proceedings of CEE 2019. Lecture Notes in Civil Engineering, 47. Springer, Cham.

Haiyan, Yin, Yuge, Zhang, Yifan, Sun, Wei, Xu, Dier, Yu, & Hongfeng, Xie. (2015). Performance of hot mix epoxy asphalt binder and its concrete. Materials and Structures. Nanjing, 48(11), 3825–3835. https://doi.org/10.1617-S11527-014-0442-0

Hrynchuk, Y., Sidun, I., Gunka, V., Prysiazhnyi, Y., Reutskyy, V., & Mosiuk, M. (2019). Epoxide of rapeseed oil-modifier for bitumen and asphalt concrete. Petroleum & Coal, 61(4), 836–842.

Hrynchuk, Yurii, Sidun, Iurii, Gunka, Volodymyr, Reutskyy, Volodymyr, Koval, Iryna, Matcipura, Pavlo, & Mosiuk, Mykola. (2020). Possibility Improvement Technology of Modification Road Bitumen by the Green 3 Epoxy Rapeseed Oil on the Basis of Renewable Raw Material. Petroleum & Coal, 62(4), 836–842.

Kang, Y., Chen, Z. M., Jiao, Z., & Huang, W. (2010). Rubberlike Thermosetting Epoxy Asphalt Composites Exhibiting Typical Yielding Behaviors, J. Appl. Polym. Sci., 116(3), 1678–1685. https://doi.org/10.1002/app.31563

Pan, L., Wang, Y. T., Wang, C. S., Wang, Z. L., & Xie, H. F. (2011). Characterization of Thermosetting Epoxy Modified Asphalt Adhesives, Thermosetting Resin, 26(4), 33–37.

Pyshyev, S., Grytsenko, Y., Solodkyy, S., Sidun, I., & Vollis, O. (2015). Using bitumen emulsions based on oxidized, distillation and modified oxidized bitumens for slurry seal production. Chem Chem Technol, 9(3), 359–366. https://doi.org/10.23939/chcht09.03.359

Starchevskyy, V., Hrynchuk, Y., Matcipura, P., Reutskyy, V. (2021). Influence of initiators on the adhesion properties of bitumen modified by natural origin epoxide. Chemistry and Chemical Technology, 15(1), 142–147. https://doi.org/10.23939/chcht15.01.142

Tekhnichni umovy: SOU 45.2-00018112-067:2011. (Valid state of: 2011-07-19). (2011). Bitumy dorozhni viazki, modyfikovani dobavkamy adheziinymy. Kyiv: Derzhstandart Ukrainy, (Natsionalnyi standart Ukrainy), 17 p. [In Ukrainian].

Wei, J., & Zhang, Y. (2012). Study on the Curing Process of Epoxy Asphalt. Journal of Testing and Evaluation, 40(7), 1169–1176. https://doi.org/10.1520/JTE20120136

Xinxing, Zhou, Shaopeng, Wu, Gang, Liu, & Pan, Pan. (2016). Molecular simulations and experimental evaluation on the curing of epoxy bitumen. Materials and Structures. Nanjing, 49(1–2), 241–247. https://doi.org/10.1617/s11527-014-0491-4

Yu, L. (2015). Application of Epoxy Asphalt to Adhesive Layer for Deck of Long-Span Steel Bridge. Highway, 3, 56–59.

Опубліковано
2021-04-29
Як цитувати
Старчевський, В. Л., Гринчук, Ю. М., & Маціпура, П. А. (2021). Адгезійні властивості бітуму, модифікованого епоксидом рослинного походження у присутності ініціаторів. Науковий вісник НЛТУ України, 31(3), 85-88. https://doi.org/10.36930/40310313
Розділ
Технологія та устаткування