Использование полиэтиленовых отходов для модификации дорожного битума

Автор: Ковалева Анна Владимировна,
Иванов Павел Николаевич,
Республиканский центр детского и
юношеского туризма, краеведения, экологии

Научный руководитель: Кольцов Николай Иванович,
Николаева Марина Валерьевна

Чувашская Республика, г.Чебоксары

Введение

Важной экологической проблемой являются скопления твердых отходов из пластмасс, обладающих высокой устойчивостью. В масштабах планеты “пластмассовая чума” представляет серьезную опасность. С отходами полиэтиленовых материалов природа не может справиться, и химия может прийти ей на помощь.

Цель исследования

Авторы изучают возможность утилизации бытовых полиэтиленовых отходов для модификации дорожного битума.

Материал и методы

Полиэтилен (-СН₂-СН₂-)_n представляет собой твердый, белый, один из наиболее легких полимеров. Обладает хорошей морозостойкостью.

Нефтяные битумы являются продуктом переработки нефти (С₃₆) и ее смолистых остатков. По своим физико-химическим показателям качества вязкие дорожные битумы соответствуют нормам, приведенным в таблице:

Марка битума
Показатель	БНД 200/300	БНД 130/200	БНД 90/130	БНД 46/60	БНД 60/90	ГОСТ
1.Глубина проникновения иглы; 0,1 мм 25°С	201-300	131-200	91-130	40-60	61-90	11501-78
2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С	35	40	43	51	47	11506-73
3. Температура вспышки, °С	200	220	220	220	220	4333-48

Приготовление модифицированного битума

В предварительно разогретый и обезвоженный битум погружали механическую мешалку. При температуре 130°C ввели рассчитанное количество отходов полиэтилена виде кусочков, массой не более 1,0-1,5 г. Растворение проводили в течение 2-4 часов. Экспериментальную часть работы выполнили во время осенних каникул (ноябрь 2000) на кафедре физхимии.

Полученные образцы модифицированного битума исследовали на глубину проникновения пенетрационной иглы, температуры размягчения и вспышки.

Сущность метода пенетрации заключается в измерении глубины, на которую погружается игла пенетрометра в испытуемый образец битума при заданной нагрузке, температуре т времени, выражаемой в единицах, соответствующих десятым долям миллиметра.

Способ определения температуры размягчения заключается в том что битум, находящийся в кольце заданных размеров, в условиях испытания, и перемещаясь под действием стального шарика касается контрольного диска.

Результаты

Марка битума	Содержа-ние полиэтилена	Глубина проникновения иглы; 0,1 мм, 25°С		Температура размягчения, °С		Температура вспышки,°С
		ГОСТ	Результат	ГОСТ	Резуль тат	ГОСТ	Резуль тат
БНД 90-130	0% 1% 3% 5%	90-130	92 90 87 72	43	44 43 44 46	220	222 222 224 224

Обсуждение результатов и выводы

Пенетрация является одной из важнейших характеристик, определяющих пригодность битума для приготовления асфальтобетонных смесей. (Пенетрация, т.е. консистенция - степень плотности, от лат. сonsistere- густеть, уплотняться).

Значение пенетрации укладывается в нормы ГОСТ в интервале от 1% до 3%.

Наличие полиэтилена усиливает водоотталкивающие свойства битума.

Использование добавок полиэтилена (даже в количестве 1%) обеспечивает снижение расхода битума на нужды строительства дорог.