NTS - Магистраль

Адгезионные контакты, образуемые составляющими частиц КСА (каучуки различной природы) с компонентами АБС (битум, поверхность щебня и минерального заполнителя) имеют не ионную, а дисперсионную природу (силы дисперсионного взаимодействия), и в силу этого достаточно универсальны и не зависят от кислотных свойств как битума, так и поверхности минеральных частиц.

Эта особенность КСА, в частности, подтверждается испытаниями адгезии битумного вяжущего (БНД 60/90), содержащего КСА (5%), к щебню с повышенной кислотностью (Кохомский АБЗ, Карельский щебень) - адгезия чистого битума к данному щебню чрезвычайно низкая и составляет 2,2 (по 5-ти бальной шкале), а в присутствии КСА - 4,8-5.

Старение битума - ухудшение его свойств во времени - понятие сложное, комплексное и включает в себя много самых различных процессов, затрагивающих разные структурные единицы битума. При детальном рассмотрении действия КСА на битумное вяжущее, с учетом состава КСА, его распределения в объеме битума и парных взаимодействий между составляющими КСА и компонентами АБС, можно заключить, что КСА способен оказывать стабилизирующее (защитное) действие на битумное вяжущее, а следовательно, и на АБС, одновременно по нескольким механизмам:

Во-первых, разные по природе разномасштабные взаимопроникающие пространственные сетки, образуемые зацеплениями нитей текстильного корда, переплетением фрагменов различных макромолекул, связанными между собой частицами высокодисперсной резины и др., формируют в объеме битумного вяжущего некий армирующий каркас. Последний, в частности, способен препятствовать самопроизвольному, вследствие миграции, агрегированию ("слипанию") частиц твердой фазы битума – асфальтенов. А, как известно, этот самопроизвольный процесс, протекающий в жидкой фазе битума (псевдокристаллизация асфальтенов) вызывает нарастание жесткости битума, и, как следствие, его охрупчивание. Т.о., КСА способен оказывать стабилизирующее действие на битумное вяжущее путем стерических (пространственных) ограничений перемещения частиц асфальтенов и последующего их сращивания в более крупные "кристаллы", и предотвращая тем самым охрупчивание битума.

Во-вторых, одновременно с этим происходит и стабилизация свободных радикалов (неспаренных электронов), концентрирующихся в структуре асфальтенов, и являющихся потенциальными центрами окислительных процессов. Следовательно, КСА замедляет и химическое старение битума, т.е. его окисление.

В-третьих, КСА в своем составе содержит высокодисперсный порошок, который в свою очередь состоит из до 50% высокоактивного наполнителя - технического углерода. Последний, как известно, является сильным сорбером (поглотителем) ультрафиолетовых лучей (УФ-сорбер). УФ-лучи опасны тем, что вызывают сильное окисление органики, в т.ч. битума. КСА, а точнее, техуглерод в его составе, аккумулирует эти лучи и нейтрализует их, предотвращая тем самым окисление, т.е., химическое старение битума.

Очевидно, в случае КСА с битумом мы имеем ту же ситуацию, что и с минеральным модифицированным наполнителем - доломитовой мукой, поверхность которого обработана ПАВ-ми (поверхностно-активными веществами) - его введение в битум также приводит к снижению необходимого количества битума в АБС.

Л.Б.Гезенцвеем, долгое время изучавшим асфальтобетоны из активированных минеральных материалов показано, что, "...активация минеральных материалов неизбежно приводит к уменьшению расхода битума за счет более равномерного распределения вяжущего по поверхности минеральных зерен. В силу хорошего смачивания битум лучше распределяется в системе, меньше бывает неоднородностей - агрегатов в виде битумо-минеральных сгустков, меньше битумных капелек на гидрофильной поверхности. Эта активация также облегчает уплотняемость АБС и тем самым снижает пористость минеральной части». По данным Л.Б.Гезенцвея, вследствие указанных причин расход битума в горячем и теплом, песчаном асфальтобетоне при использовании активированного материала снижается на 20-30%. Эти же механизмы "работают" и в случае использования КСА, учитывая близость строения модифицирующего минерального наполнителя и КСА (структура «ядро-оболочка»).

При использовании КСА в АБС подобрана оптимальная дозировка битума, которая регулируется показателем "стекание битума" в пределах 0,07 - 0,15%. В случае выполнения данной рекомендации производителя КСА проблем с укладкой дороги не возникает.

Установлено, что для всех марок битума характер влияния КСА на свойства вяжущих (пенетрация, КиШ, вязкость, температура хрупкости и др.) однотипен.

Для упрочнения структуры возможно использование КСА как в верхних, так и в нижних слоях асфальтобетона. Экономически наиболее целесообразно КСА использовать для АБС при укладке 2-х верхних слоев дорожного полотна.