Для многих научных сфер модификация и оптимизация различных материалов имеет большое значение. Любой производимый продукт состоит из определенных материалов, и их совершенствование является основной задачей инженеров в современном мире. Битум, который является одним из основных строительных материалов, не исключение. Однако для каждой области применения битумов требуются свои свойства материала. Поэтому, для соответствия свойств битумов определенной задаче, в их состав вводят различные добавки-модификаторы. Ученые Пермского Политеха, под руководством профессора кафедры «Охрана окружающей среды» Александра Кетова, предложили способ улучшения свойств нефтебитумов в результате применения модификатора, изготовленного из резиновой крошки, получаемой при утилизации отработанных автомобильных покрышек. Предложенный способ не только улучшит свойства продукта, но и снизит экологическую нагрузку на окружающую среду вследствие вторичного использования продукта утилизации автомобильных покрышек.
Статья с результатами опубликована в журнале «Нанотехнологии в строительстве», № 3, 2023. Исследование выполнено в рамках научного проекта «Разработка научных основ экологически чистых и природоподобных технологий и рационального природопользования в области добычи и переработки углеводородного сырья» по заказу Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
Битум – это продукт переработки нефти, который широко применяется во всех областях строительства. Сам по себе чистый битум не всегда имеет требуемые свойства, кроме того, производимые битумы могут иметь существенно отличающиеся характеристики в зависимости от месторождения исходной нефти и технологии получения. Поэтому для конкретного применения в той или иной области строительства, битумы должны быть модифицированы.
В предложенном методе ученые применяют термохимическую обработку под давлением резины отработанных покрышек в присутствии специальных масел, в результате чего получается наноструктурированный продукт, совместимый с битумом. Результатом действия такого наномодификатора является повышение технических и эксплуатационных свойств битумного вяжущего и изготавливаемых на его основе строительных и дорожно-строительных материалов, таких как гидроизоляционные мастики, асфальтобетон, черный щебень.
Всего было подобрано четыре рецептуры модификаторов, с которыми были изготовлены небольшие партии битумных продуктов, изученных в ходе дальнейших исследований.
Для изготовленных модифицированных битумов ученые определили основные стандартные характеристики, такие как глубина проникновения иглы, степень прилипания к поверхности, температура размягчения, температура хрупкости и растяжимость. В результате пришли к выводу, что все четыре подобранных рецептуры позволяют получить битумосодержащие продукты с улучшенными потребительскими свойствами.
— Одним из возможных направлений использования полученного наноструктурированного битумного продукта является его применение для гидроизоляции подземных частей зданий, сооружений и коммуникаций, а также для герметизации деформационных швов. Перспективным видится использование продукта в составах асфальтовых гидроизоляционных мастик, которые можно наносить в один или несколько слоев механизированным способом или вручную на бетонные или кирпичные основания, формируя пластичное штукатурное покрытие, — объясняет заведующий кафедрой «Строительное производство и геотехника» ПНИПУ Вадим Офрихтер.
Метод ученых — термохимическая обработка под давлением резины отработанных покрышек – в результате чего можно изготавливать наноструктурный модификатор, который совместим с битумом, улучшает его свойства и расширяет область его применения.
— В своих исследованиях мы стремимся воспроизвести технические решения, которые созданы природой за миллионы лет. Действительно, многие продукты нефтехимического синтеза, в том числе и резина, в конечном счете, получены из природной нефти, поэтому мы пытаемся вернуть резину в исходное состояние, каким является битум, как компонент природной нефти. Такие природоподобные технологии как нельзя лучше соответствуют современным принципам экономики замкнутого цикла, — комментирует сотрудник Лаборатории рационального природопользования и природоподобных технологий, доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Елена Калинина.
Предложенное решение позволяет получать битумы более качественные и долговечные, а также снижает экологическую нагрузку на окружающую среду от отходов автомобильных покрышек.