Специалисты Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ вместе с коллегами из Института органической и физической химии имени А.Е. Арбузова изучили, как ведет себя дорожный битум при сильном нагреве. Выяснилось: материал начинает разрушаться еще на этапе производства асфальта, когда его смешивают с горячим щебнем. В этот момент из вяжущего улетучиваются легкие фракции, а связи между молекулами рвутся. В итоге прочность теряется еще до укладки в полотно.
Исследователи применили синхронный термический анализ, чтобы измерить стойкость состава. Оказалось, что всего 5% полимера СБС заметно укрепляют смесь. Он работает как невидимая сетка, удерживая подвижные молекулы. Но если добавить в битум пластификатор для морозостойкости, структура становится рыхлой, и при нагреве материал разрушается быстрее. Та же проблема возникает при избытке асфальтенов — тяжелых компонентов нефти, которые мешают создать однородную защиту.
Наши эксперименты показали, что повышенное содержание асфальтенов в исходном сырье ускоряет деструкцию неокисленного полимерно-модифицированного вяжущего, потому что они мешают создать однородную защитную сетку. Мы пришли к выводу, что традиционный битум, содержащий много пластификатора и асфальтенов, оказывается самым уязвимым к перегреву.
Ученые также проследили поведение вяжущего в разных средах. В аргоне распад идет постепенно, а на воздухе процесс делится на два этапа: сначала образуется защитный углеродистый слой, а затем начинается активное выгорание. Полученные формулы позволяют прогнозировать, насколько стойким будет битум при нагреве. Теперь дорожные смеси можно будет делать под конкретные заводы и условия эксплуатации. Результаты опубликованы в журнале Petroleum Chemistry.