Анотація до роботи:

Самойлова О.E. Дорожні асфальтобетони з комплексно-модифікованою мікроструктурою з використанням реакційноздатного термопласту Елвалой АМ. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби. – Донбаська національна академія будівництва і архітектури, Макіївка, 2007 р.

Дисертацію присвячено теоретичному і експериментальному обґрунтуванню отримання довговічних і ресурсоекономічних асфальтобетонів комплексною модифікацією їх мікроструктури, а саме: бітуму – етиленгліцидилакрилатом сумісно з поліфосфорною кислотою ПФК-105, а мінерального порошку – шламу нейтралізації сталедротоканатних заводів механоактивацією полімермісткими відходами виробництва епоксидних смол. Методами диференційно - скануючої калориметрії, термогравіметричного аналізу встановлено хімічну взаємодію асфальтогенових кислот бітуму з епоксигрупами Елвалою АМ, які інтенсифікуються у присутності поліфосфорної кислоти, що приводить до формування просторової полімерної сітки у бітумополімерному в’яжучому. З використанням методу математичного планування експерименту оптимізовано склади асфальтополімербетонів з комплексно-модифікованою мікроструктурою. Вивчені технологічні властивості асфальтополімербетонних сумішей і фізичні та деформаційні показники асфальтополімербетонів. Результати роботи реалізовано під час промислового виробництва асфальтополімербетонних сумішей.

1. Теоретично і експериментально доказано, що ефективним способом отримання довговічних і ресурсоекономічних асфальтобетонів є комплексна модифікація їх мікроструктури: бітуму – етиленгліцидилакрилатом сумісно з поліфосфорною кислотою ПФК-105, а мінерального порошку – шламу нейтралізації сталедротоканатних заводів – механоактивацією полімермісткими відходами виробництва епоксидних смол (ПВЕС).

2. Методами диференційно-скануючої калориметрії і термогравіметричного аналізу встановлено хімічну взаємодію асфальтогенових кислот бітуму з епоксигрупами Елвалою АМ, який інтенсифікується у присутності поліфосфорної кислоти, що призводить до формування просторової полімерної сітки у бітумополімерному в’яжучому.

3. При концентрації полімермістких відходів виробництва епоксидних смол 2,0-2,5% на поверхні шламу нейтралізації сталедротоканатних заводів формується структурований шар модифікатора, що пов’язаний міжмолекулярними, водневими і донорно-акцепторними зв’язками з поверхнею мінерального порошку. Це призводить до підвищення змочування поверхні мінерального порошку (МП) бітумополімерним в’яжучим (БПВ), а отже – до сорбції компонентів БПВ на поверхні МП.

4. Встановлено, що при виробництві бітумополімерного в’яжучого (бітум, модифікований Елвалоєм АМ) нафтовий дорожній бітум і Елвалой АМ необхідно сполучати протягом години при 195-200С, потім термостатувати протягом семи годин при температурі 190-200С. Показано, що для ефективного зниження енергоємності виробництва БПВ необхідно систему модифікувати поліфосфорною кислотою ПФК-105 (0,2% від маси бітуму). В цьому разі бітум сполучають з Елвалоєм АМ при температурі 165С протягом години в умовах турбулентності потоку, добавляють ПФК-105 і продовжують сполучати композицію 20-30 хвилин.

5. В системі «бітум (П₂₅ = 50-150 град.) – Елвалой АМ (1,5-2,5%) – масова концентрація полімермістких відходів виробництва епоксидних смол на поверхні шламу нейтралізації сталедротоканатних заводів (0,5-2,5%)» з використанням методу математичного планування експерименту встановлені оптимальні концентраційні співвідношення (бітум П₂₅ = 90-150 град, Елвалой АМ 1,5-2,5%, ПВЕС 2,0-2,5%), що забезпечують задані показники якості бетону з комплексно-модифікованою мікроструктурою: межа міцності на стиск: при 0С – не більше 13 МПа; при 20С – не менше 2,5 МПа; при 50С – не менше 1,3 МПа.

6. Асфальтополімербетонні суміші характеризуються підвищеною ущільненістю в інтервалі температур 70-130С, а бетони – підвищеним опором зсуву при високих позитивних температурах (умовна жорсткість при 60С 4641-5953 Н/мм); вони характеризуються підвищеною щільністю, довготривалою водостійкістю, морозостійкістю і атмосферостійкістю.

7. Розроблено рекомендації з виробництва і використання асфальтобетонних сумішей з комплексно-модифікованою мікроструктурою з використанням реакційноздатного термопласту Елвалою АМ. Асфальтополімербетонні суміші, що вміщують у своєму складі бітум, модифікований Елвалоєм АМ сумісно з поліфосфорною кислотою ПФК-105, в кількості 350 т впровадженні у Новоазовському райавтодорі Донецького об’єднання «Облавтодор».

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Братчун В.И., Самойлова Е.Э., Беспалов В.Л., Пактер М.К. Битумополимерные вяжущие и асфальтополимербетоны, модифицированные Элвалоем АМ в комбинации с полифосфорной кислотой // Сучасне промислове та цивільне будівництво. – 2007. – Т.3, № 1. –
   С. 17-27.

Особистий внесок – експериментальні дослідження показників якості асфальтополімербетонів, що містять Елвалой АМ у комбінації з поліфосфорною кислотою ПФК-105.

2. Братчун В.И., Беспалов В.Л., Рыбалко И.Ф., Пактер М.К., Самойлова Е.Э. Об утилизации шламов нейтрализации сталепроволочноканатных заводов. // Современные проблемы строительства. – Донецк: Украинская государственная строительная корпорация «Укрстрой», 2004. – 32 (7). – С. 118-124.

Особистий внесок – аналіз формування поверхневих шарів у системі «шлам нейтралізації травлених розчинів – полімермісткий відход виробництва епоксидних смол».

3. Самойлова Е.Э. Современные аспекты применения битумополимерных вяжущих для производства дорожных асфальтобетонов. // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. «Композиційні матеріали для будівництва». – 2004 – 1 (43). – Т. 1. – С. 151-154.

4. Братчун В.И., Пактер М.К., Беспалов В.Л., Самойлова Е.Э., Гуляк Д.В. О физико-химических принципах получения асфальто- и дегтебетонов повышенной долговечности. // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. «Композиційні матеріали для будівництва». – 2004. – 1 (43). – Т. 2. – С. 13-17.

Особистий внесок – формулювання вимог до компонентів комплексно-модифікованої мікроструктури.

5. Самойлова Е.Э. Исследование теплоты смачивания минеральных порошков при получении асфальтовяжущих и асфальтополимервяжущих, модифицированных Элвалоем АМ. // Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури. «Композиційні матеріали для будівництва». – 2005. – 1 (49). – С. 120-125.

6. Братчун В.И., Самойлова Е.Э., Беспалов В.Л., Пактер М.К., Поливцев С.С. Оптимизация состава асфальтовяжущего вещества «Битум-Элвалой АМ – шлам нейтрализации травильных растворов (ШН)», активированный полимерсодержащим отходом производства эпоксидных смол (ПОЭС). // Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури. «Сучасні будівельні конструкції і матеріали». – 2006. – 5 (61). – С. 133-138.

Особистий внесок – оптимізація системи «бітум –Елвалой АМ – полімермісткий відход виробництва епоксидних смол».

7. Братчун В.И., Беспалов В.Л., Самойлова Е.Э., Карат Л.Д., Пактер М.К. Химические процессы и формирование сетчатой структуры в битуме, модифицированном «Элвалоем АМ» в присутствии полифосфорной кислоты. // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. «Сучасні будівельні конструкції і матеріали». – 2006. – Т. 23. – С. 4-10.

Особистий внесок – теоретичні розрахунки формування сітчастої полімерної сітки у бітумополімерному в’яжучому.

Список робіт, що додатково відображають результати досліджень:

8. Пактер М.К., Самойлова Е.Э., Братчун В.И., Беспалов В.Л. Исследование начальных стадий получения битумополимерного вяжущего и асфальтобетона методом дифференциальной сканирующей калориметрии. // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. «Композиційні матеріали для будівництва». – 2004. – 1 (43). – Т.1. – С. 42-46.

Особистий внесок – визначені хімічні взаємодії у системі «бітум – Елвалой АМ».

9. Братчун В.И., Пактер М.К., Беспалов В.Л., Самойлова Е.Э. О необходимости совместимости компонентов дегтеполимерных и битумополимерных вяжущих, их термостабильности и термоустойчивости. // Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури. «Композиційні матеріали для будівництва». – 2005. – 1 (49). – С. 151-154.

Особистий внесок – – теоретичні і експериментальні дослідження сумісності нафтового дорожнього бітуму і Елвалою АМ.

10. Самойлова Е.Э. Физико-химические процессы при получении асфальто- и асфальтополимерных вяжущих // Полимерные материалы на основе эпоксидных смол, фенольных и других олигомеров. Получение, свойства, применение. – Донецк. – 2005. – Т. 3. – С. 57-60.

11. Братчун В.И., Беспалов В.Л., Пактер М.К., Самойлова Е.Э. Модификация дорожного битума рекционноспособным терполимером с использованием катализатора. // Современные технологии и материалы в дорожном хозяйстве. – 2006, Харьков: Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет. – С. 76-79.

Особистий внесок – термоаналітичні дослідження хімічного отвердження епоксидних олігомерів гідроксидом заліза.

12. Братчун В.И., Беспалов В.Л., Пактер М.К., Самойлова Е.Э. Методологические принципы получения асфальто- и дегтебетонов повышенной долговечности. // Строительное материаловедение – теория и практика. Всероссийская научно-практическая конференция. – М.: СИП РИА. – 2006. – С. 28-35.

Особистий внесок – експериментально визначені фізико-хімічні взаємодії на поверхні розподілу фаз «органічне в’яжуче – мінеральний матеріал».

13. Пактер М.К., Самойлова Е.Э., Братчун В.И., Беспалов В.Л., Гуляк Д.В. О процессах взаимодействия между компонентами асфальтополимерсеробетонных смесей на основе Элвалоя. // Моделирование и оптимизация в материаловедении. МОК’43 – Одесса. – 2003. – Астропринт. – С. 136-137.

    Особистий внесок – виконання експериментальних досліджень, аналіз отриманих даних, побудова залежностей.

    14. Братчун В.И., Пактер М.К., Самойлова Е.Э., Беспалов В.Л. Исследование процессов взаимодействия на поверхности раздела фаз «органическое вяжущее (ОВ) – минеральный порошок (МП)». // Моделирование и оптимизация в материаловедении. МОК’44 – Одесса. – 2004. – Астропринт. – С. 108-109.

    Особистий внесок – експериментальне дослідження фізико-хімічних процесів у системі «органічне в’яжуче – мінеральний матеріал».